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【摘要】當今时代经济在不断的发展，社会在不断的进步，人们的生活水平也在稳步提升，但是其中一些隐性环节中也表现出一些较大的问题不容忽视，其中对人们日常生活影响较大的就是水资源短缺和水资源污染日益严重的情况，所以基于此怎样才能建立一个高校的完善的地表水监控系统在当前来说是一个尤为重要的话题。本研究将主要就嵌入式地表水化学需氧量在线监测系统的相关问题进行分析，希望所得结果能够为相关领域提供有价值的参考。
【关键词】嵌入式；地表水；化学需氧量
引言
化学需氧量（COD）是在一定的条件下采用强氧化剂对水资源进行处理所消耗的氧化剂所折合成痒的量，对于水质有机污染来说是检验的综合指标，同时也是进行水质监测的一项重要参数。在我国对环境水质进行测试，标准规定采用重络酸钾法检测所得的数值作为化学需氧量。但是传统的操作方法相对来说较为复杂，而且需要很长时间的分析，其能源的消耗量十分巨大，所以探索一种简便快速的分析方法便显得尤为重要。
1.基于嵌入式地表水化学需氧量在线监测系统的功能
化学需氧量是对水中还原性物质含量进行标示的一个指标，化学需氧量能够对水中还原物质的污染程度进行反应，这些物质主要涉及到有机物、亚铁盐、亚硝酸盐、硫化物等等，而且其地表水当中的主要污染物是有机物，所以化学需氧量能够当做是有机物质相对含量的一项综合性指标[1]。针对于此，我国制定了对地表水化学需氧量检测的相关标准，并且根据地表水水域环境功能和保护目标，按照功能的高低将其以此划分为五大类：①对国家自然保护区、源头水进行检测；②对集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、水产品类市场、珍稀水生物种生存场所等进行检验；③对集中式生活饮用水地表水源地二级保护区进行检验；④对工业用水区和人体非直接接触的娱乐用水区进行检验；⑤对农业用水区和一般景点水域进行检验。
采用化学需氧量检测，在试样当中放入重络酸钾溶液，以强硫酸作为介质，并采用硫酸银进行催化，经过高温消解，采用分光光度法对化学需氧量的数值进行测定。待试样当中的化学需氧量数值为10mg/l～150mg/l的时候，设定波长为400±20nm，并在其作用下对重络酸钾因为还原所生成的Cr3+的吸光度进行测定[2]。在这个试样当中，三价铬（Cr3+）的吸光度和化学需氧量的增加值为正比，这样便需要将三价铬的吸光度进行换算，形成式样的COD值。
而嵌入式的地表水化学需氧量在线监测系统其主要功能是按照设定好的程度要求对化学需氧量值进行自动监测，系统的主要功能可以从四个方面说起：①可以自动进行加液计量，实现化学需氧量值自行检测的功能，该设备能够将待测水的水样以及试剂一同自行添加到反应池中进行混合处理，混合均匀以后为混合液提供反应所必须的恒温环境，反应结束后，最懂对化学需氧量的值进行检测；②该设备具备在线远程查询功能和远程监控功能，能够利用系统的web服务器来进行远程网络工作；③该系统在化学需氧量超标时可以自动报警，当期测定所得的化学需氧量的数值超过了设定的基准值，那么其将会通过GSM短信信息模块来发送报警信息给负责人，以便于对相关信息做出直接的掌握；④检测设备对县城环境的信息可以进行有效的采集，主要通过网络控制台的摄像头进行观测，能够对设备现场的信息作出及时了解。
2.基于嵌入式地表水化学需氧量在线检测系统的功能实现
2.1控制系统的设计
控制系统的组成部分主要涉及到电源、外围部件驱动模块、通信模块、模拟信号采集模块和S3C2410最小系统。根据系统的要求，在S3C2410最小系统的基础上进行扩展，生成2路PWM端子，对八位阀和蠕动泵进行分别控制，2路模拟量采集口分别对光电检测器和温度得输入信号电压值进行检测。而5路I/0端子则是对冷却风扇、高压阀、潜水泵、固态继电器和加热丝等分别进行控制，并将GPRS模块和一个RS232串口连接起来，GPRS模块的主要功能就是对报警信息进行发送。设置USB通信口，其主要负责对相关的内核文件和系统文件进行下载，鉴于当前网络的需要，采用50M网络接口将系统链接到网络内，系统因为设计需要，选择Linux版本，对其内核的源代码进行修改，并在其内核当中添加USB驱动、RS232穿孔驱动和50M网口驱动。在系统运行化环境下，将各个模块的驱动程度进行交叉编译，之后插入到内核当中，其主程序通过内核接口函数对驱动程度进行调整，实现整个流程的控制。主要情况请参见图1所示。
