CN105807021A - 一种便携式水质监测仪 - Google Patents

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CN201610309730.9A
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苗海川
宗瑜
孙振
阚俊松
王乐
汪丽翠
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West Anhui University
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West Anhui University
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    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water

Abstract

本发明提供一种便携式水质监测仪,包括:单片机、传感器单元、液晶显示器,所述传感器单元连接于单片机,单片机上设有液晶显示器,所述传感器单元包括PH传感器电路、温度传感器电路、浊度传感器电路,传感器单元通过传感器电源电路连接于蓄电池,单片机通过单片机电源电路连接于蓄电池。本发明通过构建集成传感技术、计算技术和无线通信技术的无线传感器网络平台,能实时感知、监测和收集环境水质中的pH值、浊度和温度等重要参数信息,在未来一定有良好发展前景。

Description

一种便携式水质监测仪
技术领域
[0001]本发明涉及水质监测技术领域,具体为一种便携式水质监测仪。
背景技术
[0002]近年来,世界水质环境正以十分惊人的速度恶化,全球温度上升导致极地冰川融化,海平面上升。越来越多的人类因为水质环境恶化带来的影响而背井离乡。如何通过一种有效方式来解决这一问题迫在眉睫。如果我们可以实时监测水质环境变化,就可以将其对人类生活影响最小化。因此,研发一种水质在线监测系统是非常必要的。
[0003]迄今为止,我国已在主要流域建成80个水质自动监测站,还计划在3年内投资20亿元建设和完善国家环境监测网络,加强污染物排放总量的监测,完善主要流域水质自动监测系统以提高环境监测能力,保障国家“十二五”期间环保目标的实现。3年内全国将有10大流域98个断面实现水质自动监测,并可对占污染总负荷65%的企业排污实行自动监测。因此,如何构建一种先进的、相对完善且实用的广域水质/污染源实时在线监测监控系统,是迫在眉睫的关键技术问题。
[0004]国外早期河流水系的水质监测方法是定时定点在河流的某些断面取瞬时水样,带回实验室分析,这种人工抽查式的监测方法不能及时、准确地获得水质不断变化的动态数据。为了尽早发现水质的异常变化,迅速作出下游水质污染预报,及时追踪污染源,研究水的稀释、自净规律,国外在完善实验室监测的同时,陆续发展了水质移动监测系统和自动监测系统。水质移动监测系统以移动监测车为基本监测单元,以便携水质实验室和现场水质多参数分析仪为分析手段,以GPS全球卫星定位系统和GPRS/GSM无线数据通信装置为信息载体,有效地解决了偏远地区、水域水质监测的困难。
[0005] 水质自动监测系统WQMS(Water Quality Monitoring System)以监测水质污染综合指标及其某些特定项目为基础,通过在一个水系或一个地区设置若干个有连续自动监测仪器的监测站,由一个中心站控制若干个子站,随时对该区的水质污染状况进行连续自动监测,形成一个连续自动监测系统。
[0006]水质自动监测系统是20世纪70年代发展起来的,在美国、英国、日本、荷兰等国已有相当规模的应用,并被纳入网络化的“环境评价体系”和“自然灾害防御体系”。一则可为综合评价水功能区的水环境质量提供基础性数据,二则可迅速发现突发性水质污染事故或天灾,将水域异常水质情况、污染传播源及影响规模通过系统的通信网络传至控制中心,为决策部门把握灾害的性质状态,从而制定灾害的防治对策提供依据。
[0007]从我国污水排放结构来看,居民污水排放量在1999年首次超过工业污水排放量,之后的十多年间,居民污水在我国城市污水排放中一直处于首要地位,且比重逐年增加。国民工业体系中,污水废水排放严重的行业包括石油、矿山开采、电力行业、钢铁行业、化工行业、纺织行业、电镀行业、造纸行业、制药行业以及禽畜养殖业等,因此相关的企业对水质检测的需求较高。环境保护已经越来越受到国家的重视,目前我国已将环境保护列为一项基本国策,狠抓环境质量,作为环境保护细分领域的水质检测行业,也受到了各级政府部门的重视。我国水质监测行业起步较晚,在步入21世纪之前,我国的水质监测分析设备基本是从国外进口。
[0008]传统的水质监测方法多是人工操作,通过设置某些断面定点定时瞬时取样,然后将样品带回实验室分析或现场测定。由于人力和物力的限制,采样频率也是每月数次,难以保证所测数据的准确性和时效性。
[0009]国内外已经研制出许多不同类型和不同档次的水质监测仪,国外高精度的产品价格昂贵,很多国内的中小型企业难以承受,而国内产品的价格具有优势,但是有很多还停在低档产品阶段,其测量范围和精度有限。
发明内容
[0010]本发明所解决的技术问题在于提供一种便携式水质监测仪,以解决上述背景技术中的问题。
