— — — 一’一瓣恰 基子Labview的水质监测虚拟仪器的R发与应用 李 欣 齐晶瑶 rP3 6 提要 介绍了虚拟仪器的概念及其软件开发平台Labview的功能与特点。运用Labview开发了 用于多通道水质参数监测的虚拟仅9.阔明了该虚拟仪器的硬件、软件设计原理和应用实例。 -r耸 词 虚拟 仪器 I.abview 水质 监 测 随着现代科技的迅猛发展，对水质监测的要求 也越来越高，水质监测仪器不仅要能 单独测量某个 水质参数，而且还希望能够互相通信、实现信息共 享，从而完成对被测水体系统的综合分析及评价。 利用虚拟仪器技术构建的水质监测虚拟仪器系统就 是为 r实现 巨述目标而进行的研究探索。 1虚拟仪器及Labviewl'''I 虚拟仪器的概念是美国 NI公司(National In- strument )在20世纪80年代中期提出来的。所谓虚 拟仪器就是以计算机作为仪器统一的硬件平台，充 分利用计算机的运算、存储、回放、调用、显示及文件 管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能 和面板控件软件化，使之与计算机结合构成一台从 外观到功能都完全与传统硬件仪器相同，同时又充 分享用 了计算机智能资源的全新仪器系统。与传统 仪器相比，虚拟仪器有许多优点:对测试量的处理和 计算可更复杂且处理速度更决，测试结果的表达方 式更加丰富多样，可以方便地存储和交换测试数据， 价格低，技术更新快。它的最大特点就是把由仪器 生产厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定 义仪器功能，满足多种多样的应用需求。由于虚拟 仪器的测试功能、面板控件都实现了软件化，任何使 用者都可通过修改虚拟仪器的软件来改变它的功能 和规模，这充分体现 了“软件就是仪器”的设计思想 虚拟仪器的技术基础是计算机技术，核心是计 算机软件技术。其中最有代表性的图形化编程软件 是美国Ni公司推出的Labview ( laboratory virtual instrument engineering workbench即实验室虚拟仪 器工作平台)。它是世界上第 一个采用图形化编程 技术的面向仪器的 32位编译型程序开发系统，它的 口标就是简化程序的开发工作，提高编程效率 ，让科 学家和工程技术人员充分利用计算机的资源和强大 功能，快速简捷地完成 自己的工作任务，它被称为 “科学家与工程师的语言”。 Labview使用了“所见即所得”的可视化技术建 立人机界面，提供了许多仪器面板中的控制对象，如 表头、旋钮、开关及坐标平面图等。用户可以通过使 用编辑器将控制对象改变为适合自己工作领域的控 制对象。Labview提供了多种强有力的Z具箱和函 数库，并集成了很多仪器硬件库。Labview支持多 种操作系统平台，在任何一个平台上开发的 Lab- view应用程序可直接移植到其它平台上。 2 实现水质监测的虚拟仪器系统的建立及应用 2.1 虚拟仪器的软件设计 软件设计由两部分组成:前面板和流程图。在 前面板，输入用输入控件(Control)来实现，程序运行 的结果由输出控件(Indicator)来完成。流程图是完 成程序功能的图形化源代码，通过它对信号数据的 输入和输出进行指定，完成对信号采集及分析处理 功能的控制。 采用I.abview5. 1开发的水质化学离子检测指 标测定虚拟仪器可以同时或分别对氟离子、氯离子、 氰离子、溶解氧等浓度进行监测。面板中间具有 4 个数值显示窗口和 4个图形显示窗口，分别显示数 据。为了准确读取数据，设计两种读取方式:用鼠标 读取;在显示屏上放一个游标，利用键盘控制。系统 设置采样点数，采样频率等。 通道选择按钮表示内存通道，与读数通道相对 应，每个通道都可以放一组由外设端口或从数据文 件中读出的原始信号数据。 存储数据命令按钮与显示屏相对应，按下它就 表示要把显示屏上的数据存储起来。存储方式有两 给水 排水 v 1.29 N..JO 2002 79 万方数据 

