工业污水常规五项及COD参数在线测量装置设计
排污口水质在线方案
目录一、项目内容 (1)二、设计方案 (1)2.1 设计基本原则 (1)2.2 污水排放口建设 (1)2.3 监测房建设 (2)三、设备选型 (4)3.1工作原理 (4)3.2 仪器的主要特点 (5)3.3 COD在线分析仪的性能指标（HBCOD-1） (6)3.4 供货范围 (7)3.5 日常维护及易损件说明 (8)四、设备报价 (9)五、设备安装、调试和培训 (9)六、售后服务 (10)6.1 产品质量 (10)6.2 维修响应 (10)6.3 保修范围 (10)6.4 系统培训 (11)七、日常运行维护 (11)八、上海地区部分客户名单 (13)九、江苏、浙江地区部分客户名单 (14)一、项目内容COD在线监测仪能全面、及时、准确核定废水中COD的排放量。
贵单位污水排放口在线监控系统安装的监测仪器为：化学需氧量分析仪（COD）。
二、设计方案2.1 设计基本原则本着实用、稳定、可靠、易于掌握、操作、管理、维护的原则，配备符合国家标准和国家环保行业标准的仪器仪表，并留有充分的可扩展空间，以满足环保形势发展的要求。
确保技术先进、运行稳定可靠、经济实用，以较高的性能价格比构建环境监测系统，使资金的产出投入比达到最大值。
能以较低的成本、较少的人员投入来维持系统运转，提供高效能与高效益。
2.2 污水排放口建设污水排放口要遵循便于采集样品、便于监测计量、便于日常监督管理的原则，根据出水排放口具体情况进行规范化设计建设并建立统一标志牌。
排放口尽量与监测房靠近，如果排放口距离站房较远（超过15米），建议加装采样桶和水泵。
为了方便仪器维护及安全保障，排口应加装安全阶梯及护拦，设置防跌落警示牌。
2.3 监测房建设监测房应建在总排口附近。
面积10m2左右，材料为砖混建筑或彩色夹心板；室内安装COD、流量计、数据采集仪等在线监测仪器。
见图1、图2：图1 站房示意图图2 站房内部示意图1）室内要求室内环境满足仪器仪表环境要求，配备照明、供暖、空调、防盗等辅助设备，站房远离强电磁干扰、避开强振动和高湿场所等。
工业污染源水质在线监测系统技术方案介绍
广州****智能化系统开发有限公司技术设计方案设介绍方案项目：工业污染源水质在线监测系统技术方案介绍设计单位：广州****智能化系统开发有限公司设计部门：****设计时间：20**年**月**日**市工业污染源水质在线监测系统技术方案书针对************有限公司污染源水质在线监测系统的需要，我们对COD cr等设备的基本技术及建设条件等做一阐述。
一、现场条件***********有限公司是一个**行业公司，流量为****，主要污染物是COD。
我们将根据现场的实际情况，选择场地和监测站房安装COD cr、流量计、ph在线监测仪、等时等比采样器等。
COD cr、流量ph在线监测仪、等时等比采样器等指标通过抽取排污口的污水进行测量。
二、安装设计1．电源供给1.1 单相交流电：电源电压：220V±15%AC ,5A，电源频率：50Hz±5%,电源功率：1000w,应有良好接地。
至少配有5只三眼插座和2只二眼插座，固定在1.2米高处，或配有二只多功能电源插板，可以扩接水泵、电脑等用电设备。
1.2 对于电压不稳定和经常断电的地区，建议使用功率匹配的交流电源稳压器，以保护仪器。
2．水泵的选择、安装及管路的布置3.1泵的选择从采水点给仪器输送水样的水泵，其功率应使被测水体输送到仪器处的流量不小于50升/分钟, 不大于200升/分钟为宜。
通常采样点到仪器的距离在20米内时，选用350W的潜水泵或自吸泵即可（水体杂质较多时不可使用自吸泵）。
当采样点到仪器的距离大于20米时，应选用550-750W的自吸泵或潜水泵，另还应根据水样的腐蚀性选择是否选用耐腐蚀泵。
3.2 水泵、进水管和溢液管的预装取水点至仪器安装处应预先安装好水泵、水样进水管和溢流管。
连接的管道应根据具体情况选用硬聚氯乙烯塑料、ABS工程塑料或钢、不绣钢等材质的硬质管材。
安装尺寸如图2.1所示。
（在水质具酸碱性的地方不能金属管材）要求：①放置仪器的地面应高于水槽壁，管道从仪器到水槽呈坡型下降(见图2.2，2.3)，尽量减少管道弯头的的数量，并且管道中途不应有凸起或凹下的地方,避免管道中存水(见图2.4)，以便于水样反冲的顺畅和进水管道的排空。
