CN109489725A - 基于gprs无线水质监测一体机装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于GPRS无线水质监测一体机装置，属无线通信技术领域。包括自下而上设置的传感器模块、数据采集终模块和电源管理模块，传感器模块分为水质溶解氧/水温复合传感器电极、PH电极和EC电极，传感器模块的下部设置有防护罩，上部包裹有电极壳体；数据采集终模块包括主控板和功能电路板，主控板通过通讯线连接传感器模块和功能电路板，功能电路板包括GPRS无线传输模块；数据采集终模块外部套接有电路板壳体，电源管理模块包括底部的电池电路板、位于中部的电池槽，以及嵌入电池槽内部放置的锂电池；电源管理模块顶部设置有GSM天线、固定挂钩；装置还包括防水壳体；集成化程度高，功耗低，便携安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于GPRS无线水质监测一体机装置，属无线通信技术领域。
背景技术
目前，大多水质环境监测系统采用有线通信技术，由于水质环境存在具有较高的酸性、腐蚀性，极容易导致供电电缆老化，从而降低系统的可靠性；另外，在生产实际中，由于需要密布监测节点，才能实现对监测区域的有效覆盖，这将导致养殖池内线缆纵横交错。监测系统施工难度大，安装及维护成本增加，从而导致监测节点无法密集部署在监测区域，实现对监测区域任何时空尺度的监测。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于GPRS无线水质监测一体机装置。
本发明所述的基于GPRS无线水质监测一体机装置，包括自下而上设置的传感器模块、数据采集终模块和电源管理模块，其中，
传感器模块分为水质溶解氧/水温复合传感器电极、PH电极和EC电极，水质溶解氧/水温复合传感器电极、PH电极和EC电极在圆周上均匀分布，且相互间隔设置；传感器模块的下部设置有防护罩，上部包裹有电极壳体，防护罩和电极壳体通过螺纹Ⅰ连接；
数据采集终模块包括主控板和功能电路板，主控板通过通讯线连接传感器模块和功能电路板，功能电路板包括GPRS无线传输模块；数据采集终模块外部套接有电路板壳体，电路板壳体底部通过螺纹Ⅱ与电极壳体相连，
电源管理模块包括底部的电池电路板、位于中部的电池槽，以及嵌入电池槽内部放置的锂电池，锂电池通过电池电路板与主控板相连；电源管理模块外部套接有电池槽壳体，电池槽壳体底部通过螺纹Ⅲ与电路板壳体相连；电源管理模块顶部设置有GSM天线、固定挂钩；
装置还包括防水壳体，防水壳体包裹上述传感器模块、数据采集终模块和电源管理模块形成密封结构。
优选地，所述传感器模块与数据采集终模块相连处设置有O型圈Ⅰ；数据采集终模块与电源管理模块相连处设置有O型圈Ⅱ。
优选地，所述功能电路板还包括信号放大电路板、数据采集电路板、数据传输电路板、传感器模拟量通道选择板，数据线通过通讯线与信号放大电路板、数据采集电路板相连，数据采集电路板连接到微处理器控制模块，微处理器控制模块分别连接传感器模拟量通道选择板和数据传输电路板，微处理器控制模块通过控制传感器模拟量通道选择板来采集相应的电压量，在微处理器内部完成模数转换和数据量的计算与存储，最后通过GPRS无线传输模块向外发送。
优选地，所述电池电路上设置有稳压芯片模块和升压模块，锂电池选用3.6V，3700mAh的镍氢电池，稳压芯片模块提供给S微处理器控制模块3.3V的供电电压和传感器模块3.3V和5V的供电电压，稳压芯片模块提供GPRS无线传输模块12V的正常工作电压。
本发明的有益效果是：本发明所述的基于GPRS无线水质监测一体机装置，集成化程度高，功耗低，便携安装；符合电子监测系统无线化、微型化的发展趋势，满足大量的工厂化养殖对低成本的要求。
附图说明
图1是本发明的剖视图。
图2是传感器模块的剖视图。
图中：1、防护罩；2、通水孔；3、螺纹Ⅰ；4、环氧树脂密封胶；5、电极壳体；6、螺纹Ⅱ；7、O型圈Ⅰ；8、通讯线；9、信号放大电路板；10、电路板壳体；11、数据采集电路板；12、数据传输电路板；13、螺纹Ⅲ；14、O型圈Ⅱ；15、电池槽壳体；16、电池槽；17、锂电池；18、GSM天线；19、固定挂钩；20、溶解氧/水温复合电极；21、PH电极；22、EC电极。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
