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《大连理工大学》 2018年
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无线水质采样器控制系统及水声通信模块研究

于晨磊  
【摘要】:水源水库的水质状况与人们的饮水安全密切相关,获取有代表性的水质样本对水污染的治理和水环境的保护具有重要的意义。目前存在的水质采样设备主要为自动化程度较低的人工手动采水器和针对大型科考船的深海采水器,不符合水源水库采样的需求。此外,水下无线采集与监测设备不能实时控制设备状态,已有的水声通信模块体积较大、价格较高,不能广泛应用于小型的水下采集和监测设备。因此,针对目前存在的问题研制无线水质采样器,以提高水质样本采集的效率和精度,并研制低成本水声通信模块,从而扩大水下无线控制的应用范围。本文针对水源水库水质采样和实现小型设备水下无线控制的需求,设计了一种无线水质采样器和一种低成本的水声通信模块,旨在提高水源水库的采样效率并解决小型的水下采集和监测设备控制问题。深入了解水源水库水质采样需求后,针对水质采样效率低、精度低等问题,进行了无线水质采样器的整体设计。无线水质采样器分为水下控制装置、采水瓶和水上拾音器。本文主要介绍了以STC90C516RD+单片机为控制核心的水质采样器,通过接收红外遥控发出的采水深度信息和液位传感器传送的水深信息,控制采水瓶采水关闭和声音信息传递。阐述了控制系统的硬件选型、硬件原理图、双层PCB设计以及程序开发。并说明了采水瓶的工作原理和水上拾音器的设计思路。针对目前的水声通信设备价格昂贵且体积较大等问题,本文开发了一种低成本的水声通信模块,介绍了以STM32F407VGT6为核心的水声通信模块的硬件选型、硬件电路设计以及四层PCB电路板的绘制。在实际的采样过程中,本文设计的水质采样器可以准确采集预定深度的水质样本,证明了设计的合理性。通过测试,超声波水声模块能够稳定的发出与接收超声波。本文通过两方面工作共同促进了水源水库的水质管理与保护。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN929.3;X853

【参考文献】
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