基于ORP原理的COD自动检测装置的设计
基于ORP原理的COD自动检测装置的设计邬奇;张荣福;罗玮;吴晓【摘要】化学需氧量(COD)是评价水体污染程度的一项综合性指标,是水质监测的重要参数.文中针对传统的COD检测方法效率低、精度低、滴定终点不易判断等不足,研究出了基于ORP原理的COD自动检测装置.该装置以STM32F103ZET6和PC机为核心,以步进电机为传动装置,较好地完成COD浓度的准确实时检测,弥补了传统测量方法的不足.经实验证明,该方法具有测量效率高、准确性高等优点,在工业废水检测领域具有广泛的应用前景.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2017(030)001【总页数】5页(P168-172)【关键词】化学需氧量;水质监测;ORP原理;COD自动检测装置【作者】邬奇;张荣福;罗玮;吴晓【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海科源电子科技有限公司,上海201101【正文语种】中文【中图分类】TP277.2化学需氧量，又称化学耗氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)[1]，是评价水体污染的重要指标之一，是水质检测分析中最常检测的项目，目前，COD的含量已成为污水排放的一项重要指标，COD超标会不同程度对水体造成污染，使水质下降，同时也会危及水中生物的生存，更严重的话会破坏生态平衡。
所以，在环境保护日益被重视的今天，化学需氧量的实时而准确的检测变得越来越重要了。
目前，传统的COD测量方法不仅在检测流程上比较繁琐，在滴定终点的判断上也存在诸多人为因素的干扰[2]。
针对传统检测方法的不足，本文基于ORP原理设计的COD自动检测装置可有效的避免以上两个难题，经实验表明，该COD自动检测装置具体可行性。
氧化还原电位 (Oxidation-Reduction Potential，ORP),作为介质环境条件的一个综合性指标，其表征介质氧化性或还原性的相对程度[3]，单位mV，由ORP复合电极和mV计组成。
污水cod测定方法
污水cod测定方法污水cod的5大测定方法：(1)重铬酸盐回流法测定原理：在硫酸酸性介质中，以重铬酸钾为氧化剂，硫酸银为催化剂，硫酸汞为氯离子的掩蔽剂，消解反应液硫酸酸度为9mol/L，加热使消解反应液沸腾，148℃±2℃的沸点温度为消解温度。
以水冷却回流加热反应反应2h，消解液自然冷却后，以试亚铁灵为指示剂，以硫酸亚铁铵溶液滴定剩余的重铬酸钾，根据硫酸亚铁按溶液的消耗量计算水样的COD值。
优缺点：回流装置占的实验空间大，水、电消耗较大，试剂用量大，操作不便，难以大批量快速测定。
(2)高锰酸钾法测定原理：以高锰酸钾作氧化剂测定COD，所测出来的COD称为高锰酸盐指数（CODMn）。
水样加入硫酸呈酸性后，加入一定量的高锰酸钾溶液，并在沸水浴中加热反应30min。
剩余的高锰酸钾加入过量草酸钠溶液还原，再用高锰酸钾溶液回滴过量的草酸钠，通过计算求出高锰酸盐指数。
优缺点：高锰酸钾法的优点是实验过程中产生的污染比国标法小，但是缺点是试验中需要回滴过量草酸钠，耗时长，并且酸性高锰酸钾法氧化性较低，氧化不彻底，所以测得高锰酸盐指数比重铬酸盐指数低，通常与国标法测定结果相差3-8倍。
因此，CODCr主要针对还原性污染物相对含量较高的废水，而CODMn主要针对污染物相对较低的河流水和地表水。
(3)分光光度法测定原理：这种方法的原理与国标法相同。
其测定原理也是在酸性溶液中，试液中还原性物质与重铬酸钾反应，生成三价铬离子，三价铬离子对波长为600nm的光有很大的吸收能力，其吸光度与三价铬离子浓度的关系服从郎伯一比尔定律。
三价铬离子与试液中还原性物质的量有关，因而通过测定三价铬的吸光度可以间接测出试液的COD值。
优缺点：此方法相对于传统的国标法来说，有效的节省了消耗在配置化学试剂的时间，无需进行滴定，操作方便。
然而唯一美中不足的地方实验中消解过程仍需耗费2小时。
(4)快速消解法经典的标准方法是回流2h法，人们为提高分析速度，提出各种快速分析方法。
污水处理厂测量方案
污水处理厂测量方案一、引言污水处理厂是为了净化和处理城市或工业污水而建设的设施。
为了确保污水处理厂的运行效果和环境保护，测量方案的制定和实施至关重要。