如图1至图2所示，本发明所述的基于GPRS无线水质监测一体机装置，由下到上分别分为四个部分，传感器模块、数据采集终模块、电源管理模块以及防水壳体，前三个部分外面包裹有防水壳体，如图2所示。上述前三个部分为一体构造，保持结构紧凑，在减小传感器节点的同时，尽量把元器件做在同一块板上，在实际实用中便于布设。
其中，最下面的是传感器模块，传感器模块分为溶解氧/水温复合电极20、PH电极21和EC电极22，如图2所示。上述三个电极在圆周上均匀分布，相互间隔设置，可以减少干扰且散热均匀。
如图1所示，传感器模块位于整个装置的下部。传感器模块的下部设置有防护罩1，防护罩1底部开设有通水孔2，通水孔2用于将需要检测的水流进入电极所检测的范围内。上部包裹有电极壳体5，防护罩1和电极壳体5通过螺纹Ⅰ3连接；传感器模块上部的电极壳体5通过螺纹Ⅱ6与数据采集终模块相连；电极壳体5将三个电极更好的加以固定。传感器模块与上方的数据采集终模块之间通过防护罩1固定。
通水孔2
传感器模块与数据采集终模块相连处设置有O型圈Ⅰ7。即首先连接处通过环氧树脂密封胶4将两者进行粘贴，然后螺纹Ⅱ6处通过紧固螺丝挤压O型圈Ⅰ7进一步压紧密封。
数据采集终模块位于本发明的中部。数据采集终模块的下部设置有主控板和功能电路板，主控板上设置有微处理器控制模块，功能电路板包括信号放大电路板9、数据采集电路板11、数据传输电路板12、传感器模拟量通道选择板；数据线通过通讯线8与信号放大电路板9、数据采集电路板11相连，数据采集电路板11连接到微处理器控制模块，微处理器控制模块分别连接传感器模拟量通道选择板和数据传输电路板12。其中，微处理器控制模块采用STM8L152R8T6微处理器；数据传输电路板12采用GPRS无线传输模块。TM8L152R8T6微处理器通过控制传感器模拟量通道选择板来采集相应的电压量，在微处理器内部完成模数转换和数据量的计算与存储，最后通过GPRS无线传输模块向外发送。
数据采集终模块外部套接有电路板壳体10，电路板壳体10底部通过螺纹Ⅱ6与电极壳体5相连，顶部通过螺纹Ⅲ13与电池槽16壳体15相连。
电源管理模块位于整个装置的上部。电源管理模块包括位于底部的电池电路板、位于中部的电池槽16，以及嵌入电池槽16内部放置的锂电池17。电池电路上设置有稳压芯片模块和升压模块，锂电池17选用3.6V，3700mAh的镍氢电池，稳压芯片模块提供给STM8L152R8T6微处理器3.3V的供电电压和传感器节点3.3V和5V的供电电压，电源升压模块负责提供GPRS模块12V的正常工作电压。
电源管理模块外部套接有电池槽16壳体15，电池槽16壳体15底部通过螺纹Ⅲ13与电路板壳体10相连。即首先连接处通过环氧树脂密封胶4将两者进行粘贴，然后螺纹Ⅲ13处通过紧固螺丝挤压O型圈Ⅱ14进一步压紧密封。
电池槽16壳体15的顶部设置有GSM天线18、固定挂钩19，GSM天线18与电池槽16壳体15电气连接，固定挂钩19与电池槽16壳体15机械连接。
防水壳体包括上下三部分，每一部分采用紧固螺丝挤压O型密封圈的机械结构进行连接，不仅方便传感器上下结构的走线，同时起到防水的效果。
本发明的有益效果是采用了结构一体化的设计，在减小传感器节点的同时，尽量把元器件做在同一块板上，在实际实用中便于布设。符合电子监测系统无线化、微型化的发展趋势，满足大量的工厂化养殖对低成本的要求。
本发明由于采用了超低功耗设计，其中包括：STM8L152R8T6微处理器支持多种休眠模式，可以在各种模式下切换，是系统达到最低功耗的基础；作为耗电最多的GPRS无线传输模块，选用支持低电平模式的无线发送芯片。水质溶解氧、水温传感器复合电极、PH传感器电极和EC传感器电极都选用了低电压、低功耗、小体积、工作温度范围宽的传感器，并且传感器的电源线和信号线是通过多路模拟开关与电源和STM8L152R8T6相连，不采集数据时关闭相应的模拟开关，传感器完全断电，从而达到极低功耗。
本发明可广泛运用于水产养殖水质监测及无线通信场合，是具有现场水质溶解氧、水质温度及水质PH值和水质EC测量功能的GPRS环境监测一体机装置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的专利涵盖范围内。
