基于虚拟仪器的污水水质在线监测系统

摘要：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LaLbVIEW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，达到了预期效果。
关键词：虚拟仪器；LabVIEW；污水水质；在线监测

水是人类生产生活中不可缺少的物质资料，是宝贵的自然资源。在日常生活、工业生产中扮演着重要角色。随着人类社会的发展，对水资源的过度开采和使用，水污染问题越来越严重，已经引起了各国的注意。为了掌握水体资源的变化程度，各国加强了对污水排放的处理和更加高标准的污水管理。随着工业生产的迅速发展，使得工业污染日益增加，水环境污染问题变得日益严重。近年来，我国水环境质量虽有所改善，但环境污染仍处于相当高的水平。随着水环境污染的加剧，对水环境质量及变化趋势进行大量实时、准确地监测是当前水处理工作面临的难题和新的挑战。
由于较高要求的污水排放标准，就需要对污水水质进行实时的精密监测。以前靠人工的方法来监测，这种方式需要的人力资源很大，并且监测时间长，误差大，由于不同技术员监测数据，主观因素比较强，稳定性差，可靠性低，已远远不能满足人们的要求。本文利用虚拟仪器技术设计了一个新型的污水在线实时监测系统，可以通过无线技术把远处的传感器数据传送到数据中心，然后再进行综合分析，得出科学、实时的水质信息，为污水治理、环境监测起到了极大的推动作用。

1 虚拟仪器简介
虚拟仪器充分利用计算机快速运算、方便存储、形象显示及灵活多样的特点，把计算机作为仪器的基本硬件平台，把传统仪器的专用功能和硬件功能软件化，使传感器与计算机结合起来，形成新型仪器。这两者融为一体，构成了一台仪器，功能与传统硬件仪器相近，甚至更加强大，性能更加稳定。
虚拟仪器由美国国家仪器公司提出，经过多少年的发展，现在已经相当成熟。它除了能完成传统仪器的所有功能外，还能完成更加强大的功能扩展。把以前由厂家决定的仪器功能转变为让用户自己选择和决定仪器功能。同时仪器使用的范围和使用更加灵活，可以同时按用户要求和使用环境修改。

2 数据采集系统的硬件实现
污水的在线监测项目主要包括流量、液位、温度、pH、BOD5、COD、TOC、TOD、氨氮和总磷等。对于这些量的监测，环境比较复杂，不可能在靠近中控室附近．所以本文中应用了无线数据传输技术，把传感器测量到的数据通过无线网络传输，送到数据中心进行集中处理，方便了数据综合分析，可以灵活的安装传感器，不再受位置影响。
这里应用的无线网络模块是X124L01，此无线网络模块可以支持2 M的数据量，能够很好的解决大数据量的问题。通过无线网络获取数据后，在调理板进行数据的调理及转换。然后通过USB数据采集卡送到计算机，如图1所示。

3 数据采集系统的软件实现
3．1 软件系统结构
系统主要具有以下6个功能：
1)基本信息管理功能管理用户的权限内容，以及用户自身的个人信息，如密码和中文名的修改，同时可以管理个人的收藏夹，对于重要的数据报表能够生成一份自己的存档。
2)远程监测功能 远程传输现场的实时场景，监测现场仪器的运行状态，并且保存运行状态记录。
3)数据存储、查询、发布和统计功能采集到的数据经分析处理后存储到本地数据库，可以实现全部数据查询、按时间查询以及按数字量查询的查询功能，并对数据记录进行添加、修改和删除，还可生成报表。
4)超限报警功能通过设置各参数仪表量程和超标界限能够提供多样化、灵活的报警功能，当检测到参数值超限时报警灯点亮，可以保障现场设备安全稳定的运行。
5)小波滤波功能可以消除在数据采集过程中真实信号受到干扰噪声的影响，保证数据采集系统的精度。
6)智能决策功能能够通过对输入的大量数据进行逻辑分析，并且与经验知识库中的数据进行匹配，利用当前的数据对未来的发展趋势做预测，这种预测是建立在对数据的综合分析以及大量实际经验的基础上，具备一定的准确度，能够为最终决策提供意义重大的指导作用。