1. 研究目的与意义
随着我国社会经济的高速发展，城市化、工业化进程的加速，导致城市生活污水和工业废水大量排入江河、湖泊和水库，造成地表水和地下水的严重污染，水污染的问题日益突出。根据中国环境状况公报的数据，2005年在我国长江、黄河、珠江等七大水系100个国控省界重点监测断面中，Ⅰ-Ⅲ类水质断面占36%，Ⅳ、Ⅴ类水质断面占40%，劣Ⅴ类水质断面占24%，与2003年统计数据相比，2005年七大水系重点监测断面中Ⅰ-Ⅲ类水质断面所占比例下降了17.4％，而劣Ⅴ类水质断面则上升了15.3%，这说明我国水污染状况逐年恶化的趋势明显。另外，我国 28 个国控重点湖（库）中，劣Ⅴ类水质所占比例高达43％，而满足Ⅱ类水质的湖（库）仅占7％。2007年的统计数据表明：全国每年因为水污染造成的经济损失高达300亿元，与发达国家相比，我国面临着更严重、更紧迫的水污染危机。加强我国的水环境保护和水污染的治理工作成了我国国民经济发展亟待解决的问题。水质监测就是以特定水体为对象（如江、河、湖泊、水库、海洋等），通过对水体的一系列参数的测定和分析，了解水体中污染物的种类和污染物的浓度状况，从而对水质状况进行评价；通过对不同时期水质检测参数的分析，掌握水体水质变化的趋势。水质监测的数据不仅为各类污染源的管理、水污染突发事件的应急处理提供科学依据，而且为政府制定发展规划、为环保部门加强对水环境的保护提供数据支持。因此水质监测对于加强水环境保护和治理工作，解决我国水污染危机具有重要意义。
目前，水质监测得到了世界各国的普遍重视，各国针对本国的实际情况制定了相应的水环境质量标准及水质监测规范。我国也制定了相关的水环境质量标准和水质监测技术规范，如《国家标准地表水环境质量标准》（GB3838-2002）、《国家标准地下水环境质量标准》（GB/T 14848-93）及《水质监测规范》（SD127-84）等。
对于地表水全国重点水质基本监测站而言，必须对水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、挥发酚、氰化物、氟化物、硫酸盐、氯化物、六价铬、总汞、总砷、镉、铅、铜、大肠菌群等必测项目进行监测，同时
2. 研究内容与预期目标
本课题主要在分析国内外多参数水质检测仪技术现状的基础上，对多参数水质检测仪的信号采集与传输技术进行了研究。主要任务是设计多参数自来水水质检测仪的信号采集和传输系统，实现多参数的信号采集、显示及无线传输。本课题设计监控城市每个自来水管网末梢的在线水质监控仪的硬件电路，可以实时监测到该位置水质数据信息，并将数据及时传输到G100A短信模块中，G100A短信模块上可装配普通SIM卡，可定时自动无线发送。分布在城市自来水供水管网末梢节点的每台在线水质监控仪，可向监控中心发送实时城市各点的供水水质参数。主要研究内容有：分析国内外自来水水质检测仪的研究现状，了解并掌握温度、pH、溶解氧、电导率的检测原理，对现有的传感器进行集成，提出多参数自来水水质检测仪的信号采集、显示和传输的设计方案；研究基于单片机的多参数自来水水质检测仪的信号采集电路，包括信号采集接口电路、串行通信电路、电源电路等；设计温度信号采集、数据转换、串行通信等相关软件；需要进行软硬件联合调试和系统验证实验，对系统能否实现信号采集、显示和传输的功能进行验证。
3. 研究方法与步骤
1. 信号采集系统总体设计：根据国家《水污染源在线监测系统运行与考核技术规范（试行）》中规定，各个参数的检测需要满足一定的检测范围和检测精度。根据应用的需求，对多参数自来水水质检测仪的信号采集系统的设计要求如下：① 该信号采集系统需要实现对水温、pH、溶解氧、电导率信号的实时采集；② 水温、pH、溶解氧、电导率的检测范围和检测精度要满足相关标准的要求；③ 采集的信号经过单片机处理以后，能够直接满足数据传输和显示的要求。
2. 数据传输系统统计：数据传输系统应该充分考虑到将检测信号直接进行LCD显示的工作模式。在进行应用时，数据传输系统采用有线工作模式，将其与信号采集系统的单片机直接连接，就构成多参数自来水水质检测系统。
3. 信号采集系统验证实验：采用对不同pH和电导率的水样进行检测的方法，验证多参数水质检测仪的信号采集与传输系统能否实现信号采集的功能；通过与单参数水质检测仪的检测结果进行比较，判断采集的信号是否正确。
4. 参考文献
- 肖金球.单片机原理与接口技术.北京：清华大学出版社.2004
- 赵茂秦.智能仪器原理及应用（第二版）.北京：电子工业出版社.2007
- 李刚.林凌.现代测控电路.高等教育出版社.2006
- 吓路易.石宗义.电路原理图与电路设计教程protel 99SE.北京希望电子出版社.2002
- 郁有文.常健.程继红.传感器原理及工程应用.西安电子科技大学出版社.2008
- 刘乐善.微型计算机接口技术应用.华中科技大学出版社.2008
- 阎石.数字电子技术基础（第四版)[M].北京：高等教育出版社.1998
- 康华光.电子技术基础模拟部分（第四版）.北京：高等教育出版社.1999
- G100A使用说明书
- 《中华人民共和国环境保护行业准则》HJ/T 355-2007
- 《水污染源在线监测系统运行与考核技术规范（试行）》
- 薛伟.毛敏.GSM短消息业务在水情自动报警系统中的应用.电讯技术.2002
- 张威.GSM网络优化[M].北京：人民邮电出版社.2003
- 陈朝东.水环境监测技术问答[M].北京：化学工业出版社.2006
- 黄秀莲.环境分析与监测[M].北京：高等教育出版社.1989
5. 工作计划
- 2月27日至3月14日：查阅相关技术资料，完成开题报告；
- 3月15日至3月31日：了解整体原理，并确定整体模块方案；
- 4月1日至4月7日：学习和熟悉相关传感器电路，准备进行系统硬件电路设计；
- 4月8日至5月14日：完成硬件电路的设计和编写调试程序，并完成5000字的英文翻译。
