摘 要：垃圾填埋場(chǎng)滲漏檢測(cè)系統(tǒng)是以PC機(jī)和單片機(jī)作為控制核心 ，采用基于CAN總線的分布式監(jiān)控管理形式。CAN智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)CAN -R232轉(zhuǎn)換上傳監(jiān)控站?；赩B的監(jiān)控界面對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、繪圖、保存、打印等處理. 關(guān)鍵字：垃圾填埋場(chǎng) 漏洞 分布式 數(shù)據(jù)采集 CAN智能測(cè)控節(jié)點(diǎn) 1.引言 　　常規(guī)的垃圾處理往往把大量有毒物質(zhì)與生活垃圾混合填埋這樣不僅嚴(yán)重影響城市環(huán)境衛(wèi)生質(zhì)量，而且破壞了人們生存的環(huán)境。目前推廣中的固體垃圾土地填埋法可以有效地隔離污染物，并對(duì)填埋后的固體廢棄物進(jìn)行有效的管理。為了防止地下水被污染，填埋場(chǎng)防滲襯層系統(tǒng)是填埋場(chǎng)建設(shè)必不可少的設(shè)施。但其致命缺點(diǎn)就是防滲施工比較難于達(dá)到要求。如果將工業(yè)的檢測(cè)控制思路應(yīng)用于防滲襯層系統(tǒng)檢測(cè)中，其襯層漏洞檢測(cè)的難題則迎刃而解。 　　中國礦業(yè)大學(xué)與中國環(huán)境科學(xué)研究院在充分消化國內(nèi)外垃圾填埋場(chǎng)滲漏檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上采用主從式監(jiān)控管理形式，利用CAN總線網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)成功的開發(fā)出一套低成本，高可靠性，針對(duì)固體垃圾填埋場(chǎng)滲漏檢測(cè)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已得到應(yīng)用，并取得滿意的效果。 2.垃圾填埋場(chǎng)滲漏檢測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 　　CAN現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)可滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)既要集中管理又要分散實(shí)時(shí)控制的要求，具有傳輸距離遠(yuǎn)和輸出線路簡單的優(yōu)點(diǎn)。垃圾填埋場(chǎng)滲漏檢測(cè)系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上采用全微機(jī)型直流采樣、數(shù)字計(jì)算判斷并顯示方法來提高漏洞檢測(cè)精度。該系統(tǒng)由監(jiān)控站、多個(gè) CAN智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)、檢測(cè)電極、供電電極、參比電極等執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其中監(jiān)控站由PC機(jī)和主控制箱組成, CAN智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)即數(shù)據(jù)采集箱。 [align=center] 圖1滲漏檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 3.系統(tǒng)原理及功能 　　首先，現(xiàn)場(chǎng)各CAN測(cè)控節(jié)點(diǎn)依次實(shí)時(shí)采集各區(qū)內(nèi) 128路檢測(cè)模擬信號(hào)及一路供電模擬信號(hào)。模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后通過CAN控制器轉(zhuǎn)化為符合CAN通信協(xié)議的數(shù)據(jù)，經(jīng)CAN通信接口上傳主控制箱;其次，主控制機(jī)箱通過CAN總線與各數(shù)據(jù)采集箱交換數(shù)據(jù),將獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后經(jīng)R232總線傳遞給PC機(jī);最后，在PC機(jī)良好的人機(jī)界面上對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及查詢等操作 　　3.1 現(xiàn)場(chǎng)CAN智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)（即數(shù)據(jù)采集箱） 　　現(xiàn)場(chǎng)CAN智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)以單片機(jī)89C52及CAN獨(dú)立控制器SJA1000為核心。檢測(cè)模擬信號(hào)用模擬開關(guān)ADG406對(duì)128路模擬信道進(jìn)行逐一選通，經(jīng)AD976進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)?？刂破鱏JA1000對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行成幀處理，PAC82C250收發(fā)器將SJA1000發(fā)送的TX信號(hào)轉(zhuǎn)換位差分信號(hào)送到CAN總線上，同時(shí)將總線上的差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為RX信號(hào)由SJA1000接收。 　　3.2 主控制機(jī)箱 　　實(shí)現(xiàn)CAN-RS232的接口轉(zhuǎn)換功能。一方面通過CAN總線和現(xiàn)場(chǎng)CAN智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)（即數(shù)據(jù)采集箱）相連，向數(shù)據(jù)采集箱發(fā)出數(shù)據(jù)采集命令并接收采集結(jié)果;另一方面通過RS232和監(jiān)控站的PC機(jī)相連，在單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后經(jīng)RS232總線上傳給PC機(jī)。 　　3.3 監(jiān)控站 　　良好的人機(jī)界面可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行配置，對(duì)各測(cè)控節(jié)點(diǎn)（即數(shù)據(jù)采集箱）系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，讀取主控制箱上傳的數(shù)據(jù)。對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并提供圖像顯示、歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢、顯示打印及遠(yuǎn)程監(jiān)控等系統(tǒng)管理功能。 4. 