本文将详细介绍污水处理厂测量方案的标准格式。
二、测量目的1. 监测进水污水的水质参数，包括悬浮物、化学需氧量（COD）、氨氮等，以了解污水的污染程度。
2. 监测污水处理过程中的关键参数，如沉淀池的悬浮物浓度、曝气池的溶解氧浓度，以评估处理效果。
3. 监测出水水质参数，确保出水达到国家和地方标准。
三、测量方法1. 进水污水水质参数的测量方法：a. 悬浮物浓度：采用悬浮物测量仪进行在线测量，每小时记录一次数据。
b. COD浓度：采用紫外分光光度计进行间断测量，每日记录一次数据。
c. 氨氮浓度：采用氨氮测量仪进行在线测量，每小时记录一次数据。
2. 污水处理过程中关键参数的测量方法：a. 沉淀池悬浮物浓度：采用悬浮物测量仪进行在线测量，每小时记录一次数据。
b. 曝气池溶解氧浓度：采用溶解氧测量仪进行在线测量，每小时记录一次数据。
3. 出水水质参数的测量方法：a. 悬浮物浓度：采用悬浮物测量仪进行在线测量，每小时记录一次数据。
b. COD浓度：采用紫外分光光度计进行间断测量，每日记录一次数据。
c. 氨氮浓度：采用氨氮测量仪进行在线测量，每小时记录一次数据。
四、数据处理1. 数据采集：测量仪器自动记录数据，并通过数据采集系统传输至中央数据库。
2. 数据存储：中央数据库对测量数据进行存储和备份，确保数据的安全性和可靠性。
3. 数据分析：对测量数据进行统计分析，生成报表和趋势图，以便监测处理效果和进行决策。
4. 异常处理：对异常数据进行及时处理，包括检查仪器故障、校准参数等，并记录处理过程。
五、质量控制1. 仪器校准：定期对测量仪器进行校准，确保测量结果的准确性和可靠性。
2. 人员培训：对测量人员进行培训，使其熟悉测量方法和操作规程，提高工作质量。
3. 数据验证：对测量数据进行验证，确保数据的准确性和合理性。
污水处理中工艺的设计参数
污水处理中工艺的设计参数污水处理是指通过一系列工艺流程将污水中的污染物质净化和处理，使其达到国家相关排放标准或再利用要求的过程。
在污水处理过程中，设计参数起到关键作用，它们直接影响污水处理效果和处理工艺的性能。
下面将介绍一些常见的污水处理工艺设计参数。
1.污水流量：污水流量是指单位时间内通过污水处理系统的污水量。
根据实际情况确定污水流量对于设计污水处理设备的规模和容量至关重要。
2.污水负荷：指单位时间内单位面积或者单位体积内的污水量。
污水负荷是决定处理设备规模大小的重要参考指标。
3.污水COD（化学需氧量）：COD是用来衡量污水中有机物含量的指标。
COD高低决定了处理过程中需要采取的具体工艺，例如一般情况下，高COD值的污水需要先进行厌氧处理，然后再进行需氧处理。
4.污水BOD（生化需氧量）：BOD是用来衡量污水中有机物可生化降解性质的指标。
BOD值高低决定了需氧处理的时间和工艺。
5.污水氨氮：氨氮是衡量污水中含氮物质浓度的指标。
高氨氮含量的污水需要采取额外的处理工艺，如氨氧化、硝化等。
6.污水总磷：总磷是衡量污水中磷含量的指标。
高总磷含量的污水需要采取磷的去除工艺，例如化学沉淀、生物吸附等。
7.污水PH值：PH值是衡量污水酸碱性的指标。
污水的PH值对于调节污水中微生物活性和化学反应速率具有重要影响，需要在合理范围内进行调节。
8.污泥量：污泥量是指单位污水处理量中的产生的固体废物量。
污泥量决定了处理设备中的污泥处理系统的规模和处理能力。
9.处理效率：处理效率是指处理系统在处理过程中去除污染物的能力。
根据国家相关标准，不同的污染物有不同的排放限值，处理系统需要达到相应的处理效率要求。
10.能源消耗：能源消耗是指处理系统在运行过程中所消耗的能源。
优化设计参数可以减少能源消耗，提高处理工艺的经济性和可持续性。
综上所述，污水处理中的工艺设计参数对于处理效果和工艺性能起到关键作用。
设计参数的选择需要根据具体情况和污水的特性进行合理匹配，以提高处理效果、降低运行成本，并达到环境排放标准。
排放口水质在线监测系统工程设计方案
设计目的和意义
01
02
03
04
通过对排放口水质进行在线监 测，及时掌握水质状况，为环 境保护部门提供科学决策依据
。
提高监测数据的准确性和可靠 性，为水质管理和控制提供有
力支持。
促进企业加强自身环保管理， 提高环保意识，减少污染排放
人机界面设计
总结词
易用性、可视化、交互性
