氨氮含量是評價水質(zhì)的重要因素,水中氨氮含量過高會影響水生物生長,造成水體污染。在長江、錢塘江等流域的氨氮含量多次超標(biāo)引發(fā)藍藻污染,導(dǎo)致周邊的生產(chǎn)、生活用水無法正常使用。因此,水質(zhì)環(huán)保部門開始加大對氨氮含量的監(jiān)測力度。傳統(tǒng)氨氮監(jiān)測系統(tǒng)雖然可以實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測,但是由于開發(fā)成本較高、智能化水平較低,無法普遍應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域。針對上述問題,依托陜西省工業(yè)科技攻關(guān)項目2016GY-044,課題組研發(fā)了一套遠程水質(zhì)氨氮監(jiān)測系統(tǒng)。本論文主要工作是在實驗室現(xiàn)有的現(xiàn)場水質(zhì)氨氮檢測系統(tǒng)基礎(chǔ)上,實現(xiàn)對水質(zhì)氨氮的遠程實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)管理分析。同時為了對氨氮污染做到積極預(yù)防,本論文提出了一種預(yù)測氨氮含量的可行性算法。本系統(tǒng)由現(xiàn)場檢測站和遠程監(jiān)測中心兩部分組成�，F(xiàn)場檢測站實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示和上傳。在數(shù)據(jù)傳輸部分,系統(tǒng)采用VPN隧道技術(shù)保證數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性�；贛FC框架和C/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進行遠程監(jiān)測軟件開發(fā),在功能設(shè)計方面分為數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計、實時監(jiān)測設(shè)計和數(shù)據(jù)管理分析設(shè)計。本論文基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搭建了水質(zhì)氨氮預(yù)測模型,并通過遺傳算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)氨氮預(yù)測模型進行優(yōu)化,通過Matlab仿真,驗證了預(yù)測算法的可行性。最后,借助實驗室平臺進行了系統(tǒng)的整體調(diào)試,整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。
【學(xué)位單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X84
【部分圖文】：

然后將數(shù)據(jù)通過串口線傳至現(xiàn)場檢測軟件中。結(jié)合實驗室已有的氨氮檢測裝置確定了系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖2.1 所示。檢測軟件負責(zé)控制自動化裝置的運作、數(shù)據(jù)上傳等功能。在網(wǎng)絡(luò)傳輸中本系統(tǒng)搭建了 VPN 服務(wù)器，保證了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)交互的安全性。遠程監(jiān)測中心通過遠程監(jiān)測軟件對氨氮數(shù)據(jù)進行遠程監(jiān)測和數(shù)據(jù)管理。在系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)上，本論文將系統(tǒng)分為硬件平臺和軟件平臺。

2 氨氮監(jiān)測系統(tǒng)總統(tǒng)架構(gòu)5圖 2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖2.2.1 系統(tǒng)硬件平臺1）遠程監(jiān)測中心硬件平臺在本系統(tǒng)中遠程監(jiān)測中心有遠程監(jiān)測客戶端 PC 機和 VPN 服務(wù)器兩部分。a、VPN 服務(wù)器的硬件配置和操作系統(tǒng)的選擇如下：操作系統(tǒng)：Windows Server 2008 R2 64bit處理器：英特爾 第三代酷睿 i5-3470 @ 3.20GHz 四核主板：華碩 B75M-A內(nèi)存：4GB(金士頓 DDR3 1600MHz)主硬盤：希捷 ST500DM002-1BD142(500GB/7200 轉(zhuǎn)/分)主顯卡：英特爾 Ivy Bridge Graphics Controller(255MB/華碩)顯示器 ：三星 SAM001B SyncMaster(17.1 英寸)網(wǎng)卡：瑞昱 RTL8168F PCI-E Gigabit Ethernet NIC/華碩聲卡：瑞昱 ALC887 @ 英特爾 Panther Point High DefinitionAudio Controllerb、遠程監(jiān)測客戶端 PC 機的配置和操作系統(tǒng)的選擇如下：操作系統(tǒng)：Windows 7 旗艦版 64bit SP1處理器：英特爾 第二代酷睿 i3-2350M @ 2.30GHz 雙核主板：聯(lián)想(英特爾 HM65 芯片組)內(nèi)存：4GB(海力士 DDR3 1333MHz)主硬盤：日立 HTS545050B9A300 (500GB/5400 轉(zhuǎn)/分)顯卡：AMD Radeon HD 7690M(2GB/聯(lián)想)顯示器：三星 SEC414C (14 英寸)光驅(qū)：索尼-NEC Optiarc DVD RWAD-7740H DVD 刻錄機聲卡：瑞昱 ALC272 @ 英特爾 6 Series Chipset 高保真音頻網(wǎng)卡：博通 NetLink BCM57781 Gigabit Ethernet/聯(lián)想2）現(xiàn)場檢測站硬件平臺遠程監(jiān)測中心能夠完成對氨氮的實時監(jiān)測離不開自動化設(shè)備的穩(wěn)定運行。本論文是在實驗室已經(jīng)研發(fā)設(shè)計完成的氨氮檢測裝置基礎(chǔ)上進行研究與設(shè)計。如圖 2.2 所示為實驗室

圖 2.2 現(xiàn)場檢測站硬件平臺裝置分為抽取水樣模塊、抽取反應(yīng)液模塊、化學(xué)反應(yīng)模塊、傳感器檢功能框圖如圖 2.3 所示。工業(yè)平板通過串口線與主控板相連。抽取被測水樣和傳感器激活液；抽取反應(yīng)液模塊負責(zé)抽取化學(xué)學(xué)反應(yīng)模塊負責(zé)提供化學(xué)反應(yīng)條件比如：溫度、攪拌力度；傳 PH 傳感器、DO-958BF 溶解氧傳感器、PNH3-1 型氨氣敏電極，這些傳感器在主控模塊的控制下負責(zé)檢測相應(yīng)的參數(shù)。氨氮動泵、電磁閥、隔膜泵等。通過安裝在工業(yè)平板中的檢測軟件激活、自動檢測、反應(yīng)釜自動清洗等功能[4]。
【參考文獻】

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本文編號：2890897