在線式降雨降塵自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)研究

摘要：雨量及酸雨監(jiān)測(cè)是環(huán)保監(jiān)測(cè)中十分重要的要素，對(duì)雨量分布、降雨酸堿度、空氣懸浮微粒污染等參數(shù)實(shí)行多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，快速掌握多地點(diǎn)的雨量及降雨酸堿度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)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(dāng)代應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)，是對(duì)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(cè)的人力、物力資源具有深遠(yuǎn)影響的一項(xiàng)技術(shù)。
關(guān)鍵詞：高精度壓力式雨量計(jì)；雨水酸堿度在線檢測(cè)；網(wǎng)絡(luò)通訊

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的高速發(fā)展，對(duì)環(huán)保監(jiān)測(cè)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(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的參數(shù)。為各級(jí)政府提供決策依據(jù)，為生產(chǎn)企業(yè)、社會(huì)團(tuán)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(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，對(duì)雨量及雨水參數(shù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集、自動(dòng)檢測(cè)，提高了環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能化水平，滿足新時(shí)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(cè)儀、無(wú)線通訊模塊、上位機(jī)組成，在廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)的支持下，用UART、ZigBee、Wi-Fi等有線、無(wú)線接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)地區(qū)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息聯(lián)網(wǎng)，環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)存儲(chǔ)，并及時(shí)上傳位于環(huán)保站的中心數(shù)據(jù)機(jī)(環(huán)保信息中心)。環(huán)保站也可以通過(guò)信息中心實(shí)時(shí)的了解各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)環(huán)保監(jiān)測(cè)作業(yè)情況。

1．2 降雨降塵檢測(cè)儀
主要由雨水傳感器、溫濕度傳感器，防塵蓋驅(qū)動(dòng)單元、接雨器驅(qū)動(dòng)單元、電導(dǎo)率儀、pH儀、傳感電極清洗單元、壓力式雨量計(jì)、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(kāi)、閉合(由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng))，環(huán)境溫度、濕度測(cè)量。降雨時(shí)，進(jìn)行雨水樣品的收集，并進(jìn)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(shí)清洗，雨水樣品電導(dǎo)率、酸堿度的測(cè)量，降雨量測(cè)量。
系統(tǒng)具有完備的人機(jī)界面，以便能夠方便地進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)預(yù)置、傳感器標(biāo)定等，還有故障自檢、手動(dòng)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(gè)功能模塊。
自動(dòng)標(biāo)定模塊：采用兩點(diǎn)標(biāo)定法。以pH值檢測(cè)為例，用兩種標(biāo)準(zhǔn)液體進(jìn)行配套標(biāo)定。
采樣模塊：每200 ms采樣一次，對(duì)被采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波，在內(nèi)存中，采樣環(huán)形隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均濾波，如何調(diào)用相應(yīng)環(huán)保參數(shù)值的計(jì)算模塊，在時(shí)鐘模塊的控制下，定時(shí)存儲(chǔ)采樣參數(shù)數(shù)據(jù)。