基于单片机的电子传感器水质监测系统

迪佩什·库马尔·贾恩¹， Arun Parakh²， H. K. Verma博士^3.

医学专业学生，系电气工程， sgsit，印多尔，印度
系助理教授电气工程， sgsit，印多尔，印度
港大学系教授电气工程， sgsit，印多尔，印度

摘要

将电子舌的概念应用于一些实验中，建立了对水样进行快速、虚拟监测的需求。电子舌头可以用来识别溶液中的特定成分。已经有很多实验使用电子舌头来虚拟监测饮用水、牛奶和果汁等溶液的质量。此外，还对基本方法进行了改进。本文提出了一种基于电子传感器的水质监测系统的概念方案。本文主要介绍了传感器、数字信号处理、接口、监控电路和显示器件

关键字

电子舌，传感器，水质。

介绍

水质监测是大多数卫生和安全部门面临的一项重大环境挑战。虽然饮用水在离开净化工厂时的质量通常很高，但在到达消费者的过程中，水质可能会恶化。水库如不定期清洗，可能成为污染源。与健康有关的主要问题与水的质量有关。在许多工业中，水是主要原料之一;如果水的质量不达标，那么正在生产的产品的整体质量将受到影响。因此，需要一种快速、可靠、简单的水质监测传感器系统。在水质评价中，要测量的主要参数是pH值、溶解氧浓度、电导率和温度。

电子舌[1]，[2]又称人工舌，用于分析样品的总复杂化学成分。基本上，电子舌是一个多传感器阵列系统。该系统具有以下优点:(a)样本量小，(b)测量时间短，(c)与感觉面板相比具有客观性，(d)传感器体积小，(e)易于非技术人员操作，(f)适合全自动长期常规应用。电子舌原理图如图1所示。

2以前的方法

一些研究人员一直在朝着这个方向努力。他们使用了一些改进的电子传感器系统来监测饮用水的质量;使用了一个基于四电极传感器的水电导率测量原型[3]。该系统还包括一个温度传感器，用于补偿由温度变化引起的电导率测量，在[4]中，展示了如何使用“电子舌”来监测饮用水生产工厂的水质量。该传感器系统的工作原理是LAPV，即大幅脉冲伏安法，一种在不同电位下测量电流的技术，在分析化学中得到很好的应用。测量的电流反映了氧化还原活性化合物，在四个工作电极中的一个被氧化或还原。在[5]中，基于厚膜的传感器用于确定水质。他们设计了传感器阵列，可以同时测量温度、电导率、pH值、溶解氧和氧化还原电位。在[6]中，脂质膜设计的味道传感器可以检测水中的污染物和不寻常的味道。作者在测试两个已知质量的测试样本时进行了比较。 One is normal tap water and another is tap water with an unusual taste due to 50 ppm of poly aluminium chloride. They have shown that the taste sensor is able to distinguish between them.

以类似的方式，[7]中使用了一个四电极电导率探头。介绍了一种用于检测水中颗粒浓度的光纤传感器系统。[9]介绍了一种多传感器的水质仪器系统。为了模拟水质，在[10]中引入了人工神经网络。开发电子舌的概念是为了吸引水样品在线监测的需求，例如食品工业[11]，[12]，[13]，[14]以及环境监测[15]。在这篇论文中，我们提出了一个框图方法来开发一个基于电子传感器的系统，将估计水的质量。

3提出的方法

饮用水的质量取决于各种因素。其中一些原因是所使用的原水、未经处理的地表水或地下水的来源和质量，也由于饮用水生产过程中的效率差异。问题可能与原水中藻类、细菌、农药和除草剂的出现、工业污染等有关。原水的性质、生产工厂和分销网络中的生物活性都可能导致质量问题，如味道不好，或可能不健康。对饮用水生产过程的性能进行了反复控制，但由于采样频率相当低，很难检测到偶尔变化的有效监测。因此，在进入消费者之前监测原水质量变化以及水质变化的方法将具有相当大的价值。

在该方案中，传感器系统将与增强的信号调理单元和先进的信号处理技术相结合，从而提高整个系统的精度。所提出的系统可以修改为电子系统，可用于监测液体如牛奶、水、果汁等的质量。研究工作包括监测被测液体，评估液体的性质，从而评估液体的质量。系统框图如图2所示。

程序流程图如图3所示。

未来研究工作的目标是

Ã¯Â Â′传感器详细研究。

Ã¯Â Â设计基于单片机的电子传感器水质监测系统硬件。

Ã¯Â Â水质监测系统不同测试样本的测试及所得结果的研究。

Ã¯Â Â PC接口将开发用于在线测试和监测原水和最终离开工厂的水。

数字一览


图1	图2	图3

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