太原理工大学 硕士学位论文 基于GPRS技术的污水水质在线监测系统的设计 姓名：葛爱欣 申请学位级别：硕士 专业： 指导教师：贾敏智 20090301 太原理工大学硕士研究生学位论文 I 基于 GPRS 技术的污水水质在线监测系统的设计 摘 要 水是人类赖以生存的自然资源。但是，人类在生产与生活活动中，将 大量的生活污水、工业废水、农业退水及各种废弃物未经处理直接排入水 体，造成江河湖库和地下水等水源的污染，引起水质恶化，影响生态系统， 威胁人体健康。因此，我们需要及时了解和掌握水资源的质量状况。 在我国，水环境污染已成为一个突出问题，因此建立完整高效的水环 境监测系统显得非常有必要。水环境监测作为环保各项工作的数据来源、 污染度量、环境决策与管理的依据以及环境执法体系的组成部分，在环保 工作中具有重要作用。然后，目前在我国水环境监测的实际工作中，大量 采用的监测手段仍然是传统的实验分析方法，测试数据滞后数小时甚至更 多，这种传统的监测方法和手段己经不能满足环保事业不断发展的社会需 求。因此，为加强水环境管理和监测工作，需要采用先进的技术手段，对 水环境进行实时连续自动监测。 随着科技的不断进步，出现了一种新型的无线网络通用分组无线 业务（General Packet Radio Service，简称为 GPRS）网络。GPRS 网络作为 新的通讯方式，具有实时在线、高速传输、快速登陆、按流量收费、支持 IP 协议和 X.25 协议等优点。 本文就是在 GPRS 技术的基础上设计了一种污 水水质在线监测系统。 这个系统采用 TI 公司的 16 位微处理器 MSP430F149 和SIMCOM公司的GPRS模块SIM300C， 利用MSP430的低功耗与GPRS 太原理工大学硕士研究生学位论文 II 永久在线、按流量收费、数据传输速度快、误码率低的特点，实现污水水 质信息的在线监测与远程传输。 文中，首先介绍了课题的背景及当前国内外污水水质在线监测技术发 展的现状，描述了设计思路；然后详细介绍了常用的几种水质检测传感器 的原理和 GPRS 网络的原理和结构；接着详细介绍了基于 GPRS 技术的污 水水质在线监测系统的终端硬件设计和终端软件设计；最后详细介绍了污 水水质在线监测系统的上位机管理软件的设计。 关键词：通用无线分组业务（GPRS） ，污水水质，在线监测，MSP430， SIM300C，VB 6.0 太原理工大学硕士研究生学位论文 III DESIGN OF ON-LINE MONITORING SYSTEM OF SEWAGE WATER QUALITY BASED ON GPRS ABSTRACT Water, as one of nature resources, is to the survival of humans. But in production and life, people discharge sewage, industrial wastewater, farming subsiding water and various castoffs into water body without being treated. These behaviors cause many water sources to polluted, such as rivers, lakes and groundwater, and give rise to water quality worsened and influence ecological system. All of these threaten human health. Therefore, we need to understand and grasp the water quality status timely. In China, the water pollution has become a prominent problems, so full and high efficiency of water environment monitoring system is very necessary. The water environment monitoring system is offer environmental data to tipstaff, evidence of measuring environmental pollution and environment management and decision-making, and is one of environmental law enforcement system components. It plays an important role in environmental protection. However, at 太原理工大学硕士研究生学位论文 IV present, in practical work monitoring water environment, our country still make use of traditional experimental analysis method largely, and monitoring data lag hours behind true data. The traditional method and means of monitoring the environmental protection can not meet the demand of social development. Therefore, in order to strengthen the water environment management and monitoring work, we need to adopt advanced technology, for real-time and automatic monitoring water environment. With the progress of science and technology, a new kind of wireless networkGeneral Packet Radio Service (GPRS) networks. As a new method of communication, GPRS networks have a great deal of strongpoint, such as real-time online, high-speed transmission, fast, charging by flux, supporting the IP protocol and x.25 etc. This article is based on the GPRS technology and design a kind of wastewater quality on-line monitoring system. This system adopts 16 Bits microprocessor MSP430F149 made by Texas Instruments Inc. and SIM300C GPRS module by SIMCOM Inc., makes use of MSP430s low-power and SIM300Cs strongpoint and achieve wastewater quality informations online monitoring and remote transmission. The article, to begin with, introduces the background of task and present development situation inside and outside of our country and describes the design ideas. Then, it detailed introduces several common water detection sensors principle and GPRS networks principle and structure. In succession, it detailed introduces terminal hardware design and the terminal software design 太原理工大学硕士研究生学位论文 V of on-line monitoring system of sewage water quality based on GPRS. Finally, it detailed introduces PC management software design of on-line monitoring system of sewage water quality . KEY WORDS: General Packet Radio Service (GPRS), sewage water quality, on-line monitoring, MSP430, SIM300C, VB 6.0 太原理工大学硕士研究生学位论文 XI 图表索引 图 1- 1 系统的结构示意图.4 图 2- 1 温度传感器原理.7 图 2- 2 电导率传感器原理.9 图 2- 3 浊度传感器原理.10 图 3- 1 基于分组的通信过程示意图.13 图 3- 2 GPRS 网络组成.14 图 3- 3 GPRS 数据传输平台.19 图 4- 1 系统硬件框图.23 图 4- 2 MSP430F149 的结构图25 图 4- 3 单片机处理电路.28 图 4- 4 电源电路原理图.30 图 4- 5 A/D 接口电路原理图31 图 4- 6 UART 的接口电路的原理图32 图 4- 7 SIM300C 的外围电路原理图.33 图 4- 8 SIM300C 的启动示意图.34 图 4- 9 SIM300C 的关闭示意图.34 图 4- 10 MSP430F149 的 JTAG 调试电路板.36 图 5- 1 系统主程序流程图.40 图 5- 2 序列通道单次转换模式的状态图.41 图 5- 3 模拟量采集模块流程图.42 图 5- 4 数据帧格式.47 图 6- 1 VB 数据库应用程序的组成.56 图 6- 2 ADO 对象模型58 图 6- 3 管理软件主界面结构框图.60 图 6- 4 管理软件主界面.61 图 6- 5 系统操作功能菜单.62 太原理工大学硕士研究生学位论文 XII 图 6- 6 服务器端设置窗口.62 图 6- 7 修改侦听端口窗口.63 图 6- 8 数据接收窗口.63 图 6- 9 管理软件数据采集流程图.64 图 6- 10 本地修改模块 IP 地址窗口.64 图 6- 11 本地修改模块 IP 地址程序流程图.65 图 6- 12 编辑管理员帐户窗口.66 图 6- 13 添加管理员帐户窗口.66 图 6- 14 修改管理员密码窗口.67 图 6- 15 添加企业对象窗口.67 图 6- 16 编辑企业对象窗口.68 图 6- 17 查询窗口.68 表 4- 1 SIM300C 主要特征.27 表 4- 2 网络状态指示灯工作状态说明.35 表 5- 1 AT 指令及其响应情况44 表 6- 1 WINSOCK控件属性.52 表 6- 2 套接字状态.52 表 6- 3 WINSOCK控件方法.53 表 6- 4 WINSOCK控件事件.54 表 6-