船载海水重金属元素现场自动分析仪软件设计
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摘要
船载海水重金属元素现场自动分析仪是一种联合离子选择性电极检测技术和溶出伏安检测技术自动检测海水中痕量重金属元素的仪器。本文论述了控制现场分析仪进行检测并自动对采集数据进行分析的软件系统的设计。
文章首先对海水检测技术的现状进行了介绍，阐述了开发海水重金属元素现场自动分析仪的必要性和紧迫性。
在随后的章节，文章主要介绍了现场分析仪的软件系统的设计。分为数据处理部分和管理控制部分两大模块进行介绍。
在对数据处理部分的论述中，文章主要就软件内置的FIR数字滤波器、曲线拟合等多种数据处理算法的原理和具体实现做了详细的叙述，并对各种算法进行了仿真验证。并通过仪器对Pb和Cu混合溶液检测的实验，验证了联用多种算法可以自动对数据进行有效的处理。
在对管理控制部分的论述中，文章研究分析了目前集群系统广泛采用的消息传递机制，并论述软件系统如何使用消息机制协调软件各个功能模块的运作。在系统与主机的通讯模块的设计中，文章论述了如何使用Windows API函数实现系统的串行通讯接口和Ethernet接口。对于Ethernet接口的实现，我们利用了可有效支持Windows消息驱动机制的Winsock API的异步网络通信功能，即在C++ Builder环境下使用Winsock API，并加入了多线程技术，可以在局域网内任何一台PC机上远程访问现场分析仪，实现了实时远程命令发送、图像传送、数据存取等远程实验功能。使得仪器在局域网内可以真正做到自动管理，提高了现场分析仪的自动化程度。在该部分的最后，论文介绍了数据自动存储机制、数据库的可视化设计，并对系统自动控制功能的实现进行了叙述。
论文的最后通过实验对仪器的性能进行了初步的评测。
The trace heavy metal determination instrument is a kind of instrument which combines the method of using ISE and ISFET microsensors based on a sensitive chalcogenide glass with the method of the stripping voltammetry to determinate the trace metals in seawater. The software system investigated in this thesis is used to control the trace heavy metal determination instrument to run the test and analyze data ,
The software system consists of several modules including data communication data preprocess pre-treatment respecting to real-time performance data storage, etc. The communication between the instrument and the server is based on serial port RS-232 or Ethernet Port and the communication among the modules in the software system is based on the message mechanism in Windows. According to the command that it received , the software system can control the running of our instrument, and use several methods such as digital filters curve fitting ,etc, to process the raw data and then store these results and transmit them to the server.
The thesis mainly discussed several methods of data processing running tests parallel by using multiple threadso The details of the message mechanism used in our software system and the design of database are also discussed in this thesis.
文章首先对海水检测技术的现状进行了介绍，阐述了开发海水重金属元素现场自动分析仪的必要性和紧迫性。
在随后的章节，文章主要介绍了现场分析仪的软件系统的设计。分为数据处理部分和管理控制部分两大模块进行介绍。
在对数据处理部分的论述中，文章主要就软件内置的FIR数字滤波器、曲线拟合等多种数据处理算法的原理和具体实现做了详细的叙述，并对各种算法进行了仿真验证。并通过仪器对Pb和Cu混合溶液检测的实验，验证了联用多种算法可以自动对数据进行有效的处理。
在对管理控制部分的论述中，文章研究分析了目前集群系统广泛采用的消息传递机制，并论述软件系统如何使用消息机制协调软件各个功能模块的运作。在系统与主机的通讯模块的设计中，文章论述了如何使用Windows API函数实现系统的串行通讯接口和Ethernet接口。对于Ethernet接口的实现，我们利用了可有效支持Windows消息驱动机制的Winsock API的异步网络通信功能，即在C++ Builder环境下使用Winsock API，并加入了多线程技术，可以在局域网内任何一台PC机上远程访问现场分析仪，实现了实时远程命令发送、图像传送、数据存取等远程实验功能。使得仪器在局域网内可以真正做到自动管理，提高了现场分析仪的自动化程度。在该部分的最后，论文介绍了数据自动存储机制、数据库的可视化设计，并对系统自动控制功能的实现进行了叙述。
论文的最后通过实验对仪器的性能进行了初步的评测。
The trace heavy metal determination instrument is a kind of instrument which combines the method of using ISE and ISFET microsensors based on a sensitive chalcogenide glass with the method of the stripping voltammetry to determinate the trace metals in seawater. The software system investigated in this thesis is used to control the trace heavy metal determination instrument to run the test and analyze data ,
The software system consists of several modules including data communication data preprocess pre-treatment respecting to real-time performance data storage, etc. The communication between the instrument and the server is based on serial port RS-232 or Ethernet Port and the communication among the modules in the software system is based on the message mechanism in Windows. According to the command that it received , the software system can control the running of our instrument, and use several methods such as digital filters curve fitting ,etc, to process the raw data and then store these results and transmit them to the server.
The thesis mainly discussed several methods of data processing running tests parallel by using multiple threadso The details of the message mechanism used in our software system and the design of database are also discussed in this thesis.
引文
[1] 林进源 台湾西北部小河川溶解性重金属流向海洋的特性 台湾博硕论文资讯网 硕士论文 1989
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[4] Abu Bakar Md. Ismail, Hirokazu Sugihara, Tatsuo Yoshinobu, Hiroshi lwasaki A novel low-noise measurement principle for LAPS and its application to faster measurement of pH,9 Sensors and Actuators B 74 (2001) 112-116
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[15] 徐传忠 戴在平 利用小波函数设计FIR数字滤波器
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[17] 邓世俊 MSComm控件对PLC的监控 电气时代 2004(1)p98-99
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[21] 宋继红 杨放 郝永庆 基于Winsock的多线程网络通信的开发 辽宁大学学报 Vol．30 No．2 2003
[22] Luigi Palopolia,Luca Abenia,Gabriele Bologninia,Benedetto Allottab,*,Fabio Conticellic "Novel scheduling policies in real-time multithread control system design" Control Engineering Practice 10 (2002) 1091-1110
[23] 张玉强 刘生春 一种基于实时数据采集系统的数据处理方法 计算机自动测量与控制 2001．9(2)
[24] 张旭 龙欣 周成平 王昱 基于Winsock的多数据库间数据同步的实现 计算机应用研究 2003
[25] 萨师煊 王珊 数据库系统概论(第三版) 高等教育出版社
[26] Charlie Calvert,er al C++BUILDER应用开发大全清华大学出版社 1999
[27] 史惠康 赵俊才 Borland C++Builder实用编程技术 中国水利水电出版社
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