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摘 要

随着人们生活水平的提高，大气污染越来越受到人们的关注，利用电子技术在线监控环境得到越来越广泛的应用。数据采集传输仪的作用主要是将污染源排放口的自动监测数据进行采集、汇总、存储，并将自动监测数据传输到各地环保部门监控中心，且将监控中心的控制命令传送到自动监测仪器。

首先介绍了环境监测在国内外的发展现状以及发展趋势。其次阐述了对环境监测数据采集控制仪的总体方案设计和选型方案，包括系统的硬件设计部分和软件设计部分，最后详细叙述了本课题数据通信的设计方案。基于stm32单片机完成了串口通信初始化程序模块，利用485通信模块以实现了modbus通讯程序设计，并且运用了GPRS通信模块和以太网模块实现了数据的远程通信。软硬件联调结果表明，系统的通信软件成功实现设计功能，数据安全可靠，稳定性好。

关键词：stm32单片机 Modbus通信 GPRS通信 数据监测采集 Keil

Communication software design of Environmental monitoring data acquisition control instrument

Abstract

With the improvement of people's living standard, the air pollution has been paid more and more attention, the use of electronic technology online monitoring environment has been more widely used. Data acquisition and transmission system is mainly the role of automatic monitoring data sources of pollution discharge port collection, collection, storage, and automatic monitoring data to the monitoring center around environmental protection departments, and the control commands sent to the monitoring center automatically monitoring instruments.

This paper first introduces the environmental monitoring development status and development trend at home and abroad. The second section describes the environmental monitoring data acquisition and control instrument of the overall program design and selection programs, including part of the system hardware design and software design part. Finally it describes the design scheme of the data communication. It completes stm32 microcontroller serial communication module initialization procedure, use 485 communication module to achieve the modbus communication program design, and the uses the GPRS communication module and Ethernet module for remote data communication. The software and hardware debugging results show that the successful implementation of the system, the communication software design function,data safety reliability and excellent stability.

Keywords:STM32 single chip microcomputer; modbus;Data monitoring and acquisition; Keil

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3 本文的主要工作 3

第二章 环境监测数据采集控制仪的总体方案设计 5

2.1 系统总体结构及工作原理 5

2.2 环境监测数据采集控制仪的系统组成 5

第三章 环境监测数据采集控制仪的通信软件设计 7

3.1 系统开发软件 7

3.2 软件系统结构 7

3.3 环境监测采集控制仪通信软件设计 8

3.3.1 HJ/T212通信协议 8

3.3.2 串口通信 11

3.3.3 Modbus通信 13

3.3.4 GPRS通信 16

3.3.5 网络通信 19

第四章 环境监测数据采集仪的软件调试 25

4.1 Modbus程序调试 25

4.2 调试结果 26

总结 28

参考文献 29

致谢 30

第一章 绪论

1.1 概述

当今的环境污染问题得到了全球的重视，已严重威胁着人们的身体健康，阻碍着社会的发展，我国也采取了各种措施来保护环境，从而也促进了环境监测工作的迅速发展。将污染源数据采集监控与物联网技术相融合并推广，将为污染源数据采集监控自动化工作带来质变与飞跃。

1.2 国内外发展现状

世界各国在近 20 年来均把先进的自动控制技术、化学分析手段和计算机测控技术作为发展环境监测技术的重要手段。主要西方发达国家以及日本等都纷纷投入巨资,研究和发展在线式、不间断测量的环境监测设备并采用先进的计算机软件技术以求大大提高监测仪器的自动化水平和数据处理能力,建立了以监测空气、水质环境综合指标以及某些特定项目为基础的在线监测系统^[1]。特别是在近 10 年来,随着信息技术、网络技术的飞速发展,环境监测仪器的计算机化、网络化也成为不可逆转的潮流,包括空气质量、水质以及污染源监测在内的各种广域、城域环境等在线监测系统,也因此迅速得到发展,网络技术、工业测控总线技术、面向对象的软件开发技术以及无线通信技术均在环境在线监测方面得到了良好的应用。美国、日本、德国以及西欧等主要经济发达国家在环境在线监测技术研究和应用方面一直走在前面。如美国在污染物排放总量控制监测方面己有成套的技术方法和标准化的商品仪器,在大型企业排水口普遍安装了水质和排水量在线连续监测系统。由企业购置安装,由环保部门质量控制,其监测数据作为法定数据,基本上达到了随时监控与宏观调控的目的。日本 60~70 年代经济腾飞,但是环境污染公害事件频繁发生,环境质量不断恶化,经 80~90 年代的努力,严格控制污染物排放总量,其环境质量已得到恢复和明显改善,对重点工业污染源都安装了在线连续监测系统,作到了实时监控和总量控制。

30多年来^[2]，我国的环境监测经历了“认识不断深化，队伍不断壮大，能力不断培增强，技术不断提高，工作不断深入“的发展过程，我国的环境监测能力已经得到了明显的提升。总体体现在基础能力建设得到进一步加强，监测能力得到进一步提高，环境监测理论体系逐步得到完善，环境监测管理体系已经成熟形成，并形成了一整套完整的，具有中国特色的环境监测技术规范，环境监测分析方法，环境质量标准体系和环境质量报告制度。而开展的环境容量、污染源普查、污染源总量控制及空气污染预测技术等课题研究取得的成果，极大地推动了现在环境监测技术的发展。

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