详细描述
人机界面设计应注重易用性、可视化和交互性。采用直观的 操作界面和简洁的布局，方便用户进行操作和查询。同时， 实现动态数据显示和交互式操作，提高用户使用体验和效率 。
05
系统安装与调试
硬件安装与调试
01
02
03
04
设备布局
根据现场环境，合理安排设备 位置，确保设备安全、方便操
数据传输方式
采用无线传输方式，将监 测数据传输至监控中心。
数据传输协议
采用TCP/IP协议，确保数 据传输的稳定性和安全性 。
数据处理与报表生成需求
数据处理方式
对采集到的数据进行清洗 、整理和分析，提取关键 指标数据。
报表生成内容
包括污染物因子数据表、 小时均值数据表、日报表 、月报表等。
报表生成周期
稳定性与可靠性
系统经过长时间运行测试，证明其具有较高的稳定性和可靠性，能够满 足长期监测的需求。
03
扩展性与灵活性
系统采用模块化设计，方便进行功能扩展和系统升级，适应未来不同监
测需求的变化。
存在问题与不足
监测指标有限
目前系统主要针对废水排放的常规指 标进行监测，对于一些特殊污染物的 监测尚未涉及，需要进一步完善和改 进。
废水在线监测实施方案范本
废水在线监测实施方案范本一、背景介绍。
随着工业化进程的加快和城市化进程的推进，废水排放量不断增加，给环境带来了严重的污染问题。
为了有效监测和控制废水排放，制定一套科学合理的废水在线监测实施方案势在必行。
二、监测设备选择。
在选择废水在线监测设备时，应综合考虑监测参数、监测精度、稳定性、可靠性、维护成本等因素。
根据实际情况，可以选择pH值、溶解氧、浊度、电导率等参数进行监测，同时要确保监测设备的准确性和稳定性，以及对环境变化的适应能力。
三、监测点布置。
监测点的布置应根据排放口的位置和废水的性质进行合理规划。
一般来说，监测点应包括排放口前、排放口处、排放口后等位置，以便全面监测废水的排放情况。
同时，还应根据废水的特性确定监测点的具体参数和布置方式。
四、监测方案制定。
制定废水在线监测方案时，需要考虑监测频率、监测时段、监测内容等因素。
监测频率应根据废水排放量和性质确定，监测时段应覆盖废水排放的全过程，监测内容应包括各项监测参数的实时数据和历史数据，以便分析和评估废水的排放情况。
五、数据传输和处理。
废水在线监测数据应及时传输到监测中心进行处理和分析。
在数据传输过程中，应保证数据的完整性和准确性，避免数据丢失和错误。
同时，监测中心应建立完善的数据处理和分析系统，及时发现和处理异常数据，为监测结果的准确性和可靠性提供保障。
六、监测结果应用。
监测结果应用包括监测数据的分析和评估，以及根据监测结果采取相应的控制措施。
监测数据的分析和评估应结合实际情况，及时发现废水排放的异常情况，并进行原因分析和处理。
根据监测结果采取的控制措施应科学合理，有效减少废水排放对环境的影响。
七、监测方案评估。
监测方案的实施效果应定期进行评估，包括监测数据的准确性和可靠性、监测点布置的合理性和完整性、监测方案的科学性和实用性等方面。
根据评估结果，及时调整和完善监测方案，以确保废水在线监测工作的顺利进行和效果达到预期。
八、总结。
废水在线监测实施方案的制定和实施是保护环境、维护生态平衡的重要举措。
COD5的测定(精)
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重铬酸钾标准法 测定步骤 标定 :准确吸取10.00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中,加水稀释至 110mL左右,缓慢加入30mL浓硫酸,摇匀.冷却后,加入3滴试亚铁灵指示液（约 0.15mL）,用硫酸亚铁铵溶液滴定,溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为 终点. 测定: 水样中加如一定量的重铬酸钾和催化剂硫酸银,在强酸性介质中加热回流 2h 冷却后,用90.00mL水冲洗冷凝管壁,取下锥形瓶. 溶液再度冷却后,加3滴试亚铁灵指示液,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定,溶液的颜 色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点,记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量. 测定水样的同时,取20.00mL重蒸馏水,按同样操作步骤作空白实验.记录滴定 空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量. 重铬酸钾标准法 六,计算 CODCr（O2,mg/L）=8×1000（V工0802 12号 陈瑞
