CN204405642U - 一种新型水质在线监测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种新型水质在线监测系统，其特征在于：包括远程视频采集节点、水质参数采集节点、水质参数调节节点、Zigbee-GPRS网关、3G通信网络以及设置在远程的通信服务器、数据服务器、水质监控信息管理系统和用户；远程视频采集节点包括多个3G摄像机，水质参数采集节点包括多种水质检测传感器，水质检测传感器与Zigbee通信模块连接，水质参数调节节点包括增氧机、增氧机控制器和Zigbee通信模块；Zigbee-GPRS网关包括GPRS模块、微处理器和Zigbee通信模块。本实用新型能够在线侦测到饮用水源的污染情况，从而提高管理效率、保障供水安全，解决了水质在线监测和管理的问题。

Description

一种新型水质在线监测系统
技术领域
本实用新型涉及无线检测技术领域，尤其是涉及一种新型水质在线监测系统。
背景技术
水是生命不可缺少的要素之一。因此，对水质的检测显得尤为重要。但是传统的经验检测法已经不能满足需要，甚至会带来巨大损失；化学检测法过程复杂、不具有实时性，还会带来二次污染。现代仪器检测法通过相关传感器，将被测对象的化学量或物理量转化为电信号，经高增益放大器放大、数字化处理后，输入到MCU后准确得到测量参数。
对于湖泊和河流水质的测量，由于浮标常年位于水中，为它架设专门的通信线路显得不合适；另外由于测试点多而杂使得测试系统线路非常复杂，成本也较高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种新型水质在线监测系统，本实用新型提出了以智能水质传感器、无线传感器网络、专家库数据库为核心的物联网水质在线监测系统。本系统通过分布式动态组网，可实现大范围、24小时不间断的监测，同时通过布设在水源地具有定位功能的无线传感器节点，能够侦测到饮用水源的污染情况，从而提高管理效率、保障供水安全，解决饮用水及养殖业水质在线监测和管理问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种新型水质在线监测系统，其特征在于：包括感知层、传输层和应用层；所述感知层由远程视频采集节点、水质参数采集节点和水质参数调节节点组成；所述传输层由Zigbee-GPRS网关和3G通信网络组成；所述应用层由依次相连接的通信服务器、数据服务器、水质监控信息管理系统和用户组成；所述远程视频采集节点包括多个3G摄像机和与连接的太阳能电池，所述水质参数采集节点包括太阳能电池和与其连接的智能PH/温度传感器、智能溶氧量传感器、智能水位传感器和智能浊度传感器，所述智能PH/温度传感器、智能溶氧量传感器、智能水位传感器和智能浊度传感器通过RS485-RS232总线控制器与第一Zigbee通信模块连接，所述水质参数调节节点包括太阳能电池和与其连接的增氧机、与增氧机连接的增氧机控制器和与增氧机控制器连接的第二Zigbee通信模块；所述Zigbee-GPRS网关包括太阳能电池和与其连接的GPRS模块、微处理器和第三Zigbee通信模块。
上述的一种新型水质在线监测系统，其特征在于：所述微处理器采用S3C2440单片机。
上述的一种新型水质在线监测系统，其特征在于：所述GPRS模块为型号MG323的GPRS模块。
上述的一种新型水质在线监测系统，其特征在于：所述第一Zigbee通信模块、第二Zigbee通信模块和第三Zigbee通信模块均为CC2530芯片。
上述的一种新型水质在线监测系统，其特征在于：所述增氧机的驱动电路包括光耦和光耦输出端连接的三极管、继电器。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
本实用新型提出了以智能水质传感器、无线传感器网络、专家库数据库为核心的物联网水质在线监测系统。本系统通过分布式动态组网，可实现大范围、24小时不间断的监测，同时通过布设在水源地具有定位功能的无线传感器节点，能够侦测到饮用水源的污染情况，从而提高管理效率、保障供水安全，解决饮用水及养殖业水质在线监测和管理问题。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的水质在线监测系统整体框图；
图2为本实用新型的Zigbee无线节点与RS485传感器的接口电路图；
