CN209606432U - 水质环境监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水质环境监测装置，由单片机、pH值传感器、温湿度传感器、浊度传感器、蓝牙发送模块、GPRS数据传输模块组成。水质环境监测装置能实时的监测水质的各种关键数据，并能实时反馈给养殖户，如果所检测数据不满足指标要求，将自动报警，有利于养殖户精准地远程智能监测水质数据。

Description

水质环境监测装置

技术领域

本实用新型属于食品安全技术领域，涉及一种水质环境监测装置。

背景技术

中国饲养水禽有悠久的历史，是最早将野鸭、鸿雁、灰雁驯化为家养的国家之一。水禽包括鹅、鸭、鸿雁、灰雁等以水面为生活环境的禽类动物。水禽养殖主要有二种类型：一是稻田养鸭，稻田养鸭是一种粗放的养殖方式，更接近野生状态，所选择的品种鸭要求生命力旺盛，适应力极强。二是鸭鱼联合生产，鸭鱼联合生产是充分利用水资源的畜牧生产特性，在水岸边修筑半开放式鸭舍。鸭鱼两者互利共同发展，符合生态规律。

中国水禽类的大宗品种鹅鸭年饲养总量达到43亿只，鹅鸭肉每年产量达到550万吨，饲养量和肉产量均占世界总量的75%以上，其中鸭的年末存笼量和屠宰量占到世界总量的67.3%和74.7%。水禽饲养已经成为中国许多地区特别是南方一些省畜牧业生产的重要组成部分。

虽然我国水禽养殖业发展迅速，可是也有着许多亟待解决的问题。作为畜牧业的重要组成部分，现行的水禽养殖模式还存在着各种问题，如仍然以家庭分散饲养为主，规模化程度较低，饲养条件不达标，疾病的防御体系不完善等，水禽产业养殖环节中的废弃物排放导致水质下降不能持续养殖。

随着人们发现水质问题严重性后，我国水质监测行业规模不断扩大，其中水质监测设备生产企业数量迅速增长，水质监测技术大大提升。但是，传统水质监测往往费事费力，且对于养殖户来说，专业的水质监测设备也是一笔十分昂贵的开销。现有主流监测方案都采用无线传感器网络解决的。无线传感器网络是有大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。由于无线传感器网络具有低功耗、低成本、无需布线等优点，因此在水质监测领域有着广泛的应用。但许多水质监测系统往往只是在线监测数据，并没有通过无线传输到后台数据库，让养殖户能够远程观察数据。在这样一个背景下，设计出一个基于传感器技术和无线传输的水质监测实时系统是很有必要的，不但要有很高的稳定性和可靠性，而且保证能够在正常工作的条件下在线监测水质数据，并返回到后台数据库实现远程监控。

随着科技的发展，水禽养殖业必定向着机械化生产的方向前进。在机械化生产中水质监测就是重中之重。经过仔细分析现有的水质监测系统，发现了以下不足之处。

（1）成本高：传统监测系统因为主要是外国产商生产，因此设备昂贵。对于农业物联网来说，成本因素是一个不可忽略的因素。

（2）可靠性低：水质监测设备往往需要安设在潮湿度高、温度低的地方。因此一般水质监测设备往往工作一段时间就出现了设备腐蚀和损坏，导致不能读出正确的数据。

（3）实时性不足：水质变化往往是十分快速的，如果检测系统不能实时的监测到水质变化，那么将会给养殖户带来不可估量损失。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种水质环境监测装置，解决了现有技术中水质监测系统存在的成本高、可靠性低、实时性不足的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，水质环境监测装置，由单片机、pH值传感器、温湿度传感器、浊度传感器、蓝牙发送模块、GPRS数据传输模块组成；

单片机分别与pH值传感器、温湿度传感器、浊度传感器单向信号连接，单片机与蓝牙发送模块和GPRS数据传输模块双向信号连接，单片机、pH值传感器、温湿度传感器、浊度传感器、蓝牙发送模块、GPRS数据传输模块均与电源连接，蓝牙发送模块、GPRS数据传输模块均与终端设备连接；pH值传感器的引脚21与电源、电阻R1的一端连接，引脚22与电阻R1的另一端、单片机的引脚P1.0连接，pH值传感器的引脚23与引脚24均接地；温湿度传感器的引脚31与电源连接，引脚32与单片机的引脚P0.0连接，引脚33为空脚，为悬空状态，引脚34接地；浊度传感器的引脚41与电源连接，引脚42与单片机的引脚P1.1连接，引脚43接地；蓝牙发送模块的TxD脚即数据发送脚与单片机的引脚P3.0连接，蓝牙发送模块的RxD脚即数据接收脚与单片机的引脚P3.1连接，蓝牙发送模块的VC-C脚与电源连接，蓝牙发送模块的GND脚接地；GPRS数据传输模块的T-TX脚即数据发送脚与单片机的引脚P1.2连接，GPRS数据传输模块的T-RX脚即数据接收脚与单片机的引脚P1.3连接，GPRS数据传输模块的V-MCU脚与电源连接，GPRS数据传输模块的GND脚接地。

进一步的，所述单片机的型号为STC12C5A60S2。

进一步的，所述pH值传感器的型号为LOGOELE。

进一步的，所述温湿度传感器的型号为DHT11。

进一步的，所述浊度传感器的型号是GE_TS。

进一步的，所述蓝牙发送模块的型号为REALPLAY的HC-06。

进一步的，所述GPRS数据传输模块的型号为SIM800A。

本实用新型的有益效果是：水质环境监测装置，（1）能够实时的测量水质数据。稳定性高，能够在不同的环境下都能正确的获取实时数据；

（2）数据传输采用无线传输方式，省去布线和安装节点的人力负担，并通过远程无线传输实时查看每个传感器节点数据；

（3）如果所检测数据不满足指标要求，将自动报警，有利于养殖户实现智能监测水质数据。

（4）可扩展性高，能够根据不同的养殖对象、不同的水域能够添加或删除默写传感器模块，提高水质环境监测装置重用性和复用性；

（5）监测操作简单，养殖户只需要安装好传感器节点，然后通过后台数据库实时监测数据，不需要参与到数据传输和数据获取环节，实现最大程度的智能监测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是水质环境监测装置的结构示意图。

图2是单片机的连接示意图。

图3是实施例的应用图。

图4是通过GPRS连接的远程PC机监控数据页面。

图5是蓝牙连接页面。

图6是通过蓝牙连接的远程智能手机监控数据页面。

图中，1.单片机，2.pH值传感器，3.温湿度传感器，4.浊度传感器，5.蓝牙发送模块，6.GPRS数据传输模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

水质环境监测装置，如图1所示，由单片机1、pH值传感器2、温湿度传感器3、浊度传感器4、蓝牙发送模块5、GPRS数据传输模块6组成；

单片机1分别与pH值传感器2、温湿度传感器3、浊度传感器4单向信号连接，单片机1与蓝牙发送模块5和GPRS数据传输模块6双向信号连接，单片机1、pH值传感器2、温湿度传感器3、浊度传感器4、蓝牙发送模块5、GPRS数据传输模块6均与电源连接，蓝牙发送模块5、GPRS数据传输模块6均与终端设备连接；pH值传感器2的引脚21与电源、电阻R1的一端连接，引脚22与电阻R1的另一端、单片机1的引脚P1.0连接，pH值传感器2的引脚23与引脚24均接地；温湿度传感器3的引脚31与电源连接，引脚32与单片机1的引脚P0.0连接，引脚33为空脚，为悬空状态，引脚34接地；浊度传感器4的引脚41与电源连接，引脚42与单片机1的引脚P1.1连接，引脚43接地；蓝牙发送模块5的TxD脚即数据发送脚与单片机1的引脚P3.0连接，蓝牙发送模块5的RxD脚即数据接收脚与单片机1的引脚P3.1连接，蓝牙发送模块5的VC-C脚与电源连接，蓝牙发送模块5的GND脚接地；GPRS数据传输模块6的T-TX脚即数据发送脚与单片机1的引脚P1.2连接，GPRS数据传输模块6的T-RX脚即数据接收脚与单片机1的引脚P1.3连接，GPRS数据传输模块6的V-MCU脚与电源连接，GPRS数据传输模块6的GND脚接地，如图2所示。

单片机1的型号为STC12C5A60S2，具有高速、低功耗、超强抗干扰的优点。内部集成MAX810专用复位电路、2路PWM、8路高速10位A/D转换(250K/S)、双串口、特别适用强干扰场合，单片机1与pH值传感器2、温湿度传感器3、浊度传感器4、蓝牙发送模块5、GPRS数据传输模块6的连接如图2所示。pH值传感器2、温湿度传感器3、浊度传感器4将所测量的数值传给单片机1，单片机1通过对测量值与存储在单片机1内的ROM中的报警下限值和报警上限值进行对比，如果超出报警值或者不满足指标要求，单片机1将信息传递给蓝牙发送模块5和GPRS数据传输模块6，蓝牙发送模块5和GPRS数据传输模块6将信息传递给终端设备并进行报警。

pH值传感器2的型号为LOGOELE，具有精度高，线性度好，使用方便，便于安装的特点。

温湿度传感器3的型号为DHT11，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

浊度传感器4的型号是GE_TS，测量精度较高，具有可调灵敏度旋钮，能够完成测量水中污浊程度的工作。

蓝牙发送模块5的型号为REALPLAY的HC-06，具有体积小巧，防尘美观，防静电能力的优点。蓝牙发送模块5将单片机1检测的数据值即pH值、温度、湿度、浑浊度传给近程的智能手机和平板电脑等近距离的设备并显示数值给用户。

