CN205537755U - 一种无线水质监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线水质监测装置，其特征在于，包括：传感器的输出端与调理电路的输入端相连，所述调理电路的输出端与A/D转换器的输入端相连，所述A/D转换器的输出端与MCU的输入端相连，所述MCU的输入端还分别与无线通信模块、时钟电路、显示模块、按键模块和报警模块的输出端相连。本实用新型提供的一种无线水质监测装置，加强水质在线动态监测能力、水质测量值准确可靠、稳定性能好、价格低廉、易于推广。

Description

一种无线水质监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种无线水质监测装置，属于水质监测技术领域。

背景技术

水资源是人类赖以生存的重要资源，就目前的环境状况来看，水污染的情况十分严重。其中，地表水的污染尤为严重。这种状况制约了农业、工业以及人们的日程生活。目前我国水质监测以人工监测为主，主要方法包括移动监测（手持式设备）与采样后进行实验室监测，仅有极少部分监测点位能够实现连续在线监测。水质在线监测法由于允许实时数据采集、准确程度高、人力成本低等特点，最能满足国家对水环境质量连续监管的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种加强水质在线动态监测能力的无线水质监测装置；进一步地，本实用新型提供一种水质测量值准确可靠的无线水质监测装置；更进一步地，本实用新型提供一种多种无线通讯手段联合实现水质在线动态监测的无线水质监测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种无线水质监测装置，其特征在于，包括：传感器的输出端与调理电路的输入端相连，所述调理电路的输出端与A/D转换器的输入端相连，所述A/D转换器的输出端与MCU的输入端相连，所述MCU的输入端还分别与无线通信模块、时钟电路、显示模块、按键模块和报警模块的输出端相连。

所述传感器包括电导率传感器、pH传感器和水温传感器。

所述水温传感器与温度补偿模块相连，所述温度补偿模块与所述MCU相连。

所述显示模块、按键模块和报警模块均通过按键电路与所述MCU相连。

所述调理电路包括跟随器和同相放大器，所述跟随器的同相输入端连接多圈电位器，所述跟随器的输出端分别与所述电导率传感器负极和pH传感器负极相连，所述电导率传感器正极和pH传感器正极均与同相放大器的同相输入端相连，所述同相放大器的输出端与所述A/D转换器的输入端相连并接去耦电容后接地。

所述MCU包括MSP430F149单片机。

所述时钟电路包括DS1302芯片。

所述pH传感器的型号包括E-201-C型；电导率传感器的型号包括DJS-1E型；所述水温传感器包括两线PT100铂电阻温度传感器。

所述无线通信模块包括GSM-GPRS模块和WiFi模块。

所述GSM-GPRS模块的型号为SIM900A，所述WiFi模块的型号为ESP8266型号。

本实用新型加强水质在线监测能力，旨在提供一种无线水质监测系统，能通过无线技术远程控制，将监测的水质信息传输至远程终端，故后续可及时准确地对采集的水质数据进行动态监测。

本实用新型基于单片机（即MCU）和无线传输技术（即线通信模块）的实时水质监测装置，可用于流动水体的水质检测和无线信息传输，基于单片机的核心监测系统预留模块可根据实际需求灵活更换，预留模块即为将监测不同水质参数的传感器与单片机相连接的转接器，作用丰富，实用性强。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过采集水温数据、pH值信号和电导率信号并经调理电路及A/D转换后远程发送，又能在水质超标时做预警，并可以远程控制监测参数，动态调整，事实上是一种全自动控制方式与人为干预自动控制方式的结合，体现了仪器的数据采集与通信交换的有效结合。且本实用新型是集成化程度高、稳定性能好、价格低廉、易于推广。温度补偿模块的设置，使电导率传感器和pH传感器的测量值可根据测量水温进行校准，只有保证水温精确可靠时，电导率传感器和pH传感器的测量值才有统计意义，故温度补偿模块的设置使电导率传感器和pH传感器的测量值准确可靠；GSM-GPRS模块和WiFi模块的设置，使本实用新型联合两种无线通讯手段实现水质在线动态监测。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，一种无线水质监测装置，包括单片机控制器（即MCU）、水温传感器、pH传感器、电导率传感器、调理电路、A/D转换器、时钟模块（即时钟电路）、报警模块、按键模块、显示模块和无线通信模块，所述A/D转换器的输出端连接单片机控制器，A/D转换器的输入端连接数据信号调理电路（即调理电路）的输出端，数据信号调理电路的输入端分别连接水温传感器、pH传感器和电导率传感器，所述无线通信模块的输入端连接单片机控制器，按键模块、显示模块、报警模块的输入端连接单片机控制器。

