在線(xiàn)式降雨降塵自動(dòng)檢測系統研究

摘要：雨量及酸雨監測是環(huán)保監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實(shí)行多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )化自動(dòng)實(shí)時(shí)監測，快速掌握多地點(diǎn)的雨量及降雨酸堿度的實(shí)時(shí)數據，對防汛抗災、決策指揮和節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)。系統涵蓋了嵌入式技術(shù)、微電子技術(shù)、數字信息處理技術(shù)、現代通信技術(shù)等當代應用開(kāi)發(fā)技術(shù)，是對環(huán)保部門(mén)改變其環(huán)境監控方式，提高工作效率和節省環(huán)保監測的人力、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(xiàn)檢測；網(wǎng)絡(luò )通訊

隨著(zhù)我國經(jīng)濟、社會(huì )的高速發(fā)展，對環(huán)保監測的水平也提出更多、更高的要求。要求環(huán)保部門(mén)提供降雨量、溫度、濕度、雨水酸堿度、降雨電導率等準確、實(shí)時(shí)的參數。為各級政府提供決策依據，為生產(chǎn)企業(yè)、社會(huì )團體提供產(chǎn)業(yè)投資依據，滿(mǎn)足環(huán)境治理、減災、救災的需求。
本系統采用自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)，對雨量及雨水參數的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集、自動(dòng)檢測，提高了環(huán)保監測系統的智能化水平，滿(mǎn)足新時(shí)期環(huán)境監控的需求。

1 系統的構成
1．1 系統的總體結構
系統原理結構圖如圖1所示，由降雨降塵檢測儀、無(wú)線(xiàn)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(xiàn)、無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，實(shí)現整個(gè)地區各個(gè)監測點(diǎn)信息聯(lián)網(wǎng)，環(huán)保監測數據實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)存儲，并及時(shí)上傳位于環(huán)保站的中心數據機(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)監測點(diǎn)環(huán)保監測作業(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，防塵蓋驅動(dòng)單元、接雨器驅動(dòng)單元、電導率儀、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(由伺服電機驅動(dòng))，環(huán)境溫度、濕度測量。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)，電導率儀、pH儀的傳感電極的定時(shí)清洗，雨水樣品電導率、酸堿度的測量，降雨量測量。
系統具有完備的人機界面，以便能夠方便地進(jìn)行系統參數預置、傳感器標定等，還有故障自檢、手動(dòng)操作等的功能。軟件采用模塊化結構，包括監控程序模塊和多個(gè)功能模塊。
自動(dòng)標定模塊：采用兩點(diǎn)標定法。以pH值檢測為例，用兩種標準液體進(jìn)行配套標定。
采樣模塊：每200 ms采樣一次，對被采樣的數據進(jìn)行數字濾波，在內存中，采樣環(huán)形隊列數據結構進(jìn)行數據存儲，對采樣數據進(jìn)行滑動(dòng)平均濾波，如何調用相應環(huán)保參數值的計算模塊，在時(shí)鐘模塊的控制下，定時(shí)存儲采樣參數數據。