GPRS数据传输模块6的型号为SIM800A，具有性能强大、功耗低、供电范围宽（3.2-4.8V）的优点。GPRS数据传输模块6将单片机1检测的数据值即pH值、温度、湿度、浑浊度传给应用于远程的PC机上并显示数值给用户，实现远程数据的监控，并保存水质数据，便于以后研究所用。pH值传感器2、温湿度传感器3、浊度传感器4作为监控水域的终端节点，数据传输采用无线传输方式，省去布线和安装节点的人力负担，并通过无线传输实时查看每个传感器节点数据。

实施例

水质环境监测装置用于水禽养殖监测系统，水禽养殖监测系统包括终端节点和上位机。终端节点由pH值传感器2、温湿度传感器3和浊度传感器4组成，通过pH值传感器2、温湿度传感器3和浊度传感器4获取水质的实时数据，单片机1通过蓝牙发送模块5和GPRS数据传输模块6传输数据至上位机；上位机由基于PC机的远程上位机和基于移动客服端的近程上位机组成。上位机读取后台数据库数据显示在PC机上，远程上位机监测到终端节点的工作数据如图4所示；近程上位机近程的监测到终端节点的工作数据，便于养殖户观察，如图5和图6所示。水禽养殖监测系统能够更好实现对于水体的实时监控，养殖户既能在监控终端节点附近实时观察水质状况，也能在远程监控数据，并保存水质数据，便于以后研究所用，如图3所示。

传统的水质监测系统普遍存在许多缺陷，例如不能持续的在线监测水质情况、数据的误差大、监测过程繁琐需要人类的大量参与。水质环境监测装置能实时的监测水质的各种关键数据，并能实时反馈给养殖户，有利于养殖户精准的监测到水质数据。

需要说明的是，在本实用新型中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.水质环境监测装置，其特征在于，由单片机（1）、pH值传感器（2）、温湿度传感器（3）、浊度传感器（4）、蓝牙发送模块（5）、GPRS数据传输模块（6）组成；

单片机（1）分别与pH值传感器（2）、温湿度传感器（3）、浊度传感器（4）单向信号连接，单片机（1）与蓝牙发送模块（5）和GPRS数据传输模块（6）双向信号连接，单片机（1）、pH值传感器（2）、温湿度传感器（3）、浊度传感器（4）、蓝牙发送模块（5）、GPRS数据传输模块（6）均与电源连接，蓝牙发送模块（5）、GPRS数据传输模块（6）均与终端设备连接；pH值传感器（2）的引脚21与电源、电阻R1的一端连接，引脚22与电阻R1的另一端、单片机（1）的引脚P1.0连接，pH值传感器（2）的引脚23与引脚24均接地；温湿度传感器（3）的引脚31与电源连接，引脚32与单片机（1）的引脚P0.0连接，引脚33为空脚，为悬空状态，引脚34接地；浊度传感器（4）的引脚41与电源连接，引脚42与单片机（1）的引脚P1.1连接，引脚43接地；蓝牙发送模块（5）的TxD脚即数据发送脚与单片机（1）的引脚P3.0连接，蓝牙发送模块（5）的RxD脚即数据接收脚与单片机（1）的引脚P3.1连接，蓝牙发送模块（5）的VC-C脚与电源连接，蓝牙发送模块（5）的GND脚接地；GPRS数据传输模块（6）的T-TX脚即数据发送脚与单片机（1）的引脚P1.2连接，GPRS数据传输模块（6）的T-RX脚即数据接收脚与单片机（1）的引脚P1.3连接，GPRS数据传输模块（6）的V-MCU脚与电源连接，GPRS数据传输模块（6）的GND脚接地。

2.根据权利要求1所述的水质环境监测装置，其特征在于，所述单片机（1）的型号为STC12C5A60S2。

3.根据权利要求1所述的水质环境监测装置，其特征在于，所述pH值传感器（2）的型号为LOGOELE。

4.根据权利要求1所述的水质环境监测装置，其特征在于，所述温湿度传感器（3）的型号为DHT11。

5.根据权利要求1所述的水质环境监测装置，其特征在于，所述浊度传感器（4）的型号是GE_TS。

6.根据权利要求1所述的水质环境监测装置，其特征在于，所述蓝牙发送模块（5）的型号为REALPLAY的HC-06。

7.根据权利要求1所述的水质环境监测装置，其特征在于，所述GPRS数据传输模块（6）的型号为SIM800A。