[0011]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:一种便携式水质监测仪,包括:单片机、传感器单元、液晶显示器,所述传感器单元连接于单片机,单片机上设有液晶显示器,所述传感器单元包括PH传感器电路、温度传感器电路、浊度传感器电路,传感器单元通过传感器电源电路连接于蓄电池,单片机通过单片机电源电路连接于蓄电池。
[0012]所述PH传感器电路通过运放电路连接于单片机。
[0013]所述单片机上连接有无线传输电路,单片机通过无线传输电路连接有网络显示设备
[0014]所述单片机包括晶振电路、复位电路、和AD模拟匹配电路。
[0015]与已公开技术相比,本发明存在以下优点:本发明通过构建集成传感技术、计算技术和无线通信技术的无线传感器网络平台,能实时感知、监测和收集环境水质中的PH值、、浊度和温度等重要参数信息,在未来一定有良好发展前景。
附图说明
[0016]图1为本发明的结构示意图。
[0017]图2为本发明的单片机电源电路电路图。
[0018]图3为本发明的运放电路电路图。
[0019]图4为本发明的液晶显示器电路图。
[0020]图5为本发明的传感器电源电路电路图。
[0021 ]图6为本发明的无线传输电路电路图。
具体实施方式
[0022]为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0023]如图1-6所示,一种便携式水质监测仪,包括:单片机、传感器单元、液晶显示器,所述传感器单元连接于单片机,单片机上设有液晶显示器,所述传感器单元包括PH传感器电路、温度传感器电路、浊度传感器电路,传感器单元通过传感器电源电路连接于蓄电池,单片机通过单片机电源电路连接于蓄电池。
[0024]所述PH传感器电路通过运放电路连接于单片机。
[0025]所述单片机上连接有无线传输电路,单片机通过无线传输电路连接有网络显示设备
[0026]所述单片机采用STM32F103zet6最小系统包括晶振电路,复位电路,和AD模拟匹配电路,一般VDDA直接接VCC3.3V即可,VREF+同样也是接VDDA/3.3V,只是如果你要用ADC/DAC这类模拟电路,那么VDDA和VREF+就加一级RC/LC滤波或者分开供电都可以.VBAT则参考我们电路即可,如果不要后备电池,则直接接3.3V即可。
[0027]所述无线传输电路采用NRF24101,可以实现电脑与电脑间的无线通信,单片机与单片机间的通信,还可以实现单片机与电脑间的通信,我们就是使用单片机与电脑间的通信,将单片机采集的PH数据,浑浊度数据,和温度数据通过该无线模块进行传输到电脑,该模块还有一个优点就是功耗低,在集成电路中功耗是制约前进的最大障碍,因此我们选择了该模块,功耗低,传输距离远,不易受到干扰。
[0028] 所述传感器电源电路采用电源稳压芯片LM2940 5V稳压具有电压稳定,波纹噪声小,最大输出电流可达1A,输入电压范围宽,我们使用的是9V的干电池为电路供电,使用此稳压芯片将电源电压降到5V,电路中使用了小电容,对电源进行滤波,更好的降低了电源噪声。另外在此电路上我们使用了 1000UF的固态电容,对电路带载的能力进行了强化。还外加了LED指示灯,led在电路中非常常见,就是因为它功耗低,并且可以很好地起到指示效果,led灯的亮灭可以起到很好地预警作用。
[0029]所述单片机电源电路主要是给M⑶供电稳压3.3V,使得M⑶得以正常稳定的工作稳压芯片具有电压稳定,波纹噪声小,可以很好地胜任MCU的工作需求。
[0030]所述运放电路为比例放大器电路,有集成运放设计而成,传感器的工作电压为5伏,连接MCU,但MCU的工作电压为3.3.V不能与传感器相连,因此我们选择任意比例放大器,任意比例放大器的好处是比例放大,我们放大的倍数为5/3.3,因此我们只要在MCU采集数据中将采集数据缩小5/3.3即可得到相应数据,这个电路很好的解决了匹配的问题.使得其可以将模拟值连接MCU,由MCU对数据进行处理从而得到数字量。
[0031]所述液晶显示器采用双电源供电,有效的减少了,MCU供电不足的问题,不会使得TFT占用MCU电源资源,TFT显示电路主要就是MCU驱动TFT 1口进行时序读写,数据显示。显示是人们需要直接得到的一些具体数据,具有很好的可视化效果,和直观的数据观察,MCU就是将模拟量处理后,在TFT上得以显示。
[0032]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种便携式水质监测仪,包括:单片机、传感器单元、液晶显示器,其特征在于:所述传感器单元连接于单片机,单片机上设有液晶显示器,所述传感器单元包括PH传感器电路、温度传感器电路、浊度传感器电路,传感器单元通过传感器电源电路连接于蓄电池,单片机通过单片机电源电路连接于蓄电池。
2.根据权利要求1所述的一种便携式水质监测仪,其特征在于:所述PH传感器电路通过运放电路连接于单片机。
3.根据权利要求1所述的一种便携式水质监测仪,其特征在于:所述单片机上连接有无线传输电路,单片机通过无线传输电路连接有网络显示设备。
4.根据权利要求1所述的一种便携式水质监测仪,其特征在于:所述单片机包括晶振电路、复位电路、和AD模拟匹配电路。
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