應用電話網絡的各地自來水成分自動監控系統

引言

您的家庭是否遇到：自來水中出現鐵銹、泥沙等物質?自來水燒開后形成頑固的水垢? 自來水有一股異味?原來清澈的自來水現在變得越來越混濁了? 隨著經濟的迅速發展，環境污染日趨嚴重，飲用水的污染尤為突出，水中含有多種成分，如：硫、硫酸等污染物，如能及時掌握，對環境保護非常重要，到目前為止，我國的自來水檢測方法依然人工采樣、試驗分析，這種方法頻率比較低，不能準確反映實際水質情況，且不易形成監控網絡統一管理。目前，網絡通訊迅速發展，組網技術已多樣化，成熟化，但同時考慮監控系統分布點多，并且傳輸數據量不大以及性價比要求高等特點，我們開發了一種基于電話網絡的自來水成分自動監控系統。

1、系統組成及功能

本系統主要有三部分組成：現場監測、通訊網絡(電話網)、中央測控單元。下圖1是系統總體結構。

圖1 系統結構圖

現場監測模塊安放在各個需要檢測的地方，他由各種傳感器和微處理器組成，用來采集水的各項指標，如色度、PH值、混濁度、總硬度、硫含量等，采集后的各種數據經過微處理器處理分別存在相應的存儲單元，并以定時方式通過電話網絡向中央測控單元傳送，也可以依中央測控單元傳送指令進行適時傳送。

現場監測模塊和中央測控單元之間的通訊借助于普通存在的電話網來完成，電話線路中數據以DTMF信號方式傳輸，現有按健電話多使用DTMF撥號方式，DTMF選號方式選用8個頻段，其中低音頻組有4個頻率：679HZ、770HZ、852HZ、941HZ，高音頻組也有4個頻率：1209HZ、1336HZ、1477HZ、1633HZ。每個鍵號對應于一種低音頻和一種高音頻正弦波之和。

中央測控單元的主要作用是：第一，管理各地信息，以及傳感器的類型。第二，對現場監測模塊的一些參數進行設置，如傳感器的采樣頻率，數據上傳方式。第三，完成現場監測模塊上傳數據的分析，存儲、顯示報表的生成、打印、輸出等功能。

2、系統的硬件及軟件實現

2.1 現場監測模塊的硬件實現

現場監測模塊的主要組成部分是多路傳感器，DTMF信號收發器以及以89S51為核心的微處理器，如圖2

圖2 現場監測模塊硬件原理圖

多路傳感器實現對水指標的采集,傳感器的類型用代號01,02,03 表示,如01代表色度,02代表PH值、03代表總硬度等。為適應地區可以采用不同的傳感器類型。

傳感器采集到的電壓信號經過信號調理電路，多路開關，并經過A / D轉換成數字信號，經CPU處理存儲到存儲器AT45DB011中，AT45DB011是ATMEL公司生產的串行FLASH存儲器，它具有1M的存儲空間。傳感器采集的數據進行分區存放便于CPU讀取。

微處理器選用AT89C51。它是ATMEL公司生產的一種低功耗高性能的處理芯片，片內帶有4K的存儲器。工作頻率范圍寬。

2.2 中央測控單元的硬件實現

中央測控單元由DTMF信號收發器、AT89C51、上位機組成，如圖3所示：

圖3 中央測控單元硬件原理圖

AT89C51與上位機的通訊采用RS-232接口，它的主要任務是接受并分析現場監測模塊上傳的數據并以可視化界面的方式顯示，對傳感器的參數進行設置。

2.3 DTMF信號的傳輸及軟硬件實現

利用MITEL公司生產的MT8880可實現DTMF數據收發、信號音的判斷，它具有如下基本功能：

1、提供完整的DTMF發送或接受功能。

2、具有接受信號音和帶通濾波的功能。

3、能與微處理器直接接口。

CPU采用AT89C51芯片，它可以對MT8880的發送、接受及工作模式進行控制。

現場檢測模塊以DTMF方式向上位機發送數據的格式如表1所示。

例如:“#05101809080212*”代表：05年10月18日9時8分傳感器02采集到某一地區降雨量為12毫米。

中央測控單元以DTMF方式向現場監測模塊發送控制指令的格式如表2所示。

不同的指令代碼代表上位機向現場監測模塊發送不同的控制指令，不同的控制指令具有不同的指令值格式。

MT8880發送子程序：

SEND：MOV DPTR，#2100H

SETB P1.0

MOV A ,#0CH

MOVX @DPTR,A

MOV A,#00H

MOVX A,R0

MOV DPTR,#2000H

MOVX @DPTR,A

CLR P1.0

S1:MOV DPTR,#2100H

MOVX A,@DPTR

JB ACC.1,W_1

RET

RECEIVE:MOV DPTR,#2100H

SETB P1.0

MOV A,#0CH

MOVX @DPTR,A

MOV A,#00H

MOVX @DPTR,A

MOVX DPTR,#2100H

CLR P1.0

R_1: MOVX A,#

64;DPTR

JNB ACC.2,R_1

SETB P1.0

MOV DPTR,#2000H

MOVX A,@DPTR

ANL A,#0CH

MOV R0,A

RET

3 總結

通過上述方案，利用電話網絡，可以實現分布的各地水成分的適時、在線監測。本系統具有組網方便、安全、性價比高等特點。使環境工作者及時、準確地了解各地水的情況，實現了遠程監控。

參考文獻：

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