一种自给型水质重金属含量智能监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自给型水质重金属含量智能监控系统，包含监控终端、汇聚节点和由多个用于水质检测的数据采集终端构成的无线传感器网络，所述数据采集终端通过汇聚节点连接监控终端，所述数据采集终端包含离子浓度检测模块、模数转换器、放大电路模块、数据处理模块、无线传输模块和供电模块，发明专利技术通过无线传感器网路实时采集工业水质的各项参数，其具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点，将无线传感器网络引入工业水质监测系统，充分发挥无线传感器网络的优点，通过实时对环境的监测给社区居民提供方便。

Self contained intelligent monitoring system for heavy metal content in water quality

The invention discloses a self-sufficient water content of heavy metals in intelligent monitoring system, including monitoring terminal, sink node and a wireless sensor network for data acquisition terminal water quality testing form, the data acquisition terminal is connected through the sink node monitoring terminal, the data acquisition terminal comprises an ion concentration detection module, analog-to-digital converter, amplifying circuit module, data processing module, wireless transmission module and power supply module, the invention of the parameters of the wireless sensor network real-time acquisition of industrial water, which has the advantages of low cost, small volume, convenient and flexible networking, wireless sensor network is introduced into industrial water quality monitoring system, give full play to the advantages of wireless sensor network, by monitoring in real time on the environment to the community residents to provide convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种自给型水质重金属含量智能监控系统
本专利技术属于自动检测控制领域，尤其涉及一种自给型水质重金属含量智能监控系统。
技术介绍
农用土壤是受人类活动强烈影响的一类特殊土壤，其环境质量与人们的身体健康密切相关。土壤污染源主要来自工业“三废”和农药、化肥的大量使用，污染物可通过灌溉水进人土壤，也可通过大气污染、空中的颗粒物(含重金属和致癌物质等)干湿沉降造成土壤污染，随着时间的推移，农田表层土壤铅、铜、锌、汞等重金属含量有增加的趋势。由于农作物的吸收作用，重金属元素从土壤中迁移转化到农作物根茎叶及果实中去，从而连带造成农作物的重金属污染，危及人们的健康水平。因此，如何快速而又简便地实现蔬菜生产基地土壤重金属含量的在线测量成为了一个至关重要的现实问题。例如申请号为“201320688736.3”的一种区域水环境重金属监测系统，该系统包括监测管理系统和经GPRS与之相联的多个监测终端。监测管理系统中心处理器连接数据收发、数据分析处理和数据库管理模块，还连接显示器/用户终端，数据收发模块连接存储各监测终端的GPS、GIS以及相关重金属浓度的数据库。各监测终端的主控模块包括嵌入式处理器及时钟和GPRS子模块，检测模块包括温度传感器和重金属电化学传感器阵列。运行时监测终端所测水环境的温度和重金属浓度发送到监测管理系统存储并显示。数据分析处理模块将其与标准值和历史数据对比，当为污染水质或某种重金属浓度突升则报警。该系统在检测精度和方式上有待进一步提升。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供了一种自给型水质重金属含量智能监控系统。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种自给型水质重金属含量智能监控系统，包含监控终端、汇聚节点和由多个用于水质检测的数据采集终端构成的无线传感器网络，所述数据采集终端通过汇聚节点连接监控终端，所述数据采集终端包含离子浓度检测模块、模数转换器、放大电路模块、数据处理模块、无线传输模块、供电模块，所述无线传输模块包含控制器和射频发射器，所述离子浓度检测模块依次通过模数转换器、放大电路模块连接数据处理模块，所述供电模块连接数据处理模块，所述数据处理模块通过控制器连接射频发射器，所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。作为本专利技术一种自给型水质重金属含量智能监控系统的进一步优选方案，所述监控终端包含微控制器模块以及分别与其连接的射频收发器、显示模块、数据存储模块、时钟模块、报警模块。