魯功

摘要：現(xiàn)階段我國針對河水水質(zhì)檢測與預測要求日益提高，基于當前國內(nèi)對水質(zhì)監(jiān)測研究來看主要以時滯系統(tǒng)理論為依據(jù)，該系統(tǒng)應用過程中所涉及到的運算較多，且較為復雜，針對不同水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果與預測存在明顯差異。在實踐應用中發(fā)現(xiàn)以嵌入式系統(tǒng)為主對水質(zhì)進行監(jiān)測其效果較好，因此本文以嵌入式遠程河水水質(zhì)實時監(jiān)測與預測為核心，對其系統(tǒng)架構進行分析，并對實現(xiàn)系統(tǒng)設計與構建提出看法和建議。

關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；水質(zhì)監(jiān)測；預測系統(tǒng)

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）09-0113-01

現(xiàn)階段水質(zhì)監(jiān)測工作難度及復雜性不斷提高，為實現(xiàn)更準確的水質(zhì)監(jiān)測應積極引入水質(zhì)預測，以對水質(zhì)達到切實的監(jiān)控效果，將水質(zhì)污染問題有效控制。為實現(xiàn)河水水質(zhì)的監(jiān)測與預測就應引入嵌入式系統(tǒng)，這有利于河水水質(zhì)監(jiān)測目標的實現(xiàn)。下面本文將基于嵌入式監(jiān)測與預測系統(tǒng)架構，具體闡述該系統(tǒng)構建，這具有十分重要的實踐意義。

1 系統(tǒng)架構

嵌入式遠程河水水質(zhì)監(jiān)測與預測系統(tǒng)，在應用中主要是通過水質(zhì)傳感器對水質(zhì)信息進行采集，嵌入式開發(fā)板將對所收集到的所有信息進行處理，再運用GPRS模塊將嵌入式開發(fā)板與遠端控制中心之間實現(xiàn)信息交互。從整體性角度來看該系統(tǒng)應主要包括三個部分結(jié)構。

1.1 信號采集電路方面

采集電路要通過水質(zhì)傳感器、開放版、隔離電路等通過完成。例如水質(zhì)傳感器在應用過程中以水質(zhì)評價標準為基本依據(jù)對各項指標檢測進行完成，包括I類到V類評價準，I類與II類為水質(zhì)優(yōu)，III類為水質(zhì)良好，IV類與V類為水質(zhì)存在輕度污染與中度污染。完成基本指標檢測還應做好接口電路設計，即確保嵌入式開發(fā)板和傳感器的接入。除此之外對于隔離電路來說，應加強對信號干擾的處理，杜絕出現(xiàn)系統(tǒng)誤操作。

1.2 GPRS模塊電路方面

該模塊的選擇要滿足多鏈接需要，并滿足TCP/IP協(xié)議在模塊中要求，支持大容量緩存。例如EM310模塊，其價格相對低廉，功能較為齊全，在模塊應用中可發(fā)揮通信成本控制作用。另外為突出GPRS模塊作用要特別注意其接口設計，包括SIM接口、UART接口等，保證接口設計完善才能保證模塊通信功能正常應用。

1.3 系統(tǒng)硬件方面

該系統(tǒng)構建應充分考慮其硬件設計。以ARM嵌入式系統(tǒng)來看應注重其操作系統(tǒng)、引導程序的順利運行。例如，為保證其引導程序啟動及應用流暢應設置ROM存儲器，啟動環(huán)節(jié)可實現(xiàn)硬件初始化，并引導系統(tǒng)操作。同時要充分考慮到CPU、ARM核心板以及USB等硬件部分，以更好服務于系統(tǒng)運行。

2 嵌入式遠程河水水質(zhì)監(jiān)測與預測系統(tǒng)設計與構建

2.1 系統(tǒng)軟件設計

在嵌入式水質(zhì)監(jiān)測與預測系統(tǒng)設計中為達到預測目的，應引入BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡，并將BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡作為前饋神經(jīng)網(wǎng)絡，已達到信號輸入與輸出的正常映射。同時為保證該系統(tǒng)軟件能夠達到準確的測試效果應進行相關訓練函數(shù)設定，以滿足測試實際需求。

系統(tǒng)軟件的設計要結(jié)合上位機與下位機等基礎設計要求，例如上位機軟件可引入OtCreator開發(fā)平臺，提高人機交互效果。為保障水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的接收與存儲要建立MYSQL數(shù)據(jù)庫。下位機軟件應保障GPRS模塊、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫、人機交互功能有效實現(xiàn)。以GPRS模塊為，應充分滿足其數(shù)據(jù)發(fā)送功能，并能夠以短消息形式發(fā)送函數(shù)，完成網(wǎng)絡連接函數(shù)計算等。以采集模塊來看該模塊為水質(zhì)監(jiān)測及獲取水質(zhì)信息的關鍵，要保證水質(zhì)傳感器可以對高錳酸鹽指數(shù)、PH值、溶解氧、氨氮進行準確監(jiān)測。以數(shù)據(jù)庫為例可以SQLite嵌入式數(shù)據(jù)庫為主，通過打開數(shù)據(jù)庫后進行sql語句數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫接到數(shù)據(jù)后將結(jié)果有效返回，進而關閉數(shù)據(jù)庫。

2.2 系統(tǒng)軟件平臺構建

基于軟件設計前提下完成嵌入式系統(tǒng)軟件平臺構建。該系統(tǒng)軟件平臺從構成上來看要主要包括SQLite數(shù)據(jù)庫、圖形界面、根文件系統(tǒng)、uboot+Linux操作系統(tǒng)、交叉編譯環(huán)境等等。

嵌入式系統(tǒng)對SQLite數(shù)據(jù)庫進行移植，即把主要代碼從sqlite中移植到opt目錄中，再完成交叉編譯目錄，并有效保存。需要注意的是該交叉編譯要進行工具鏈設計，目的在于使系統(tǒng)所有軟件與操作系統(tǒng)都在該編譯環(huán)境中。除此之外，該嵌入式系統(tǒng)軟件平臺構建要對根文件系統(tǒng)、uboot操作系統(tǒng)等均進行移植，以保證該系統(tǒng)的監(jiān)測及預測結(jié)果更準確，達到對河水水質(zhì)實時監(jiān)測目的。

新時期為滿足水質(zhì)監(jiān)測需要，強化遠程河水水質(zhì)監(jiān)測效果實現(xiàn)嵌入式監(jiān)測與預測系統(tǒng)的設計至關重要。在今后的系統(tǒng)開發(fā)及研究中要從其系統(tǒng)基本原理出發(fā)，明確系統(tǒng)架構基礎上充分結(jié)合河水水質(zhì)預測要求，并積極引入BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡使嵌入式系統(tǒng)更加優(yōu)化。該水質(zhì)監(jiān)測與預測系統(tǒng)的設計注重對上位機與下位機的基礎設計，在合理基礎設計搭建軟件平臺。該系統(tǒng)應充分發(fā)揮SQLite數(shù)據(jù)庫、Linux操作系統(tǒng)優(yōu)勢，最大限度發(fā)揮出系統(tǒng)作用，達到對遠程河水水質(zhì)監(jiān)測目標。

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