调理电路包括一个跟随器和一个同相放大器，所述跟随器的同相输入端连接多圈电位器，跟随器的输出端的连接pH传感器、电导率传感器的负极，pH传感器和电导率传感器的正极连接同相放大器的同相输入端，同相放大器的输出端连接A/D转换器，并接去耦电容后接地。

MCU采用MSP430F149单片机。

pH传感器使用了E-201-C型pH传感器。

时钟模块采用DS1302芯片。

电导率传感器采用了DJS-1E型电导率传感器。

水温传感器使用两线PT100铂电阻温度传感器。

无线通信模块包括基于GSM-GPRS的SIM900A模块和ESP8266型号WiFi模块。

本实用新型的工作流程：

本实用新型包括两种监测模式，第一种是根据微控制器（即MCU）预设的程序自动进行监测反馈数据，另一种是用户通过无线通信模块进行参数设置，调整监测内容和灵敏度。

由pH传感器、电导率传感器和水温传感器将河水的pH值、电导率数值和水温转换为电信号。调理电路将电信号转换为微控制器能接受的电压信号，并送至A/D转换器。A/D转换器利用24位∑-∆模数转换器将模拟信号高精度地转换为数字电压量，并送至单片机（即MCU）处理。单片机根据当前温度对所测pH值、电导率数值进行温度补偿和校准，最终得到准确的pH值和电导率数值，并将此数值通过无线模块送至上位机。当前的温度，pH值，电导率数值、报警阈值，当前日期和时间等信息在LCD显示模块上显示。

本实用新型的pH、电导率报警阈值和电池电压报警阈值通过按键电路设置，通过中断方式与单片机连接。本实用新型首先读取pH值、电导率数值和温度值，并判断pH值、电导率数值是否超过阈值，若超过，则调取报警模块，并将当前时间和pH值、电导率数值记录在EEPROM中；否则，本实用新型无附加动作。然后，本实用新型刷新LCD上的显示信息，并通过无线通信模块发送出去。本实用新型通过MCU内部12位ADC检测电池电压，若低于设定阈值，则自动切换至低功耗模式。

本实用新型的无线通信模块接入GSM-GPRS网络，设备在收集数据后，通过GSM网络可将水质数据加时间戳打包发送至移动手机端，亦可通过GPRS网络发送至网络终端。模块实现了双向数据信号传输功能，系统可以通过发送配置包，对下位机进行远程参数调整及工作模式切换，从而实现系统自动监测与人工远程控制的有机结合。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种无线水质监测装置，其特征在于，包括：传感器的输出端与调理电路的输入端相连，所述调理电路的输出端与A/D转换器的输入端相连，所述A/D转换器的输出端与MCU的输入端相连，所述MCU的输入端还分别与无线通信模块、时钟电路、显示模块、按键模块和报警模块的输出端相连；所述传感器包括电导率传感器、pH传感器和水温传感器；所述调理电路包括跟随器和同相放大器，所述跟随器的同相输入端连接多圈电位器，所述跟随器的输出端分别与所述电导率传感器负极和pH传感器负极相连，所述电导率传感器正极和pH传感器正极均与同相放大器的同相输入端相连，所述同相放大器的输出端与所述A/D转换器的输入端相连并接去耦电容后接地。

2.根据权利要求1所述的一种无线水质监测装置，其特征在于：所述水温传感器与温度补偿模块相连，所述温度补偿模块与所述MCU相连。

3.根据权利要求1所述的一种无线水质监测装置，其特征在于：所述显示模块、按键模块和报警模块均通过按键电路与所述MCU相连。

4.根据权利要求1所述的一种无线水质监测装置，其特征在于：所述MCU包括MSP430F149单片机。

5.根据权利要求1所述的一种无线水质监测装置，其特征在于：所述时钟电路包括DS1302芯片。

6.根据权利要求1所述的一种无线水质监测装置，其特征在于：所述pH传感器的型号包括E-201-C型；电导率传感器的型号包括DJS-1E型；所述水温传感器包括两线PT100铂电阻温度传感器。

7.根据权利要求1所述的一种无线水质监测装置，其特征在于：所述无线通信模块包括GSM-GPRS模块和WiFi模块。

8.根据权利要求7所述的一种无线水质监测装置，其特征在于：所述GSM-GPRS模块的型号为SIM900A，所述WiFi模块的型号为ESP8266型号。