CN211785514U - 一种基于nb-iot的仿生鱼水质检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于NB‑IOT的仿生鱼水质检测系统，包括基站、服务器、手持式终端、以及仿生鱼水质检测装置，基站用于接收水质检测装置上传数据以及服务器下发指令，服务器用于接收基站发送的数据并分析处理，手持式终端通过NB‑IOT模块分别与基站和水质检测装置连接；水质检测装置外观为鱼形，鱼眼处设有按键开关，鱼嘴处向外延伸设有检测探头，鱼鳍处设有天线，鱼鳃处设有照明指示灯；水质检测装置内部包括主控模块，主控模块分别连接有水草检测模块、按键模块、指示灯模块、溶解氧传感模块、PH传感器模块、NB‑IOT模块、温度传感器模块，水草检测模块采用在线叶绿素a传感器。本实用新型检测指标全面，快捷高效。
Description
技术领域
本实用新型涉及水质检测技术领域，具体涉及一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统。
背景技术
水是生命之源，人类在生活和生产活动中都离不开水，水质的优劣与人类健康密切相关，也时刻关系着水下生物的生存。随着社会经济发展、科学进步和人民生活水平的提高，人们对水质要求不断提高，水质标准也相应地不断发展和完善。由于水质标准的制定与人们的生活习惯、文化、经济条件、科学技术发展水平、水资源及其水质现状等多种因素有关，不仅各国之间，而且同一国家的不同地区之间，对水质的要求都存在着差异。为了保护水资源，需要监测水质的情况，以维护生态系统的稳定性，因此需采取有效的检测水质措施。
传统水质的检测，往往需要预先提取水样，然后在实验室里对水质成分进行检测分析，无法及时得到检测结果，已然无法满足当今快节奏的需求。随着我国科技的不断发展，便携式水质检测设备层出不穷，虽然能实现现场检测，但有些检测指标并不全面，检测装置结构复杂，检测数据的反馈和处理上也不高效。有鉴于此，本案由此而生。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，能够现场完成水质多指标数据的检测，结构简单，操作方便，检测数据反馈及时。
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，包括基站、服务器、手持式终端、以及放置在水下的仿生鱼水质检测装置，基站用于接收水质检测装置上传数据以及服务器下发指令，服务器用于接收基站发送的数据并分析处理，手持式终端通过NB-IOT模块分别与基站和水质检测装置连接；水质检测装置外观为鱼形，鱼眼处设有按键开关，鱼嘴处向外延伸设有检测探头，鱼鳍处设有天线，鱼鳃处设有照明指示灯；水质检测装置内部包括主控模块以及供电模块，主控模块分别连接有水草检测模块、按键模块、指示灯模块、溶解氧传感模块、PH传感器模块、NB-IOT模块、温度传感器模块，水草检测模块采用在线叶绿素a传感器。
所述主控模块采用STM32芯片。
所述水草检测模块采用HLR-515-A芯片。
所述PH传感器模块采用S8000传感器模块。
所述供电模块使用LM2596芯片。
所述溶解氧传感模块使用OOS61芯片。
所述NB-IOT模块采用BC95-B5 JC NB-IoT芯片。
所述温度传感器模块采用LM35DZ芯片。
所述PH传感器模块与PH传感器开关连接，NB-IOT模块与NB-IOT开关连接，温度传感器模块与温度传感器开关连接。
本实用新型可直接将仿生鱼检测装置投入想要检测的水域，通过NB-IOT模块连接仿生鱼水质检测设备获取水下基本信息、通过温度传感器模块获取水下温度信息、通过水草检测模块获取水下水草的密度信息、通过PH传感器获取水的PH值信息、通过溶解氧传感器获取水中所溶解氧气的信息。手持式终端通过NB-IOT通信模块接收水质信息和水质异常状态信息，警示提醒水质检测员。水质检测员可直接通过手持式终端查看水质异常信息的指标，也可通过手持式终端控制水质检测装置工作。本实用新型结构简单且使用方便，能够快速且有效的完成水质检测，检测数据及时上传服务器远程监控，而且在当水质异常时可及时提醒水质检测员，减少劣质水产生的一系列不可抗因素带来的附加结果，达到水质利用的高效性和经济性。
附图说明
图1为本实用新型水质检测系统整体框图；
图2为仿生鱼水质检测装置外观示意图；
图3为仿生鱼水质检测装置内部结构示意图；
图4为仿生鱼水质检测装置硬件结构框图。
标号说明：
图中：1-仿生鱼水质检测装置，2-基站，3-服务器，4-手持式终端，5-检测水质探头，6-按键开关，7-天线，8-照明指示灯，9-PH值传感器模块，10-水草检测模块，11-主控模块，12-NB-IOT模块，13-溶解氧传感器模块，14-温度传感器模块，15-供电模块，16-PH传感器开关，17-NB-IOT开关，18-温度传感器开关。
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。
本实施例公开一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，如图1至图4所示，包括基站2、服务器3、手持式终端4、以及放置在水下的仿生鱼水质检测装置1。基站2用于接收水质检测装置1上传数据以及接收服务器3下发指令，服务器3用于接收基站2发送的数据并分析处理，手持式终端4通过NB-IOT模块12分别与基站2和水质检测装置1连接。
水质检测装置1外观为鱼形，鱼眼处设有控制水质检测装置开关的按键开关6，鱼嘴处向外延伸并在端部安装检测探头5，鱼鳍处设有天线7，鱼鳃处设有照明指示灯8。水质检测装置1内部设有主控模块11以及给各个模块供电的供电模块15。主控模块11分别连接有水草检测模块10、按键模块、指示灯模块、溶解氧传感模块13、PH传感器模块9、NB-IOT模块12、温度传感器模块14，PH传感器模块9与PH传感器开关16连接，NB-IOT模块12与NB-IOT开关17连接，温度传感器模块14与温度传感器开关18连接。
其中，仿生鱼水质检测装置1的主控模块11采用STM32芯片。STM32芯片采用2个12位的us级的AD转换器(16通道)：AD测量范围：0-3.6V。双采样和保持能力。片上集成一个温度传感器。最多高达112个的快速IO端口：根据型号的不同，有26，37，51，80，和112的IO端口，所有的端口都可以映射到16个外部中断向量。除了模拟输入，所有的都可以接受5V以内的输入。