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 　　系統(tǒng)軟件包括現(xiàn)場(chǎng)CAN智能節(jié)點(diǎn)軟件、主控制機(jī)箱控制軟件及監(jiān)控站軟件，現(xiàn)場(chǎng)CAN智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)軟件采用結(jié)構(gòu)化程序C51語言編寫，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)控制及實(shí)現(xiàn)CAN總線通信等功能;主控制機(jī)箱控制軟件同樣采C51編寫，主要實(shí)現(xiàn)接收CAN節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析和轉(zhuǎn)換等功能;監(jiān)控站軟件則采用面向?qū)ο蟮某绦蛘Z言Microsoft Visual B 6.0進(jìn)行編寫，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及查詢等操作。 　　4. 1 現(xiàn)場(chǎng)CAN測(cè)控節(jié)點(diǎn)程序流程圖（圖2）與主控制機(jī)箱程序流程圖（圖3）如下所示： [align=center] 圖2 從控制機(jī)箱控制程序流程圖 圖3 主控制機(jī)箱控制程序流程圖[/align] 　　4.2上位機(jī)的軟件主要組態(tài)功能模塊 　　（1） 圖片功能 　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的圖形顯示部分是系統(tǒng)用于精確定位填埋場(chǎng)襯層上漏洞的位置，應(yīng)保證其準(zhǔn)確性和高效性。本系統(tǒng)軟件使用ActiveX部件來嵌入和鏈接其他應(yīng)用程序，將Excel作為外部ActiveX部件使用，使得VB應(yīng)用程序具有Excel的分析和計(jì)算功能。通過DDE熱鏈接實(shí)時(shí)提取數(shù)據(jù)源，取得相關(guān)數(shù)據(jù)。通過分析和計(jì)算數(shù)據(jù)描繪出填埋場(chǎng)襯層的電勢(shì)分布圖，以次來精確定位漏洞的所在位置。根據(jù)這些結(jié)果調(diào)整控件相關(guān)屬性，即可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控畫面顯示數(shù)據(jù)更新和畫面變化。圖4，圖5描繪出系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，填埋場(chǎng)襯層上有一個(gè)漏洞的電勢(shì)分布圖和等勢(shì)線分布圖。 [align=center] 圖 4 單漏洞檢測(cè)的電勢(shì)分布圖[/align] [align=center] 圖 5 單漏洞檢測(cè)的等勢(shì)線分布圖[/align] 　　（2） 圖表功能 　　Excel電子表格軟件具有通過DDE熱鏈接實(shí)時(shí)提取數(shù)據(jù)源的能力，并具有應(yīng)用程序可編程特性,因而可開發(fā)出符合現(xiàn)場(chǎng)操作人員使用習(xí)慣智能化的報(bào)表。將VBA應(yīng)用于Excel,通過VBA編程,控制Excel的界面對(duì)象（如工作表、單元格、菜單欄）,生成符合用戶要求的Excel表格。在本課題中,用VBA加載宏將Excel自帶的菜單欄和工具欄隱藏,自定義用戶工具欄,使其成為僅含打印、打印預(yù)覽和退出3項(xiàng)（這是在保證基本操作的前提下,禁止操作人員對(duì)報(bào)表的修改,預(yù)防其誤操作）的Excel模板。將查詢的歷史數(shù)據(jù)寫入到指定的Excel模板的單元格中,形成新的報(bào)表并自動(dòng)保存在應(yīng)用程序的當(dāng)前路徑下生成Excel工作表。 5. 系統(tǒng)的抗干擾性 　　主從式控制系統(tǒng)的抗干擾性能也是非常重要的一個(gè)方面,為確保系統(tǒng)可靠、安全運(yùn)行,必須采取強(qiáng)有力的抗干擾措施 本系統(tǒng)無論從軟件上,還是硬件上都采取了相應(yīng)的抗干擾措施,很好地抑制了外界干擾對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響,并取得了良好的效果 　　5.1　軟件的抗干擾措施 　　（1）采用多次采樣,然后取平均值的方法 　?。?）在通訊程序中,為確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?在每組數(shù)據(jù)的末尾都添加校驗(yàn)和 如果效驗(yàn)和錯(cuò)誤,則重發(fā)這組數(shù)據(jù),并且規(guī)定了重發(fā)次數(shù),超過重發(fā)次數(shù),則說明通訊線路有問題,即給出出錯(cuò)信息,以便操作者檢查線路 　　5.2　硬件的抗干擾措施 　　（1）數(shù)據(jù)采集箱中的A/D、通訊等模塊都采用光電隔離 。 　?。?）信號(hào)線、通訊電纜均采用屏蔽線 。 　?。?）采樣信號(hào)均采用4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào), 數(shù)據(jù)采集箱信號(hào)處理部分均采用隔離放大器,有效地消除外界電磁干擾對(duì)信號(hào)的影響 　?。?） 數(shù)據(jù)采集箱自帶看門狗電路,程序一旦遇到干擾進(jìn)入死循環(huán),看門狗電路就會(huì)起作用,使程序跳到開頭部分,避免死機(jī) 6. 結(jié)束語 　　實(shí)踐和應(yīng)用結(jié)果表明，垃圾填埋場(chǎng)滲漏檢測(cè)系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)化程度高，通訊距離遠(yuǎn)和人機(jī)界面友好等特點(diǎn)。該系統(tǒng)采用CAN 總線技術(shù)構(gòu)成主從式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可行性及遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，為現(xiàn)代控制理論在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用開拓出更為廣闊的前景。 參考文獻(xiàn)： 　　1.鄔寬明 CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì),北京航空航天大學(xué)出版社 1995年 　　2.馬忠梅等 單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì),北京航空航天大學(xué)出版社 1999年 　　3.王幸之等 單片及應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù),北京航空航天大學(xué)出版社 2001年 　　4.岳健華 礦井直流電法勘探.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社 2000年 　　5.劉長禮等 垃圾衛(wèi)生填埋處置的理論方法和工程技術(shù).北京：地質(zhì)出版社 1999年