概述：
• 化学需氧量又称化学耗氧量（chemicaloxygendemand），简称COD。是利 用化学氧化剂（如高锰酸钾）将徘水中可氧化物质（如有机物、亚硝酸盐、 亚铁盐、硫化物等）氧化分解，然后根据残留的氮化剂的量计算出氧的消耗 量，它和生化需养量（BOD）一样，是表示水质污染度的重要指标。COD的 单位为ppm或毫克／升，其值越小，说明水质污染程度越轻。 COD的测定方法，不仅有高锰酸钾高温氧化法，也包括高锰酸钾低温氧化法 （氧吸收量）和重铬酸钾氧化法。化学需氧量常由于氧化剂的种类、浓度及 氧化条件等之不同，对氧化物质，特别是有机物质的氧化率也不相同。因此， 在排水中存在有机物的情况下，除非是在间一条件下测定COD，否则不能进 行对比。一般用高锰酸钾高温氧化法，其氧化率为50～60%，用重铬酸钾氧 化法，其氧化率为80～90%。 由于各国的实际情况及河流状况不同，COD的排放标准均不一致，我国《工 业废水排放试行标准》中规定，工业废水最高容许排放浓度应小于100毫克／ 升，但造纸、制革及脱脂棉厂的排水应小于500毫克／升。日本水质标准规定， COD的最高容许排放浓度应小于160毫克／升（日平均为120毫克／升）。
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Ｃａｓｅｓ ｏｆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 工业污水常规五项及ＣＯＤ参数在线测量装置设计 李月恒，杨栋伟，王 康 （北方工业大学电气与控制工程学院，北京１００１４４）
摘 要：随着水污染问题的日渐突出，对水质中的各项参数进行实时在线测量成为了水质保护中的一项基本要求。软测量技术 应用到水质在线监测系统，通过测得的常规水质五项参数推测出水质中的其他参数。Ｃｏｄｅｘ—Ａ９芯片Ｅｘｙｎｏｓ４４１２用于处理水质 传感器的数据，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表明，该装置具有灵敏度好、效率高、信息存储量大、人机界面友 好等特点，具有一定的经济应用价值。 关键词：水质监测；ＣＯＤ参数；软测量技术 中图分类号：ＴＰ２７１ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．１９３５８／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—７７２０．２０１７．１３．０２８ 引用格式：李月恒，杨栋伟，王康．工业污水常规五项及ＣＯＤ参数在线测量装置设计［Ｊ］．微型机与应用，２０１７，３６（１３）：９１－９３，１０１．
Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｆｉｖｅ ａｎｄ ＣＯＤ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｓｅｗａｇｅ
Ｌｉ Ｙｕｅｈｅｎｇ，Ｙａｎｇ Ｄｏｎｇｗｅｉ，Ｗａｎｇ Ｋａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏＡｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１４４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｏｎｌｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｂａｓｉｃ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｓｏｆｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｆｉｖｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｔ ｃａｎ ｉｎｆｅｒ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｅｘｙｎｏｓ４４１２ Ａ９ ｃｈｉｐ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓ— ｉｎｇ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｅｎｓｏｒ，ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ ＰＨ，ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｘｙｇｅｎ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ，ａｎｄ ａｃ— ｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｔ ｃａｎ ｉｎｆｅｒ ｔｈｅ ＣＯＤ，ａｎｄ ｃａｎ ａｌｓｏ ｓｔｏｒｅ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｄａｔａ．Ｂｙ ｖｅｒｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｄａｔａ，ｔｈｉｓ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｌａｒｇｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｈｕｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｅｔｃ，ａｌ－ ＳＯ ｉｔ ｈａｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ＣＯＤ ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｓｏｆｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
０ 引言 随着现代社会的快速发展，水污染问题越来越严重， 水质保护已成为全世界关注的焦点问题。借鉴于国外水 资源监测的经验，我国在水污染的监测方面也取得了快速 的发展，但是由于技术手段的落后，水质在线监’坝４系统一 直没有广泛应用。而且一些较难测量的参数其测量成本 也价格不菲，成为了对水质数据进行全面检测的一大困 难。本课题所研究的基于嵌入式Ａｎｄｒｏｉｄ与神经网络软 测量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取得了很大进步，对正确评价 污水水质的实时状况，研究污染程度、节约成本等方面具 有重要的意义。整个装置测量精度高，灵敏度好，具有一 定的经济应用价值。 １ 系统总体设计 该装置主要由核心板、功能底板、Ａｎｄｒｏｉｄ系统三部分 组成。其中核心板作为整个装置的主控单元，功能底板电 《微型机与应用）２０１７年第３６卷第１３期 路完成数据的采集、系统供电等工作，Ａｎｄｒｏｉｄ系统是整个 应用软件的运行环境。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，并对数据进行实时存储。系统整体 结构框图如图１所示。
在线测量装置
ｌ ＰＨ ｌ ｌ溶氧ｌ ｌ温度Ｉ Ｊ浊度Ｉ ｌ电导率Ｉ ｆ传感器Ｊ Ｉ传感器Ｊ Ｊ传感器Ｊ Ｊ传感器Ｊ Ｊ传感器Ｊ
图１系统整体结构
２系统硬件设计 系统的硬件设计主要以负载核心版高效运行为目的， 主控制器选用Ｓａｍｓｕｎｇ公司的Ｅｘｙｎｏｓ ４４１２，其主频达到 １．４～１．６ ＧＨｚ，采用了最新的３２ ｎｍ的先进工艺制成，功 耗方面有了明显降低。核心板外围加载电源模块、ＬＣＤ显