仿生鱼水质检测装置1的水草检测模块10采用在线叶绿素a传感器，如HLR-515-A芯片。HLR-515-A芯片采用荧光法原理，根据叶绿素的荧光特性，通过高能LED激发所释放出的荧光强度来计算叶绿素a的含量。叶绿素传感器采用光纤式结构，具有出色的重复性和稳定性，不易受环境光的影响。数字传感器，RS-485输出，支持MODBUS，带自动清洁刷，防止沾污，消除气泡直接测量，比传统分析方法更简便可在线连续监测，实时掌控水质动态。
仿生鱼水质检测装置1的PH传感器模块9采用S8000传感器模块，采用ERP技术提高电极的寿命。该PH值传感器模块可以直接输出0～5V或0～3V模拟电压信号，精度较高，并附带带温度补偿。
仿生鱼水质检测装置1的溶解氧传感模块13采用OOS61芯片。OOS61芯片是德国仪器AMER无膜荧光法溶解氧，采用光学技术维护量小，可以与经过测试的OOS31和OOM2x3W进行兼容。该传感器带有数字信号处理，EMC防护等级较高，稳定性能较好。具有只能自监测功能保证测量值，无流量要求一般能在静止的水中进行测量。
供电模块15使用LM2596芯片。LM2596是德州仪器(TI)生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器(150KHZ)和基准稳压器(1.23v)，并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。
仿生鱼水质检测装置1的NB-IOT模块12采用BC95-B5 JC NB-IoT芯片。BC95-B5 JCNB-IoT芯片采用更易于焊接的LCC封装，可通过标准SMT设备实现模块的快速生产，为客户提供可靠的连接方式，特别适合自动化、大规模、低成本的现代化生产方式。SMT贴片技术也使BC95具有高可靠性，以满足复杂环境下的应用需求。凭借紧凑的尺寸、超低功耗和超宽工作温度范围，BC95成为M2M应用领域的理想选择，用于环境监测，可以提供完善的短信和数据传输服务。
温度传感器模块14采用LM35DZ芯片。LM35DZ芯片其输出电压为摄氏温标。LM35DZ是一种得到广泛使用的温度传感器。具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。
本实用新型的工作流程如下：首先，系统初次启动后，通过NB-IOT模块12进行联网，选择匹配的控制协议，连接附近基站2。当要进行水质检测时，将仿生鱼水质检测装置1上的按键开关6按下并投入水中。其次，水质检测员通过手持式终端4连接仿生鱼水质检测装置1，连接成功后便可利用仿生鱼水质检测装置1来进行水质检测。通过温度传感器模块14获取水下的温度，通过PH传感器模块9获取水下的PH值，通过水草检测模块10获取水下水草的密度，通过溶解氧传感器13获取水下的氧浓度信息，采集多样指标进行监测。接着，如果NB-IOT模块12将所需的反馈信息通过基站2传输到服务器3，并将结果直接显示在手持式终端4的液晶屏上。当温度、PH值、水草密度或者溶解氧浓度这些数据的值出现问题时，反馈信息到手持式终端4并触发警报。最后当水质检测完毕后，通过手持式终端4对该仿生鱼水质检测装置1进行关闭的操作。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，其特征在于：包括基站、服务器、手持式终端、以及放置在水下的仿生鱼水质检测装置，基站用于接收水质检测装置上传数据以及服务器下发指令，服务器用于接收基站发送的数据并分析处理，手持式终端通过NB-IOT模块分别与基站和水质检测装置连接；水质检测装置外观为鱼形，鱼眼处设有按键开关，鱼嘴处向外延伸设有检测探头，鱼鳍处设有天线，鱼鳃处设有照明指示灯；水质检测装置内部包括主控模块以及供电模块，主控模块分别连接有水草检测模块、按键模块、指示灯模块、溶解氧传感模块、PH传感器模块、NB-IOT模块、温度传感器模块，水草检测模块采用在线叶绿素a传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，其特征在于：所述主控模块采用STM32芯片。
3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，其特征在于：所述水草检测模块采用HLR-515-A芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，其特征在于：所述PH传感器模块采用S8000传感器模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，其特征在于：所述供电模块使用LM2596芯片。
6.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，其特征在于：所述溶解氧传感模块使用OOS61芯片。
7.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，其特征在于：所述NB-IOT模块采用BC95-B5 JC NB-IoT芯片。
8.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，其特征在于：所述温度传感器模块采用LM35DZ芯片。
9.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的仿生鱼水质检测系统，其特征在于：所述PH传感器模块与PH传感器开关连接，NB-IOT模块与NB-IOT开关连接，温度传感器模块与温度传感器开关连接。
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| CN113341086A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-03 | 汇明科技(江苏)有限公司 | 一种生态环境水质检测方法 |
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