一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括：傳感器的輸出端與調(diào)理電路的輸入端相連，所述調(diào)理電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與MCU的輸入端相連，所述MCU的輸入端還分別與無線通信模塊、時鐘電路、顯示模塊、按鍵模塊和報警模塊的輸出端相連。本實用新型提供的一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，加強水質(zhì)在線動態(tài)監(jiān)測能力、水質(zhì)測量值準確可靠、穩(wěn)定性能好、價格低廉、易于推廣。
【專利說明】
一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，屬于水質(zhì)監(jiān)測技術領域。
【背景技術】
[0002]水資源是人類賴以生存的重要資源，就目前的環(huán)境狀況來看，水污染的情況十分嚴重。其中，地表水的污染尤為嚴重。這種狀況制約了農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及人們的日程生活。目前我國水質(zhì)監(jiān)測以人工監(jiān)測為主，主要方法包括移動監(jiān)測(手持式設備)與采樣后進行實驗室監(jiān)測，僅有極少部分監(jiān)測點位能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測。水質(zhì)在線監(jiān)測法由于允許實時數(shù)據(jù)采集、準確程度高、人力成本低等特點，最能滿足國家對水環(huán)境質(zhì)量連續(xù)監(jiān)管的需求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種加強水質(zhì)在線動態(tài)監(jiān)測能力的無線水質(zhì)監(jiān)測裝置;進一步地，本實用新型提供一種水質(zhì)測量值準確可靠的無線水質(zhì)監(jiān)測裝置；更進一步地，本實用新型提供一種多種無線通訊手段聯(lián)合實現(xiàn)水質(zhì)在線動態(tài)監(jiān)測的無線水質(zhì)監(jiān)測裝置。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:
[0005]—種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括:傳感器的輸出端與調(diào)理電路的輸入端相連，所述調(diào)理電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與MCU的輸入端相連，所述MCU的輸入端還分別與無線通信模塊、時鐘電路、顯示模塊、按鍵模塊和報警模塊的輸出端相連。
[0006]所述傳感器包括電導率傳感器、pH傳感器和水溫傳感器。
[0007]所述水溫傳感器與溫度補償模塊相連，所述溫度補償模塊與所述MCU相連。
[0008]所述顯示模塊、按鍵模塊和報警模塊均通過按鍵電路與所述MCU相連。
[0009]所述調(diào)理電路包括跟隨器和同相放大器，所述跟隨器的同相輸入端連接多圈電位器，所述跟隨器的輸出端分別與所述電導率傳感器負極和PH傳感器負極相連，所述電導率傳感器正極和PH傳感器正極均與同相放大器的同相輸入端相連，所述同相放大器的輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連并接去耦電容后接地。
[0010]所述MCU包括MSP430F149單片機。
[0011]所述時鐘電路包括DS1302芯片。
[0012]所述pH傳感器的型號包括E-201-C型；電導率傳感器的型號包括DJS-1E型;所述水溫傳感器包括兩線PT100鉑電阻溫度傳感器。
[0013]所述無線通信模塊包括GSM-GPRS模塊和WiFi模塊。
[0014]所述GSM-GPRS模塊的型號為SB1900A，所述WiFi模塊的型號為ESP8266型號。
[0015]本實用新型加強水質(zhì)在線監(jiān)測能力，旨在提供一種無線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能通過無線技術遠程控制，將監(jiān)測的水質(zhì)信息傳輸至遠程終端，故后續(xù)可及時準確地對采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)進行動態(tài)監(jiān)測。
[0016]本實用新型基于單片機(S卩M⑶)和無線傳輸技術(即線通信模塊)的實時水質(zhì)監(jiān)測裝置，可用于流動水體的水質(zhì)檢測和無線信息傳輸，基于單片機的核心監(jiān)測系統(tǒng)預留模塊可根據(jù)實際需求靈活更換，預留模塊即為將監(jiān)測不同水質(zhì)參數(shù)的傳感器與單片機相連接的轉(zhuǎn)接器，作用豐富，實用性強。
[0017]本實用新型的有益效果:本實用新型通過采集水溫數(shù)據(jù)、pH值信號和電導率信號并經(jīng)調(diào)理電路及A/D轉(zhuǎn)換后遠程發(fā)送，又能在水質(zhì)超標時做預警，并可以遠程控制監(jiān)測參數(shù)，動態(tài)調(diào)整，事實上是一種全自動控制方式與人為干預自動控制方式的結(jié)合，體現(xiàn)了儀器的數(shù)據(jù)采集與通信交換的有效結(jié)合。且本實用新型是集成化程度高、穩(wěn)定性能好、價格低廉、易于推廣。溫度補償模塊的設置，使電導率傳感器和PH傳感器的測量值可根據(jù)測量水溫進行校準，只有保證水溫精確可靠時，電導率傳感器和PH傳感器的測量值才有統(tǒng)計意義，故溫度補償模塊的設置使電導率傳感器和pH傳感器的測量值準確可靠;GSM-GPRS模塊和WiFi模塊的設置，使本實用新型聯(lián)合兩種無線通訊手段實現(xiàn)水質(zhì)在線動態(tài)監(jiān)測。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0020]如圖1所示，一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，包括單片機控制器(S卩M⑶)、水溫傳感器、pH傳感器、電導率傳感器、調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、時鐘模塊(即時鐘電路)、報警模塊、按鍵模塊、顯示模塊和無線通信模塊，所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接單片機控制器，A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接數(shù)據(jù)信號調(diào)理電路(即調(diào)理電路)的輸出端，數(shù)據(jù)信號調(diào)理電路的輸入端分別連接水溫傳感器、PH傳感器和電導率傳感器，所述無線通信模塊的輸入端連接單片機控制器，按鍵模塊、顯示模塊、報警模塊的輸入端連接單片機控制器。
