基于无线传感器网络的水资源实时自动监测系统设计

根据无线传感器网络的基本理论和水资源监测的实际需求,提出了基于无线传感器网络的水资源实时自动监测方法,设计了一个能够在线实时测量温度、PH值、电导率、浊度等参数的水资源监测系统。     

基于顺序注射的水质多参数在线监测系统设计

针对水质监测的预警、预报、溯源的数据量少，建设费用和运维成本高的问题，文中基于顺序注射技术，融合紫外分光光度法的水质检测原理，提出一种微试剂水质多参数在线监测系统，结合模块化布局设计，实现系统的小型化、自动化和智能化。基于故障树分析法建立水质检测过程故障诊断专家系统，实现水质在线监测系统自主故障诊断，减少因故障导致的经济损失，降低运维成本与人员需求。相比于传统的水质监测设备，微试剂水质多参数在线监测系统可同时检测总磷、总氮、高锰酸盐、氨氮等参数，监测仪体积小，长×宽×高为560 mm×420 mm×700 mm，试剂用量小于3 mL，仪器峰值耗电量为4.8 W·h/次。以总磷、氨氮、高锰酸盐为研究对象进行实验，结果表明，所设计监测系统测量精度高、线性度良好，相关系数≥0.989 8，重复性的相对标准偏差（RSD）≤2.552%。微试剂水质多参数在线监测仪符合水质在线监测设备的技术要求，具有应用价值，可为在线监测仪研究提供一种新的设计思路。     

在线生物活细胞浓度和电导率测量系统设计

为了实时在线监测活细胞生长状态，进而给细胞培养和生物反应过程提供积极的指导，设计了活细胞浓度和电导率测量系统，由传感探头、激励信号源、调理板、采集板、上位机这五部分构成，传感探头利用四电极，将激励和检测两部分分离，大大降低了电极极化效应给测量带来的影响，激励信号源采用FPGA+DDS方案，为系统提供激励信号，调理电路采差分接收方式并利用同频解调原理解调出电压幅值信息，采集电路将调理信号进行模数转换，采用了过采样技术提高测量精度，结果上传至上位机显示处理，测试表明，测量系统可以检测的细胞介电常数测量范围达400ｐＦ/ｃｍ以上，电导率测量范围达到40ｍＳ/ｃｍ以上。     

轴跳动激光相干测量技术研究

转轴的圆跳动对机床的加工性能具有重要影 响。为了满足实时在线的高精度测量需求,提出了一种新颖高效 的轴跳动激光相干测量技术。该技术采用稳定可靠的基于塞曼效应的He-Ne激光器作为 光源,具有灵敏度高、输出信噪比高、精 度高、探测目标作用距离远等优点。另外,通过光纤传输,其测量 灵活性和抗干扰性得到了进一步提高,可以满足实时在线的远距离测量需求。实验 结果表明,该系统的测量不确定度小于0.1%。     

基于AD7705的在线激光功率检测系统设计

介绍基于Cx51的软单片机控制技术和AD7705模/数转换器的在线激光功率检测系统的工作原理和结构组成;设计了信号的采集、放大、测量、显示等内容;详细讨论了AD7705模/数转换器与AT89S51单片机接口电路的设计.由于采用AD7705简化了硬件,使系统响应迅速、测量精度大大提高,满足了在线检测的要求.设计中采用一种"抽样检测"的方法,设计出一种通用电路模型,满足了系统测量激光波长范围宽的要求.     

基于频谱分析的中药浊度在线传感器研究

为了实现中药浊度在线精确测量,采用频谱分析法,将样品透射光和散射光信号的频谱特征与浊度之间建立联系,研究了一种低成本中药浊度在线传感器。将近红外发光二极管作为传感器的光源,通过FDS100光电二极管进行光电信号转换,经跨阻放大器和低通滤波器处理后由模数转换器转为数字信号,采用STM32F405单片机进行快速傅里叶变换和浊度反演;应用梯度稀释法制备了16组0NTU~1000NTU的福尔马肼标准浊度液对传感器做标定与验证实验,并测试了当归精油浊度的线性度。结果表明,透射和散射信号的3次谐波、5次谐波分量的幅值比值与浊度的线性拟合相关系数各为0.9883和0.9946;传感器的最小误差为0.471%,最大误差为3.768%;当归精油浊度的线性拟合度为0.99176,达到了精油提取、浓缩及干燥的实时在线测量需求。该传感器在中药的制造加工和质量监测中具有一定的应用价值。     

