在線式降雨降塵自動檢測系統(tǒng)研究

摘要：雨量及酸雨監(jiān)測是環(huán)保監(jiān)測中十分重要的要素，對雨量分布、降雨酸堿度、空氣懸浮微粒污染等參數(shù)實行多點網(wǎng)絡(luò)化自動實時監(jiān)測，快速掌握多地點的雨量及降雨酸堿度的實時數(shù)據(jù)，對防汛抗災(zāi)、決策指揮和節(jié)能減排等方面具有重要的意義，與人民群眾的生活息息相關(guān)。系統(tǒng)涵蓋了嵌入式技術(shù)、微電子技術(shù)、數(shù)字信息處理技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等當代應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，是對環(huán)保部門改變其環(huán)境監(jiān)控方式，提高工作效率和節(jié)省環(huán)保監(jiān)測的人力、物力資源具有深遠影響的一項技術(shù)。
關(guān)鍵詞：高精度壓力式雨量計；雨水酸堿度在線檢測；網(wǎng)絡(luò)通訊

隨著我國經(jīng)濟、社會的高速發(fā)展，對環(huán)保監(jiān)測的水平也提出更多、更高的要求。要求環(huán)保部門提供降雨量、溫度、濕度、雨水酸堿度、降雨電導(dǎo)率等準確、實時的參數(shù)。為各級政府提供決策依據(jù)，為生產(chǎn)企業(yè)、社會團體提供產(chǎn)業(yè)投資依據(jù)，滿足環(huán)境治理、減災(zāi)、救災(zāi)的需求。
本系統(tǒng)采用自動化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，對雨量及雨水參數(shù)的實時自動采集、自動檢測，提高了環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)的智能化水平，滿足新時期環(huán)境監(jiān)控的需求。

1 系統(tǒng)的構(gòu)成
1．1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，由降雨降塵檢測儀、無線通訊模塊、上位機組成，在廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)的支持下，用UART、ZigBee、Wi-Fi等有線、無線接入技術(shù)，實現(xiàn)整個地區(qū)各個監(jiān)測點信息聯(lián)網(wǎng)，環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)實時采集、自動存儲，并及時上傳位于環(huán)保站的中心數(shù)據(jù)機(環(huán)保信息中心)。環(huán)保站也可以通過信息中心實時的了解各個監(jiān)測點環(huán)保監(jiān)測作業(yè)情況。

1．2 降雨降塵檢測儀
主要由雨水傳感器、溫濕度傳感器，防塵蓋驅(qū)動單元、接雨器驅(qū)動單元、電導(dǎo)率儀、pH儀、傳感電極清洗單元、壓力式雨量計、采樣樣品保存子系統(tǒng)和中央處理器組成，如圖2所示。

主要功能是：降雨感知，防塵蓋打開、閉合(由伺服電機驅(qū)動)，環(huán)境溫度、濕度測量。降雨時，進行雨水樣品的收集，并進行低溫保存，以防樣品變質(zhì)，電導(dǎo)率儀、pH儀的傳感電極的定時清洗，雨水樣品電導(dǎo)率、酸堿度的測量，降雨量測量。
系統(tǒng)具有完備的人機界面，以便能夠方便地進行系統(tǒng)參數(shù)預(yù)置、傳感器標定等，還有故障自檢、手動操作等的功能。軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括監(jiān)控程序模塊和多個功能模塊。
自動標定模塊：采用兩點標定法。以pH值檢測為例，用兩種標準液體進行配套標定。
采樣模塊：每200 ms采樣一次，對被采樣的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波，在內(nèi)存中，采樣環(huán)形隊列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)存儲，對采樣數(shù)據(jù)進行滑動平均濾波，如何調(diào)用相應(yīng)環(huán)保參數(shù)值的計算模塊，在時鐘模塊的控制下，定時存儲采樣參數(shù)數(shù)據(jù)。