农村饮用水水质在线监测系统设计与实现

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水是人类赖以生存的重要条件之一,随着经济社会的快速发展对水资源造成了一定程度上的污染。同时,城市化进程的加快推动了城市人口对饮用水安全的重视,而农村地区相对落后,工程建设不健全、技术不达标和地区环境差异大等因素限制农村饮用水的安全性。目前预防水质污染的重要的手段是水质监测,传统的水质监测在实时性和准确性方面不足,同时相对于国外的先进设备,明显缺乏竞争力。本文设计的农村饮用水水质在线监测系统,一方面针对农村地区饮用水的水质监测存在精度低,难以实时监测的问题;另一方面利用预测算法实现预先处理水质,当水质不满足生活饮用水的标准时控制反冲洗过滤装置进行冲洗,减少不必要的资源浪费。水质在线监测系统选用STM32系列微控制器为核心,利用水质传感器采集水质数据,将其物理量转换为0-3.3V标准电信号,并通过数据采集模块将模拟电信号转换为数字量后,将数据显示在LCD上。同时,RS485串口与子模块之间的通讯,实现模块之间的数据交互。水质在线监测系统界面采用Java相关技术进行开发,同时应用My SQL作为数据库,实现数据的存储;前端运用layui框架实现快速开发,完成监测界面的模块功能。远程监控系统实现了对水质实时监控,传感器通过NB-Io T技术实现数据上传,当水质出现异常时下发指令,通过继电器实现阀门的控制,并将MQTT代理服务技术和web应用服务技术相结合,能够对设备进行管理和数据的监控,最终实现水质数据实时显示、存储并且实现远程控制的功能。最后,对农村饮用水水质监测系统进行性能指标分析,主要是对数据采集及数据上传的准确性和实时性进行验证。同时运用T-S模糊神经网络对水质类别进行预测,经测试数据分析可知最大误差|e|≤0.03265,可以有效的应用于农村饮用水的水质类别预测,并且当预测的水质类别在不达标情况下及时对反冲洗过滤装置进行冲洗。
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