欢迎网上投稿ｗｗｗ．ｐｃａｃｈｉｎａ．ｃｏｍ ９１ Ｃａｓｅｓ ｏｆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 示屏模块、ＵＳＢ—ＯＴＧ程序下载口、ＵＳＢ．ＨＯＳＴ接口、ＵＡＲＴ ２３２调试串口、ＵＡＲＴ ４８５传感器数据传输通信接口、ＳＤ— ＣＡＲＤ存储器接口以及ＲＪ－４５接口等。该装置通过４８５通 信口以标准ＭｏｄＢｕｓ／ＲＴＵ协议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。硬 件结构如图２所示。 传感器的选择集成了多家品牌的代表性产品，具有测 量精度高、安装方便、宽范围电压输入等优点。 ３系统软件设计 系统的软件设计主要分为Ａｎｄｒｏｉｄ下应用开发以及 神经网络的设计和训练 两部分。 ３．１ Ａｎｄｒｏｉｄ应用开发 系统软件设计以Ａｎｄｒｏｉｄ运行环境下的应用开发为 主 ，应用层嵌入神经网络算法，对传感器数据的采集通 过Ａｎｄｒｏｉｄ系统下的４８５通信驱动来完成，采用Ｇｏｏｇｌｅ提 供的ＮＤＫ开发方式。图３为软件的整体架构图。由图可 以看出，进入应用后ｕＩ线程作为主线程负责实时刷新在 线测量数据，数据处理线程专门负责对传感器采集的数据 进行处理，数据存储线程则负责对处理后的数据进行在线 存储。传感器数据通信协议采用标准ＭｏｄＢｕｓ／ＲＴＵ通信 格式，数据处理线程程序首先对串口发送过来的数据帧进 行校验，确认无误之后，再进行数据的提取与解析工作，采 用轮询查阅的方式依次读取各个传感器数据。 读取传感 器数据并 固定时间点 图３应用的整体架构图 例如ＰＨ数据处理程序：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，然后对所得数据进行数组 保存，判断数据长度以及ＣＲＣ校验，最后从固定的数据位 中提取数据，并发送给主线程。 ３．２神经网络的设计和训练 神经网络采用ＢＰ神经网络 ，五输入，一输出。五 个输入对应传感器监测到的常规五项数据，一输出对应预 测出的ＣＯＤ参数 。训练用的标准数据来源于工业污水 ９２ 水质中监测出的１００组标准数据，其中８Ｏ组数据用来训 练，１０组数据用来测试，最后的１Ｏ组数据用来检验。首 先在ＭＡＴＬＡＢ中设计ＢＰ神经网络 ，训练用的标准数 据来源于上述的８Ｏ组标准数据，训练好之后对比１Ｏ组标 准数据进行检验，当测量误差满足设计要求时即为训练成 功的网络。然后将训练好的网络保存成ＭＡＴＬＡＢ自定义 函数，通过ＭＡＴＬＡＢ Ｃｏｄｅｒ工具箱 将通过训练网络保 存好的函数转化成不依赖于具体控制器的ｃ程序。在此 需要特别说明的是：由于该装置的系统运行环境为Ａｎ— ｄｒｏｉｄ环境，装置主控制器为ＡＲＭ架构控制器，理论上只 能采取上述方法。因为通过ＭＡＴＬＡＢ Ｃｏｄｅｒ转化成的Ｊａｒ 包需要ＭＣＲ的支持，而现在ＭＣＲ仅 支持Ｘ８６架构的ＣＰＵ。还有一种方法 是安装Ａｎｄｒｏｉｄ版本的ＭＡＴＬＡＢ，但这 样显然对系统的运行性能会造成非常 大的影响。所以只有转化成不依赖于 具体控制器的ｃ代码，然后通过ＪＮＩ 的方式，将代码嵌入到Ａｎｄｒｏｉｄ应用 中。如图４所示。作为应用层来说调 用软测量算法就像调用应用层的一个 工具类一样简单而且高效。 本节简述了系统软件的设计流程 以及主要工作内容，完成了上层应用 的设计。算法部分的工作主要完成了 神经网络的设计和训练，以及转化和内 嵌，最终使训练好的网络映射为上层应 用中的一个工具类和一段程序。其中 上层应用主要负责数据采集、数据处 图４神经网络
算法设计图
理、动态显示和数据预测。经测试，软件整体运行良好，数 据采集和预测效果都可达到既定要求，动态刷新实时 ” 。 ４ 系统测试 系统测试主要分为装置本身测量精度与准确性测试 以及将所得测量结果对比标准数据的校验测试两部分。 根据标准常规五项数据，测试表明该装置通过常规五项传 感器测量所得的数据精度高，并且当人为改变水质中的某
一项参数时，测量结果可以快速反应该项变化，具有高灵 敏度的优点。最后结合样本水质以及样本数据训练后的 神经网络软测量算法，本装置根据所采集的五项水质数据 可以有效地预测出ＣＯＤ参数 ” ，当五项水质数据参数 变化时能及时跟踪变化并能相应地改变预测结果，具有实 时准确的特点，与标准的五项参数测量结果相比精度高、 误差小。测量结果满足精度要求，而且其软测量出的 ＣＯＤ参数与样本水质标准参数ＣＯＤ参数相比，误差也在 可接受的范围内。实验的最终效果图如图５所示。所以 整体上来说该装置从功能上满足技术要求，从应用上具有 硬件成本低、性能好等优点。 《微型机与应用￣２０１７年第３６卷第１３期