基于Android平台的工业污水参数在线测量装置设计

胡海博,朱永璇,佟威正,李月恒

（北方工业大学电气与控制工程学院，北京,100144）

基于Android平台的工业污水参数在线测量装置设计

胡海博,朱永璇,佟威正,李月恒

（北方工业大学电气与控制工程学院，北京,100144）

本文设计一种多水质参数实时在线测量装置对水环境中的常规五项及COD参数进行实时在线测量。本文设计了神经网络软测量算法，设计了硬件电路，Android环境的移植，软件编程并制作样机。通过该仪器能够检测水环境中的PH、溶氧、温度、电导率、浊度参数，并且可以根据所测参数软测量出COD参数，同时也可以对测量数据进行存储。通过对样本水质以及样本数据的测试验证，该装置具有灵敏度好、效率高、信息存储量大，友好的人机界面等特点，具有良好的水质检测功能。

水质常规五项 ；COD检测 ；样机测试

0 引言

随着现代社会的快速发展，伴随着的是水污染问题越来越严重，已经成为人类生存的主要障碍。因此水污染的防治已成为全世界关注的焦点问题。借鉴于国外水资源污染监测的经验，我国在水污染的监测方面也取得了很快的发展，但是由于技术手段的落后性，水质在线监测系统一直没有广泛应用。本课题所研究的基于嵌入式安卓与神经网络算法的水质在线监测系统对比于原始的人工监测手段或低处理能力的监测系统来说取得了很大的进步，对正确评价污水的实时状况，研究污染物的类型、节约成本、污染程度方面具有重要的意义。

1 系统总体设计

系统主要由核心控制板、功能底板电路、安卓系统三部分组成。其中核心控制板作为整个装置的处理及控制部分，功能底板电路完成数据的采集，系统供电等工作，安卓系统是整个控制软件的运行环境。图1为系统整体结构框图。由图1可知，系统在工作过程中，首先通过挂载在底板上的常规五项水质传感器数据对水质中的常规五项参数进行实时在线测量，然后根据测量获得的五项参数数据软测量出COD参数，最后对数据进行通过存储。

图1 系统整体结构框图

2 硬件设计

系统的硬件设计主要是以负载核心版高效运行为目的，外围加载电源模块、LCD显示屏模块、USB-OTG程序下载口、USBHOST接口、UART232 Debug串口、UART485传感器数据传输通信接口、SDCARD存储器接口以及RJ-45网络等。图2为系统硬件整体结构框图。由图可以该装置通过485通信口实时采集水质传感器数据，而后通过应用层的数据分析与处理得到需要的参数。

图2 系统硬件整体结构框图

3 软件设计

系统软件设计以安卓下的应用开发为主，内嵌训练好的神经网络算法，对传感器数据的采集通过安卓下的485驱动集成来完成，采用NDK的开发方式。图3为软件的整体架构图。由图中可以看出进入应用后主UI线程负责实施刷新在线测量数据，数据处理线程专门负责传感器数据的采集与处理工作，数据处理线程则负责对数据进行在线存储。传感器数据通信协议采用标准ModBus/RTU通信格式，数据处理线程程序通过对串口发送过来的数据帧进行校验确认无误之后，然后在进行数据的提取与解析工作，依次读取各个传感器数据，采用轮询查阅的方式读取。

例如PH数据处理程序如图4所示：其中Zzz()为延时函数，上位机发送读取数据指令后传感器回复数据有一定的延时时间，然后对所得数据进行数组保存，判断数据长度以及CRC校验，最后从固定的数据为中提取数据，并发送给主线程。

4 效果测试

结合样本水质以及样本数据，本装置的测量结果满足精度要求，而且其软测量出的COD参数同样和样本水质标准参数COD参数比较后所得误差也在可接收的范围内。实验的最终效果图如图4所示。所以整体上来说该装置从功能上来说满足技术要求，从应用上来说该装置具有硬件成本低、性能好等优点。

5 结论

本文基于嵌入式安卓以及神经网络算法为基础设计出了一套多水质实时在线测量装置，本装置的测量结果满足精度要求，各项测量结果都满足各自的误差。其实现的多水质测量装置的基本功能而且具有成本低廉、性能良好的特点，可应用于各中水质在线监测领域。

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Design of online measuring equipment for Industrial sewage based on Android platform

Hu Haibo,Zhu Yongxuan,Tong Weizheng,Li Yueheng
(College of Electrical and Control Engineering,North China University of Technology,Beijing,100144)

This paper designs a real-time online measuring device for conventional five and COD parameters in water environment.In this paper,we have designed neural network soft measurement algorithm,the hardware circuit,the transplantation of the Android environment,software programming and production prototype. With the instrument you can detect the water environment of PH,dissolved oxygen,temperature,conductivity, turbidity parameters, and can measure the COD parameter according to the measured parameters,and also can be stored for measurement data.By verifying the sample water quality and the sample data,this device has good sensitivity, high efficiency,information storage capacity big,friendly human-machine interface etc., with good water quality detection.

water quality of conventional five;COD detection; prototype testing

图4 PH数据处理程序

图3 软件整体架构

图4 Android平台运行效果