图3为本实用新型的增氧机控制电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种新型水质在线监测系统，其特征在于：包括感知层、传输层和应用层；所述感知层由远程视频采集节点1、水质参数采集节点2和水质参数调节节点3组成；所述传输层由Zigbee-GPRS网关4和3G通信网络5组成；所述应用层由依次相连接的通信服务器6、数据服务器7、水质监控信息管理系统8和用户9组成；所述远程视频采集节点1包括多个3G摄像机和与连接的太阳能电池，所述水质参数采集节点2包括太阳能电池和与其连接的智能PH/温度传感器、智能溶氧量传感器、智能水位传感器和智能浊度传感器，所述智能PH/温度传感器、智能溶氧量传感器、智能水位传感器和智能浊度传感器通过RS485-RS232总线控制器与第一Zigbee通信模块连接，所述水质参数调节节点3包括太阳能电池和与其连接的增氧机、与增氧机连接的增氧机控制器和与增氧机控制器连接的第二Zigbee通信模块；所述Zigbee-GPRS网关4包括太阳能电池和与其连接的GPRS模块、微处理器和第三Zigbee通信模块。
所述微处理器采用S3C2440单片机。
所述GPRS模块为型号MG323的GPRS模块。
如图2所示，所述第一Zigbee通信模块、第二Zigbee通信模块和第三Zigbee通信模块均为CC2530芯片。本系统的ZigBee节点选用CC2530节点，该类节点带有CC2591增益放大模块，最远通讯距离可达1km。由于CC2530不支持RS485通讯，因而需要设计RS485转3.3V TTL电路，图2所示就是CC2530无线节点与RS485传感器的接口电路[2]。其中，5.0V直流电压主要为传感器供电，3.3V直流电压为CC2530节点供电。通讯接口转换芯片选择MAXIM公司的MAX13487，光耦T1、T2用于CC2530与RS485总线的隔离，R8、R9用于采样电源电压以便服务器端能实时判断节点的供电情况，R5、R6、R7、C5、C6、D1、D2、D3、L1、L2等为RS485总线匹配电路。
如图3所示，所述增氧机的驱动电路包括光耦和光耦输出端连接的三极管、继电器。CC2530节点通过微处理器控制光耦T1，并驱动Q1控制继电器J1，从而控制增氧机电源的通断，达到启动/停止增氧机的目的。
系统在水源地布置多个水上节点(水质参数采集节点、远程视频采集节点、水质参数调节节点、ZigBee+GPRS无线网关)，然后通过水质参数采集节点的具有测温和温度补偿功能的PH10、TS10、WL10、DO10四类智能传感器实时采集PH值、水温、水位、溶氧量等水质参数，并通过ZigBee模块上传给无线网关的ZigBee模块，再由后者经串口送入GPRS传送到服务器；同时通过3G网络摄像机采集水面视频信息，由3G方式送入移动服务器。最后服务器可对水质监测情况进行预警、告警，并在水质异常时无线控制启动增氧机或PH值调节设备、水泵等，实时调节用水参数。管理人员则可通过PC、平板电脑或PDA等方式获取实时水质数据，并对设备进行远程控制。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种新型水质在线监测系统，其特征在于：包括感知层、传输层和应用层；所述感知层由远程视频采集节点(1)、水质参数采集节点(2)和水质参数调节节点(3)组成；所述传输层由Zigbee-GPRS网关(4)和3G通信网络(5)组成；所述应用层由依次相连接的通信服务器(6)、数据服务器(7)、水质监控信息管理系统(8)和用户(9)组成；所述远程视频采集节点(1)包括多个3G摄像机和与连接的太阳能电池，所述水质参数采集节点(2)包括太阳能电池和与其连接的智能PH/温度传感器、智能溶氧量传感器、智能水位传感器和智能浊度传感器，所述智能PH/温度传感器、智能溶氧量传感器、智能水位传感器和智能浊度传感器通过RS485-RS232总线控制器与第一Zigbee通信模块连接，所述水质参数调节节点(3)包括太阳能电池和与其连接的增氧机、与增氧机连接的增氧机控制器和与增氧机控制器连接的第二Zigbee通信模块；所述Zigbee-GPRS网关(4)包括太阳能电池和与其连接的GPRS模块、微处理器和第三Zigbee通信模块。
2.按照权利要求1所述的一种新型水质在线监测系统，其特征在于：所述微处理器采用S3C2440单片机。
3.按照权利要求1所述的一种新型水质在线监测系统，其特征在于：所述GPRS模块为型号MG323的GPRS模块。
4.按照权利要求1所述的一种新型水质在线监测系统，其特征在于：所述第一Zigbee通信模块、第二Zigbee通信模块和第三Zigbee通信模块均为CC2530芯片。
5.按照权利要求1所述的一种新型水质在线监测系统，其特征在于：所述增氧机的驱动电路包括光耦和光耦输出端连接的三极管、继电器。
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