基于WIFI 的污水監控系統設計

黃海霞　韋建宇　郝揚

摘 要 本套系統使用 STC15W 系列單片機作為主控芯片，并結合多種傳感器設備及開放的物聯網云平臺構成完整的系統。本系統可用于城市排水管道的污水排放的監控，并且本系統可實現對城市污水PH 值、水渾濁度、溫度等數據的監控。系統使用WiFi模塊將檢測到的結果發送至云平臺服務器存儲，然后由云平臺服務器將存儲的數據發送至安卓手機APP，以此實現移動設備實時監控水質的污染程度。

關鍵詞 STC15W 系列單片機;遠程監控;WiFi;云平臺;污水監控

中圖分類號： TP277? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.048

1 本課題研究背景

污水排放量逐年增加促使水資源的污染也逐年加劇，環境污染影響了人們的居住環境。因此加強污水治理，將污水處理方案與監控系統結合在一起，以便對污水處理中的水質量進行準確檢測。

利用單片機和一些簡單的傳感器元件來開發一種適合于污水實時監測系統，對排放不達標或者水質不合格的排放點自動遠程發出報警信息。本課題旨在使用各類傳感器實現對水質PH 值，渾濁度遠程監控的污水監控系統。

2 系統整體功能介紹

2.1 本課題的主要研究內容

基于WiFi 的水污染監控系統主要針對城市排水管道排污水排放的檢測，通過本系統可以在無人管理的情況下，實現水質監測與超標報警，以節約人力成本與設備成本為目的。本系統主要由四個部分組成：

①采集端：PH電極采集水質pH值，水渾濁度檢測，水質溫度的檢測;

②以STC15W4K32S4作為采集端的主控芯片;

③軟硬件數據通信部分：使用WiFi模塊，實現軟硬件數據通信;

④云平臺及軟件：借助云平作為上層應用進行數據存儲以及APP數據的顯示。

當STC15W4K32S4芯片將傳感器的數據處理之后進行告警標記處理，再調用WiFi模塊工作，將數據以及告警標記上傳公網云平臺，以達到水污染監控告警的目的。WiFi模塊每過一段時間進行一次數據傳輸，在相對節約電能的情況下達到實時監控的效果，系統總體結構框圖如圖1所示。

2.2 云平臺介紹

本系統借助中國移動物聯網開放平臺（OneNET）進行云端數據接收，手機APP部分也借助OneNET自帶的APP軟件，只需要一個登入用戶既可以使用OneNET平臺。

2.3 手機APP界面

手機APP中主要的數據主界面顯示了當前溫度值、PH值變化曲線、渾濁度變化曲線、LED燈控制開關這四個部分如圖2所示。主要的布局可以讓使用者直觀的了解當前水質信息。在主界面之外還有一個數據存儲界面，該界面可以查詢單項數據近期的數據變化及其數值，有效的對比數據前后的變化，可以進行更合理的數據分析。

3 系統組裝與調試

綜合對各模塊的分析，并構建整個系統的原理圖，根據原理圖將各個模塊連接組成完整的硬件系統。

在進行數據測試時，PH的數值存在很大的變化幅度，確定 AD轉換器是10位之后進行是PH值輸出的算法調優，結果對比電壓變化表之后優化PH值輸出的計算方法。

蜂窩網絡使用高峰期網絡不穩定時，導致系統的WiFi連接存在斷連與重連交替進行。經過長時間WiFi連接測試，該問題出現的原因是移動熱點網絡不穩定。經分析，實際使用中選擇一個穩定的路由器網絡環境給本套系統使用，可以有效避免以上問題發生。

本套基于WiFi的污水監控系統基本實現了對污水水質的PH值、水渾濁度、水溫度的實時監控。系統在數據的采集和數據精度上還有待繼續改進。

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