2.2系统的硬件设计
首先是对信息发送模块进行设计，本研究所采用的系统是给予GPRS模块的GSM/GPRS双频模块，其主要给短信息、语音传输、数据业务等提供无线接口服务。本研究所涉及到的模块能够提供标准的RS232串行接口，用户主要通过对串口的使用，采用AT指令来完成其对相关模块的操作。GPRS模块经过串口线链接到S3C 2140串口，当挂载完成以后其主要相当于一个设备文件，主要通过系统函数来实现读写操作。
其次是光电检测模块的设计。该模块的检测部件是一个发光二极管、光纤、光电池等，光电检测工作可以在消解电池处进行直接检测，因此将光电检测的系统叠加在消解系统上，等反应液完全消解以后，便可以进行直接的检测。但是发光管的工作需要一定量的恒定电流，本研究所设定的系统电流为20Ma，这能够使发光管的波峰达到410nm。对光电进行检测，因为受到温度和电源纹波的影响，其更容易造成数据的失真，所以对此提出解决方案，可以采用高精密的电源或光纤来对因采集到的光电信进行多级滤波处理。
还有一个是计量消解模块。该系统的分光光度法主要是对在特定波长处或者一定波长范围内的被测物质的光的吸收度进行测量，进而再对该物质进行定量和定性分析。这样单色光的辐射在穿越背侧物质的溶液之时，其物质的吸收量和物质的浓度与溶液层的厚度成正比。当已知的某种物质在一定条件下进行系数吸收之后，便能够采用相同的条件将该测试品配成溶液，对其吸收度进行测定，最后计算出测试品当中该物质的含量，这对于相同物质和相同波长的单色光而言，溶液的吸光度与浓度为正比关系。基于此，快速消解分光光度法的检测原理主要是给予八位切换阀、计量管和蠕动泵等组成，而八位切换阀能够对不同试剂进行添加，再通过蠕动泵将试剂加入计量管内，采用多液位光电传感器进行精确计量，将试剂推入消解罐内。消解系统全封闭，这样便可以进行充分消解，同时也可以进行比色处理，所以也叫消解比色管。
3.结语
本研究主要对基于嵌入式的地表水化学需氧量在线检测系统的功能和功能实现方面的问题进行分析，通过本研究分析可以得出，该系统能够有效对复杂的系统资源进行管理，并且以其油量的高性能和多用户强大网络功能进行地表水的化学需氧量检测，具有较为现实的实用价值。
参考文献
[1]吴君胜，曾海.基于Web虚拟现实技术的楼宇漫游系统的设计与研究[J].现代计算机（专业版），2011，23（06）：563-564.
[2]姚志坚.试论GPRS水文监控系统的特点及其在水文监测中的应用[J].黑龙江科技信息，2011，22（04）：475-476.
【关键词】嵌入式；地表水；化学需氧量
引言
化学需氧量（COD）是在一定的条件下采用强氧化剂对水资源进行处理所消耗的氧化剂所折合成痒的量，对于水质有机污染来说是检验的综合指标，同时也是进行水质监测的一项重要参数。在我国对环境水质进行测试，标准规定采用重络酸钾法检测所得的数值作为化学需氧量。但是传统的操作方法相对来说较为复杂，而且需要很长时间的分析，其能源的消耗量十分巨大，所以探索一种简便快速的分析方法便显得尤为重要。
1.基于嵌入式地表水化学需氧量在线监测系统的功能
化学需氧量是对水中还原性物质含量进行标示的一个指标，化学需氧量能够对水中还原物质的污染程度进行反应，这些物质主要涉及到有机物、亚铁盐、亚硝酸盐、硫化物等等，而且其地表水当中的主要污染物是有机物，所以化学需氧量能够当做是有机物质相对含量的一项综合性指标[1]。针对于此，我国制定了对地表水化学需氧量检测的相关标准，并且根据地表水水域环境功能和保护目标，按照功能的高低将其以此划分为五大类：①对国家自然保护区、源头水进行检测；②对集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、水产品类市场、珍稀水生物种生存场所等进行检验；③对集中式生活饮用水地表水源地二级保护区进行检验；④对工业用水区和人体非直接接触的娱乐用水区进行检验；⑤对农业用水区和一般景点水域进行检验。
采用化学需氧量检测，在试样当中放入重络酸钾溶液，以强硫酸作为介质，并采用硫酸银进行催化，经过高温消解，采用分光光度法对化学需氧量的数值进行测定。待试样当中的化学需氧量数值为10mg/l～150mg/l的时候，设定波长为400±20nm，并在其作用下对重络酸钾因为还原所生成的Cr3+的吸光度进行测定[2]。在这个试样当中，三价铬（Cr3+）的吸光度和化学需氧量的增加值为正比，这样便需要将三价铬的吸光度进行换算，形成式样的COD值。