[0021]調(diào)理電路包括一個跟隨器和一個同相放大器，所述跟隨器的同相輸入端連接多圈電位器，跟隨器的輸出端的連接PH傳感器、電導率傳感器的負極，pH傳感器和電導率傳感器的正極連接同相放大器的同相輸入端，同相放大器的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器，并接去耦電容后接地。
[0022]MCU 采用 MSP430F149 單片機。
[0023]pH傳感器使用了 E-201-C型pH傳感器。
[0024]時鐘模塊采用DS1302芯片。
[0025]電導率傳感器采用了DJS-1E型電導率傳感器。
[0026]水溫傳感器使用兩線PT100鉑電阻溫度傳感器。
[0027]無線通信模塊包括基于GSM-GPRS的S頂900A模塊和ESP8266型號WiFi模塊。
[0028]本實用新型的工作流程:
[0029]本實用新型包括兩種監(jiān)測模式，第一種是根據(jù)微控制器(S卩M⑶)預設的程序自動進行監(jiān)測反饋數(shù)據(jù)，另一種是用戶通過無線通信模塊進行參數(shù)設置，調(diào)整監(jiān)測內(nèi)容和靈敏度。
[0030]由pH傳感器、電導率傳感器和水溫傳感器將河水的pH值、電導率數(shù)值和水溫轉(zhuǎn)換為電信號。調(diào)理電路將電信號轉(zhuǎn)換為微控制器能接受的電壓信號，并送至A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器利用24位Σ - Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號高精度地轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓量，并送至單片機(SPMCU)處理。單片機根據(jù)當前溫度對所測pH值、電導率數(shù)值進行溫度補償和校準，最終得到準確的PH值和電導率數(shù)值，并將此數(shù)值通過無線模塊送至上位機。當前的溫度，pH值，電導率數(shù)值、報警閾值，當前日期和時間等信息在LCD顯示模塊上顯示。
[0031]本實用新型的PH、電導率報警閾值和電池電壓報警閾值通過按鍵電路設置，通過中斷方式與單片機連接。本實用新型首先讀取PH值、電導率數(shù)值和溫度值，并判斷pH值、電導率數(shù)值是否超過閾值，若超過，則調(diào)取報警模塊，并將當前時間和PH值、電導率數(shù)值記錄在EEPROM中；否則，本實用新型無附加動作。然后，本實用新型刷新LCD上的顯示信息，并通過無線通信模塊發(fā)送出去。本實用新型通過MCU內(nèi)部12位ADC檢測電池電壓，若低于設定閾值，則自動切換至低功耗模式。
[0032]本實用新型的無線通信模塊接入GSM-GPRS網(wǎng)絡，設備在收集數(shù)據(jù)后，通過GSM網(wǎng)絡可將水質(zhì)數(shù)據(jù)加時間戳打包發(fā)送至移動手機端，亦可通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)送至網(wǎng)絡終端。模塊實現(xiàn)了雙向數(shù)據(jù)信號傳輸功能，系統(tǒng)可以通過發(fā)送配置包，對下位機進行遠程參數(shù)調(diào)整及工作模式切換，從而實現(xiàn)系統(tǒng)自動監(jiān)測與人工遠程控制的有機結(jié)合。
[0033]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括:傳感器的輸出端與調(diào)理電路的輸入端相連，所述調(diào)理電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與MCU的輸入端相連，所述MCU的輸入端還分別與無線通信模塊、時鐘電路、顯示模塊、按鍵模塊和報警模塊的輸出端相連;所述傳感器包括電導率傳感器、PH傳感器和水溫傳感器;所述調(diào)理電路包括跟隨器和同相放大器，所述跟隨器的同相輸入端連接多圈電位器，所述跟隨器的輸出端分別與所述電導率傳感器負極和PH傳感器負極相連，所述電導率傳感器正極和pH傳感器正極均與同相放大器的同相輸入端相連，所述同相放大器的輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連并接去耦電容后接地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述水溫傳感器與溫度補償模塊相連，所述溫度補償模塊與所述MCU相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述顯示模塊、按鍵模塊和報警模塊均通過按鍵電路與所述MCU相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述MCU包括MSP430F149 單片機。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述時鐘電路包括DS1302芯片。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述pH傳感器的型號包括E-201-C型；電導率傳感器的型號包括DJS-1E型;所述水溫傳感器包括兩線PTlOO鉑電阻溫度傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述無線通信模塊包括GSM-GPRS模塊和WiFi模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種無線水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述GSM-GPRS模塊的型號為S頂900A，所述WiFi模塊的型號為ESP8266型號。
【文檔編號】G08C17/02GK205537755SQ201620116124
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月5日
【發(fā)明人】周曉彥, 余博文, 朱小芳, 陳曉, 張宏群
【申請人】南京信息工程大學