基于WSN和色度识别的pH值检测关键技术研究

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随着人们对pH值检测自动化需求的提高,pH值检测方法已从实验室操作发展到使用自动化装置实现在线检测。当前工业生产、环境保护等应用领域通常使用复合电极检测pH值,存在电极易污染、设备维护麻烦等问题,研究一种低成本、低功耗、检测精度较高的pH在线检测系统具有很好的实用价值和理论意义。  论文在分析国内外WSN和检测技术的基础上,提出基于WSN和色度识别的pH值检测系统设计方案,检测方法的具体实现过程是以pH试纸检测为基础,通过TCS3200色度传感器代替肉眼识别,将试纸颜色信息转换为RGB三刺激值,最后基于LSSVM算法建立的软测量模型实现pH值测量。主要工作内容可归纳为以下几个方面:(1)针对工业控制上常使用复合电极检测pH值存在维护麻烦、检测不稳定等问题,提出一种基于色度识别的pH试纸测量方法,使得检测装置免维护、测量稳定;(2)针对环境光极易干扰传感器数据采集的问题,设计一种基于辅助透镜的反射式光路结构,使得数据采集稳定可靠;(3)针对传感器所采集的RGB三刺激值与pH值之间呈现出非线性的关系,提出一种基于LSSVM算法的软测量方法,提高了试纸比色法检测的精度;(4)针对无线传感网络节点能量有限的问题,通过对WSN的各个功能单元能量模型的分析,采用一系列具有实际性的节能优化设计方法,从而延长了电池使用寿命。  在解决上述关键技术基础上,论文搭建相关实验平台,并进行具体实验和分析。研究结果表明:建立RGB三刺激值与pH值之间的软测量模型,可大大提高pH试纸检测精度;研究的WSN节点节能措施,可延长电池使用寿命。
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