基于LIBS技术的水体重金属连续在线检测方法

针对工业废水重金属原位在线监测的需求,提出了基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的水体重金属连续在线检测方法。采用石墨基底蒸干的富集方式,通过研究样液富集模式、样液定量添加方式、样液蒸干富集方式等,实现了水体中重金属元素的快速自动检测,提高了检测效率和检测能力。对含有Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn重金属元素的不同质量浓度的标准溶液进行检测,分别建立了这6种元素的定标曲线,并得到了相应的检测限。多次测量光谱强度相对标准偏差分别为9.24%、10.45%、12.59%、11.58%、15.24%、6.87%,检测限分别为0.03,0.012,0.0047,0.033,0.071,0.0376mg/L。该方法为水体重金属的在线监测提供了一种有效手段。     

分布式电导率在线测试分析系统

介绍了一种应用于半导体清洗技术的分布式电导率在线测试分析系统,该系统基于CAN总线传输网络,真正实现了一个全数字化的,双向的、多结点的通信链接,系统是具有测量、控制、执行和过程诊断的综合控制网络,并可方便地扩展底层检测设备.还提出了一种值得探讨的测量电导率的新方法,该方法利用单片机C8051F040内部的比较器和捕捉计数器实现,大大简化了硬件电路设计,能实现自动换档,温度自动补偿,电导率超限报警等功能.     

一种智能化定位测量系统

根据试验测试需求,设计一种集点、线、面为一体智能化高精度三维坐标定位测量系统。该系统主要应用于飞机结构性能检测以及工业现场标定中,具备测量仿真、在线校准、在线测量、快速处理、实时监控的功能,给出系统构建思路、框架、组成,并对关键技术问题进行剖析;在实验室利用全站仪、影像测量设备等搭建一个综合测试平台,验证了设备接口信息互操作性、实时引导、坐标转换、平差处理等关键功能,其功能、性能均满足测试需求。系统的建成将有力助推飞行试验智能化测试技术的发展,对提高测试精度、速度,节省人力、物力都具有非常重要的作用。     

基于工业机器人白车身柔性坐标测量系统研究

针对汽车白车身柔性在线测量的应用,设计了基于工业机器人柔性坐标测量系统。对系统的工作过程进行了详细描述,对标定原理和现场标定技术进行了研究。实验表明,该系统的测量精度一般,但重复测量精度较高,可达到±0.3 MM,能够满足在线监控白车身加工的尺寸变化的精度要求;该系统成本低、测量无死角、柔性好以及标定方法简单,能适应生产线多车型检测的需要。     

基于虚拟仪器氨氮在线检测系统研究

针对治理水体富营养化厌氧氨氧化工艺中多参数检测如ph值、氨氮、总磷、总氮、溶解氧等。本系统选用STM32作为处理芯片,结合污水处理工艺特点,实现对温度、PH值和氨氮等指标监控,实现了对多参数水质指标监控。本系统用到了虚拟仪器技术、电化学分析技术、无线通信技术等相关技术,结果表明所采集的数据稳定可靠,满足了厌氧氨氧化工艺中对数据监测要求。     

LoRa-Based WSNs Construction and Low-Power Data Collection Strategy for Wetland Environmental Monitoring

The wetland that known as "the kidney of the earth" is an ecological system with many resources. Monitoring of wetland environment includes the monitoring of water quality, air and soil. The parameters of temperature, pH value, turbidity, dissolved oxygen (DO), water level, conductivity of water, illuminance, PM2.5, harmful gas, and soil moisture is particularly important for the survival of animals in wetland. Real-time monitoring wetland environment is conducive to understanding the causes and trends of environmental change in the whole region, so as to make environmental change emergency strategies timely. The author introduces a real-time monitoring system based on Multi-sensor Combination Module (MSCM) and LoRa. This system has two types of MSCM, one is for water and the other is for air. The MSCM for water consists of six sensors, such as water temperature sensor, pH sensor, turbidity sensor, dissolved oxygen sensor, conductivity sensor, and water level sensor, and stm32 core processor, which has the advantages of low power consumption and high speed. The data collection node uploads the collected data to the base station through a LoRa module with low power consumption, high speed and wide coverage. The base station and the collection node are connected in a star. The LoRaWan protocol is used to realize the communication between acquisition nodes and sink. In the case of code rate is 4/5, bandwidth is 500 kHz and spreading factor is 12, the effective throughput of the system can reach 1172 bps. At the same time, a data fusion algorithm based on fuzzy decision is designed for data processing on the acquisition nodes to reduce the amount of uploaded data, reduce power consumption and improve network throughput. Experiments show that the system has strong stability, flexible networking, low power consumption, long communication distance, and is suitable for wetland environmental monitoring.