一 一 一 一 一 ...一一 .一 ... 丫f 汤家座市污水回卿盈很申4 # J4t该计 张 泳 舒 听 王立彤 叹刁 乃 提要 石家庄市污水回用工程是石家庄市引水入市工程的配套工程。工程的主要流程是，化学 除磷、絮凝、过滤、消毒等。在工程实施时，为了确保出水水质，降低工作强度，对各工艺过程根据不 同情况，采用不同的设计思路，配显相应的过程仪表，实现加药、过滤等过程的自动化 介绍了加药 余统、高负荷快速沉淀池,V型滤池的控制系统流程。 关键词 污水回用 加药 过滤 过程监测仅表 自动控制 厂的出水水质达到国家规定的景观用水的标准，必 石家庄市桥西污水处理厂f1993年建成，采用 须对原处理工艺进行改造，使其具有除磷脱氮的功 传统活性污泥法进行二级生化处理，设计规模 16万 m3/d，设计出水水质 BOD<30 mg/ L, COD <-120 能。同时，增加深度处理部分，降低出水的悬浮物浓 m日L, SS-<30 mg八一。目前。该污水处理厂运行良 好，出水水质稳定。但是，由于当时国家标准对城市 生活污水处理中的磷、氮的指标未做要求，如果将该 污水处理厂的出水作为补充水源排人民心河，会引 起水体的富营养化，导致水质恶化。所以，为了使该 在对原桥西污水处理厂充分调研的基础上，根 据国家的景观用水水质标准，考虑污水处理厂的现 状，本着对现有污水处理厂处理构筑物不进行较大 度，增加加氯消毒 1 工艺流程 佗之‘‘气弋之心之佗 之佗e、之，己佗之心己产兮之沪宝己，己佗之产介e，e佗。，之‘乙;心 勺之佗之‘代佗之‘之 七之‘e佗巴，。、之守之‘之、之，己佗亡乡、之佗也产端之，之佗之心之，e产宝之佗之‘之‘乙二之‘乙二之招之 种:存储在文件里或通过打印机打印。存储数据可以 多种方式显示:如柱型图，三维立体图，直方图等。 通过数据分析库(按钮)能够对所测数据进行统 计、回归、分析(调用函数等)。使用帮助菜单(按钮) 熟悉和了解仪器的功能、操作等。按下“退出”按钮 后，将关闭虚拟仪器。 2.2 虚拟仪器的硬件结构 虚拟仪器的硬件平台上要包括用于数据采集、 信号分析处理和信号输出显示等硬件。由于从传感 器直接得到的信号很微弱，因此选用 f美国 Burr Brown公司专门用于数据采集、具有高精度及强抗 干扰能力的精密隔离仪表放大器作为信号处理单元 的主放大器。数据采集系统采用美国 lotech Wave- Book/512 Data Acquisition System，其主要性能指标 为:采徉频率，1 MHz;通道数，8; A/D精度， 士0.025%;抗棍滤波器;FIFO缓冲器,64 ko 2.3 应用实例 自行研制开发的化学离子检测指标和水质综合 检测指标测定的虚拟仪器的面板中间的数值显示窗 日和图形显示窗口可以同时对氟离子、氯离子、氰离 80 给水排水 Vol.28 no.10 2002 子和溶解氧等浓度或 Col〕和 son进行监侧 系统设置了采样点数，采样频率等，通过通道 选择，可以以 一个大的显示窗口分别显不氟离子、i}t 离子 、氰离子、溶解氧,COI)及 BOD浓度等由外设 端口或从数据文件中读出的原始信号数据 3 结语 虚拟仪器是电子技术和计算机技术相结合的产 物，它是水质监测的高效率解决方案。随着计算机 技术的不断发展，虚拟仪器技术必将会在水质监测 领域发挥越来越重要的作用。 参考丈献 1 李杨。郑莹娜 朱铮涛 图形化编程语言 L'Lvi,W环境及其开放 性 计算机T程.1999, 25 ( 4 L 63一65 2 路林吉.饶家明 虚拟仪器 电子技术 2000, (1) ; 44-47 3 秦树人 虚拟仪器— 测试仪器从硬件到软件 振动、测试与诊 断 2000.20 (L) : 1一。 4.作者通讯处 150090哈尔滨工业天学化学实验中 C 电话 (04506282153 (0)13603683108 E-mail; I W,hit(,,}up369. corn 齐晶q 哈尔滨工业大学市政与ff,竟学院 收稿 口期 21101-11 22 万方数据