一种基于嵌入式技术和GPRS技术的多参数微小型水质监测系统设计

本系统采用三星公司生产的ARM9芯片S3C2440A作为处理器,它是一款低功耗的32位处理器。系统选用的光谱仪为重庆大学微系统研究中心自主研发的微型光谱仪,光谱范围330 nm~780 nm,光谱带宽≤2 nm,波长准确性+0.9,分辨率≤2 nm,符合系统的要求。GPRS模块采用西门子公司生产的MC35I,该模块支持GPRS Class 8级以及短信功能。

3 系统的软件设计和数据处理

多参数微小型水质监测系统的软件设计由参数标定部分、参数吸光度值采集和处理、GPRS无线传输和控制部分组成。

3.1 参数标定及吸光度值采集和处理的设计

参数的标定是基于朗-伯比尔定律和仪器的系统误差考虑的。在每次测量之前要进行参数的标定,首先是设置光谱仪的参数即积分时间和参考电压,接着ARM系统向单片机系统发送命令,单片机系统控制各个机构。测试第一个参数,ARM系统控制光谱仪从中读取该参数的吸光度值,并存储在FLASH中,直至第七个参数测试完毕。此时,处理器根据存储的数据作出7条标定曲线,并显示在LCD上。在采集被测溶液的参数吸光度值时,步骤和参数标定基本相同,只是在最后使用标定曲线计算出该参数的浓度值。参数标定及吸光度值采集和处理流程如图3所示。

一种基于嵌入式技术和GPRS技术的多参数微小型水质监测系统设计

系统测试时可能会存在随机误差,由误差理论可知,当测量次数无限增大时,随机误差趋向于零,测量的算术平均值趋向于真值。但当n》10以后,算术平均值的标准差变化缓慢,因此,测试10次数据比较适中[4]。从图3的流程图中可以看出,系统标定和测试都是10次测量,所以本系统已从软件设计考虑,减少了系统的随机误差。