而嵌入式的地表水化学需氧量在线监测系统其主要功能是按照设定好的程度要求对化学需氧量值进行自动监测，系统的主要功能可以从四个方面说起：①可以自动进行加液计量，实现化学需氧量值自行检测的功能，该设备能够将待测水的水样以及试剂一同自行添加到反应池中进行混合处理，混合均匀以后为混合液提供反应所必须的恒温环境，反应结束后，最懂对化学需氧量的值进行检测；②该设备具备在线远程查询功能和远程监控功能，能够利用系统的web服务器来进行远程网络工作；③该系统在化学需氧量超标时可以自动报警，当期测定所得的化学需氧量的数值超过了设定的基准值，那么其将会通过GSM短信信息模块来发送报警信息给负责人，以便于对相关信息做出直接的掌握；④检测设备对县城环境的信息可以进行有效的采集，主要通过网络控制台的摄像头进行观测，能够对设备现场的信息作出及时了解。
2.基于嵌入式地表水化学需氧量在线检测系统的功能实现
2.1控制系统的设计
控制系统的组成部分主要涉及到电源、外围部件驱动模块、通信模块、模拟信号采集模块和S3C2410最小系统。根据系统的要求，在S3C2410最小系统的基础上进行扩展，生成2路PWM端子，对八位阀和蠕动泵进行分别控制，2路模拟量采集口分别对光电检测器和温度得输入信号电压值进行检测。而5路I/0端子则是对冷却风扇、高压阀、潜水泵、固态继电器和加热丝等分别进行控制，并将GPRS模块和一个RS232串口连接起来，GPRS模块的主要功能就是对报警信息进行发送。设置USB通信口，其主要负责对相关的内核文件和系统文件进行下载，鉴于当前网络的需要，采用50M网络接口将系统链接到网络内，系统因为设计需要，选择Linux版本，对其内核的源代码进行修改，并在其内核当中添加USB驱动、RS232穿孔驱动和50M网口驱动。在系统运行化环境下，将各个模块的驱动程度进行交叉编译，之后插入到内核当中，其主程序通过内核接口函数对驱动程度进行调整，实现整个流程的控制。主要情况请参见图1所示。
2.2系统的硬件设计
首先是对信息发送模块进行设计，本研究所采用的系统是给予GPRS模块的GSM/GPRS双频模块，其主要给短信息、语音传输、数据业务等提供无线接口服务。本研究所涉及到的模块能够提供标准的RS232串行接口，用户主要通过对串口的使用，采用AT指令来完成其对相关模块的操作。GPRS模块经过串口线链接到S3C 2140串口，当挂载完成以后其主要相当于一个设备文件，主要通过系统函数来实现读写操作。
其次是光电检测模块的设计。该模块的检测部件是一个发光二极管、光纤、光电池等，光电检测工作可以在消解电池处进行直接检测，因此将光电检测的系统叠加在消解系统上，等反应液完全消解以后，便可以进行直接的检测。但是发光管的工作需要一定量的恒定电流，本研究所设定的系统电流为20Ma，这能够使发光管的波峰达到410nm。对光电进行检测，因为受到温度和电源纹波的影响，其更容易造成数据的失真，所以对此提出解决方案，可以采用高精密的电源或光纤来对因采集到的光电信进行多级滤波处理。
还有一个是计量消解模块。该系统的分光光度法主要是对在特定波长处或者一定波长范围内的被测物质的光的吸收度进行测量，进而再对该物质进行定量和定性分析。这样单色光的辐射在穿越背侧物质的溶液之时，其物质的吸收量和物质的浓度与溶液层的厚度成正比。当已知的某种物质在一定条件下进行系数吸收之后，便能够采用相同的条件将该测试品配成溶液，对其吸收度进行测定，最后计算出测试品当中该物质的含量，这对于相同物质和相同波长的单色光而言，溶液的吸光度与浓度为正比关系。基于此，快速消解分光光度法的检测原理主要是给予八位切换阀、计量管和蠕动泵等组成，而八位切换阀能够对不同试剂进行添加，再通过蠕动泵将试剂加入计量管内，采用多液位光电传感器进行精确计量，将试剂推入消解罐内。消解系统全封闭，这样便可以进行充分消解，同时也可以进行比色处理，所以也叫消解比色管。
3.结语
本研究主要对基于嵌入式的地表水化学需氧量在线检测系统的功能和功能实现方面的问题进行分析，通过本研究分析可以得出，该系统能够有效对复杂的系统资源进行管理，并且以其油量的高性能和多用户强大网络功能进行地表水的化学需氧量检测，具有较为现实的实用价值。
参考文献
[1]吴君胜，曾海.基于Web虚拟现实技术的楼宇漫游系统的设计与研究[J].现代计算机（专业版），2011，23（06）：563-564.
[2]姚志坚.试论GPRS水文监控系统的特点及其在水文监测中的应用[J].黑龙江科技信息，2011，22（04）：475-476.