     

高温氨逃逸激光原位监测的浓度反演算法

对烟气脱硝后的氨逃逸进行准确、灵敏、快速监测,避免氨气对环境的二次污染是工业和环保领域的工作重点之一。选择氨气1.53 m 的单根吸收谱线为目标谱线,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）和波长快速扫描技术研究了高温烟气氨逃逸原位监测方法,并设计了相应的开放光路测量系统。分析了高温环境下温度对测量的影响,研究了温度修正方法,并设计了烟道现场氨浓度免定标精确反演算法,由实验得出最大相对检测误差为1.5%。通过工业现场的安装运行验证了文中系统的工程实用性和算法的可靠性,对于我国工业脱硝过程的监控和烟气安全排放起有效的技术支持。     

基于CAN总线的水产养殖水质在线监控系统设计与实现

设计完成了一套水产养殖水质多参数在线监控系统,该系统采用CAN现场总线技术实现现场数据的传输,采用GSM无线通信技术进行远程数据采集和监控。本系统对温度、溶解氧、pH值、导电度等水质参数进行实时监测,并针对其中的溶解氧实现了自动控制。现场应用结果表明系统具有良好的实用性和稳定性,能较好的满足水产养殖水质监控的需求。     

Influence of temperature and turbidity on water COD detection by UV absorption spectroscopy

Ultraviolet (UV) absorption spectroscopy is used to detect the concentration of water chemical oxygen demand (COD). The UV absorption spectra of COD solutions are analyzed qualitatively and quantitatively. The partial least square (PLS) algorithm is used to model COD solution and the modeling results are compared. The influence of environmental temperature and turbidity is analyzed. These results show that the influence of temperature on the predicted value can be ignored. However, the change of turbidity can affect the detection results of UV spectra, and the COD detection error can be effectively compensated by establishing the single-element regression model.     

基于μC/OS-II生物脱氮工艺中多参数实时检测

为实现对生物脱氮工艺中多参数的实时检测,以及解决常规化学检测过程中带来的污染和耗时问题。应用了一种基于电化学和嵌入式系统,可同时对水温、pH值、氨氮3个相关参数进行实时检测,并对理论值和实测值进行数据分析对比。实验结果表明,该系统实时性良好、稳定可靠,且满足了该工艺实时检测要求。     

原水在线氨氮仪及预处理装置的选用

本文通过对原水在线氨氮仪及预处理的选型分析比对发现,氨气敏电极法氨氮仪适合在自来水厂原水在线监测使用。为了确保原水在线氨氮仪能够稳定、准确测量,经使用研究,需要为原水在线氨氮仪配置负压微米膜过滤预处理装置,以提高在线氨氮仪的准确度。     

基于GF-1影像的巢湖浊度遥感监测及时空变化研究

浊度监测可以为湖泊水质的污染防控和预警提供科学依据。为了提高湖泊浊度的动态监测能力, 将卫星遥感 监测和浮标检测站监测相结合, 对 2019 年巢湖浊度的时空变化进行分析。浮标检测站监测通过高频次连续的实测浊 度数据的统计分析, 研究巢湖浊度时空变化特征; 遥感监测通过构建最优波段组合模型对浊度进行定量反演。研究结 果表明: (1) 巢湖整体浊度动态变化过程明显, 短时间内变异显著; (2) 浊度对红色波段和近红外波段敏感; (3) 蓝藻爆发 时间段巢湖整体浊度较高, 且日间浊度动态变化显著。该研究为水质监测提供新思路, 同时推进了空地联合方式在水 质监测方面的应用。     

温度和浊度对罗丹明B示踪检测的影响及校正

由于环境污染日益严重，对污染物进行追踪具有必要性，使用示踪剂罗丹明B进行追踪实验是对污染物溯源的一种有效方式，但在使用罗丹明B荧光传感器进行原位污染物追踪检测中，温度浊度等环境因素变化会对测量结果造成影响，因此需对温度和浊度两个主要环境因素进行补偿校正，从而提高罗丹明B检测准确度。利用荧光分光光度计检测不同浓度罗丹明B荧光光谱，并采用偏最小二乘法（PLS）进行光谱数据分析与建立标准曲线。测量并分析了温度10~60 ℃和浊度0~55 NTU范围的罗丹明B荧光光谱，结果表明罗丹明B的荧光强度与温度呈负相关性，与浊度呈正相关性。由于罗丹明B浓度差值变化率与温度和浊度呈良好线性关系，因此利用罗丹明B浓度差值变化率对不同环境进行补偿校正。在温度和浊度补偿校正之后，浓度检测结果的相对误差分别小于0.48%和0.34%，提高了罗丹明B在不同环境中的检测准确度，并对温度和浊度共同影响时的检测结果进行分析，建立共同补偿校正模型。为抑制温度和浊度对罗丹明B原位检测的干扰提供了一种修正思路。     

基于虚拟仪器的污水水质在线监测系统

为了监测生产和生活中的污水排放情况,通过对虚拟仪器的介绍,应用LabVIEW软件稳定快速地对污水的流量、液位、温度、pH、BOD、COD、TOC、TOD、氨氮和总磷等各个参数进行基于无线网络的数据采集,然后在数据中心进行实时显示和综合分析,为污水水质的在线监测提供了一整套完整可靠的系统.经测试,系统运转良好,达到了预期...