Claims (4)
1.一种基于GPRS无线水质监测一体机装置，其特征在于，包括自下而上设置的传感器模块、数据采集终模块和电源管理模块，其中，
传感器模块分为溶解氧/水温复合电极(20)、PH电极(21)和EC电极(22)，溶解氧/水温复合电极(20)、PH电极(21)和EC电极(22)在圆周上均匀分布，且相互间隔设置；传感器模块的下部设置有防护罩(1)，上部包裹有电极壳体(5)，防护罩(1)和电极壳体(5)通过螺纹Ⅰ(3)连接；
数据采集终模块包括主控板和功能电路板，主控板通过通讯线(8)连接传感器模块和功能电路板，功能电路板包括GPRS无线传输模块；数据采集终模块外部套接有电路板壳体(10)，电路板壳体(10)底部通过螺纹Ⅱ(6)与电极壳体(5)相连，
电源管理模块包括底部的电池电路板、位于中部的电池槽(16)，以及嵌入电池槽(16)内部放置的锂电池(17)，锂电池(17)通过电池电路板与主控板相连；电源管理模块外部套接有电池槽(16)壳体(15)，电池槽(16)壳体(15)底部通过螺纹Ⅲ(13)与电路板壳体(10)相连；电源管理模块顶部设置有GSM天线(18)、固定挂钩(19)；
装置还包括防水壳体，防水壳体包裹上述传感器模块、数据采集终模块和电源管理模块形成密封结构。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS无线水质监测一体机装置，其特征在于，所述传感器模块与数据采集终模块相连处设置有O型圈Ⅰ(7)；数据采集终模块与电源管理模块相连处设置有O型圈Ⅱ(14)。
3.根据权利要求1所述的基于GPRS无线水质监测一体机装置，其特征在于，所述功能电路板还包括信号放大电路板(9)、数据采集电路板(11)、数据传输电路板(12)、传感器模拟量通道选择板，数据线通过通讯线(8)与信号放大电路板(9)、数据采集电路板(11)相连，数据采集电路板(11)连接到微处理器控制模块，微处理器控制模块分别连接传感器模拟量通道选择板和数据传输电路板(12)，微处理器控制模块通过控制传感器模拟量通道选择板来采集相应的电压量，在微处理器内部完成模数转换和数据量的计算与存储，最后通过GPRS无线传输模块向外发送。
4.根据权利要求3所述的基于GPRS无线水质监测一体机装置，其特征在于，所述电池电路上设置有稳压芯片模块和升压模块，锂电池(17)选用3.6V，3700mAh的镍氢电池，稳压芯片模块提供给S微处理器控制模块3.3V的供电电压和传感器模块3.3V和5V的供电电压，稳压芯片模块提供GPRS无线传输模块12V的正常工作电压。
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| CN201811493473.4A CN109489725A (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 基于gprs无线水质监测一体机装置 |
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| CN201811493473.4A Withdrawn CN109489725A (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 基于gprs无线水质监测一体机装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110244014A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-09-17 | 石家庄铁路职业技术学院 | 基于开源硬件的水质检测仪 |
| TWI736864B (zh) * | 2019-03-25 | 2021-08-21 | 長庚大學 | 水質監測裝置及其方法 |
-
2018
- 2018-12-07 CN CN201811493473.4A patent/CN109489725A/zh not_active Withdrawn
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