作为本专利技术一种自给型水质重金属含量智能监控系统的进一步优选方案，所述数据处理模块和微控制器模块均采用芯片型号为SPCE061A的微处理器。作为本专利技术一种自给型水质重金属含量智能监控系统的进一步优选方案，所述离子浓度检测模块采用电化学传感器。作为本专利技术一种自给型水质重金属含量智能监控系统的进一步优选方案，所述报警模块采用声光报警模块。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术通过无线传感器网路实时采集工业水质的各项参数，其具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点，将无线传感器网络引入工业水质监测系统，充分发挥无线传感器网络的优点，通过实时对环境的监测给社区居民提供方便；2、能够利用电势测定法的电化学响应性能，并结合一元线性回归建立电极电势与离子浓度的数学模型，实现了对重金属离子浓度的测量、显示和存储；3、本专利技术利用无线射频收发器，完成有效的智能化远程监控，有效的提高了工业水质的检测精度。具体实施方式下面对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：一种自给型水质重金属含量智能监控系统，包含监控终端、汇聚节点和由多个用于水质检测的数据采集终端构成的无线传感器网络，所述数据采集终端通过汇聚节点连接监控终端，所述数据采集终端包含离子浓度检测模块、模数转换器、放大电路模块、数据处理模块、无线传输模块、供电模块，所述无线传输模块包含控制器和射频发射器，所述离子浓度检测模块依次通过模数转换器、放大电路模块连接数据处理模块，所述供电模块连接数据处理模块，所述数据处理模块通过控制器连接射频发射器，所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间；所述离子浓度检测模块用于对汞离子电极产生的模拟电压信号进行采集；所述放大电路模块用于将模拟电压信号进行放大处理；所述模数转换器用于将放大后的模拟电压信号转化成数字信号，进而上传至数据处理模块；所述数据处理模块用于根据接收的数字信号进行计算处理得出待测水质的重金属含量；所述无线传输模块用于将微控制器模块计算出的重金属含量传输至远程监控终端；所述射频收发器用于识别接收数据传输模块传输的重金属含量同时传输至微控制器模块；所述显示模块用于实时显示控制器模块接收的重金属含量；所述数据存储模块用于实时存储控制器模块接收的重金属含量。所述监控终端包含微控制器模块以及分别与其连接的射频收发器、显示模块、数据存储模块、时钟模块、报警模块。离子浓度检测模块的原理：离子选择性电极是一种电势型电化学传感器，离子选择性电极的关键部分是离子选择膜，在离子选择膜上不会发生电子得失，但由于存在离子浓度差异，在离子选择膜的两侧表面上会发生离子交换。其中，所述离子浓度检测模块采用电化学传感器，所述报警模块采用声光报警模块。本专利技术采用了高性能的微处理器SPCE061A为核心经过实际测试，该系统具有较强的网络通信能力、高实时性、通信快速可靠的特点，具有很高的实用价值；SPCE061A微处理器是凌阳科技公司所生产的16位μ'nSPTM微处理器，内部采用总线结构。主要参数有：工作电压(CPU)VDD为2．4～3．6V，(I／O)VDDH为2．4～5．5V；时钟：0．32～49．152MHz；内置2KBSRAM和32KBFLASH；2个16位可编程定时器／计数器(可自动预置初始计数值)；2个10位DAC(数／模转换)输出通道；32位I／O位通用可编程输入／输出端口；14个中断源可来自定时器A／B时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能，内置在线仿真电路ICE接口，具有保密能力，具有WatchDog功能，μ'nSPTM的指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能。SPCE061A具有很高的计算速度，这对于实时操作系统是极为重要的。对于SPCE061A，传统的微处理器硬件和软件的开发已被简化，不再需要在线仿真。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自给型水质重金属含量智能监控系统，其特征在于：包含监控终端、汇聚节点和由多个用于水质检测的数据采集终端构成的无线传感器网络，所述数据采集终端通过汇聚节点连接监控终端，所述数据采集终端包含离子浓度检测模块、模数转换器、放大电路模块、数据处理模块、无线传输模块、供电模块，所述无线传输模块包含控制器和射频发射器，所述离子浓度检测模块依次通过模数转换器、放大电路模块连接数据处理模块，所述供电模块连接数据处理模块，所述数据处理模块通过控制器连接射频发射器，所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。

【技术特征摘要】
1.一种自给型水质重金属含量智能监控系统，其特征在于：包含监控终端、汇聚节点和由多个用于水质检测的数据采集终端构成的无线传感器网络，所述数据采集终端通过汇聚节点连接监控终端，所述数据采集终端包含离子浓度检测模块、模数转换器、放大电路模块、数据处理模块、无线传输模块、供电模块，所述无线传输模块包含控制器和射频发射器，所述离子浓度检测模块依次通过模数转换器、放大电路模块连接数据处理模块，所述供电模块连接数据处理模块，所述数据处理模块通过控制器连接射频发射器，所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、...

【专利技术属性】
技术研发人员：范磊，
申请(专利权)人：江苏智石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32