一种物联网多参数水质在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种物联网多参数水质在线监测系统，该监测系统包括多个水质检测网关、本地服务器、云端服务器以及智能手机，每个水质检测网关均连接多个总线型水质传感模块和多个无线型水质传感模块；每个水质检测网关分别通过以太网与本地服务器相连，通过无线广域网与云端服务器相连，通过蓝牙与智能手机相连，通过RS485总线与所述总线型水质传感模块相连，通过无线传感网络WSN与所述无线型水质传感模块相连；每个总线型水质传感模块和无线型水质传感模块均连接多种参数水质传感器。该监测系统的水质检测网关通过RS485现场总线和WSN无线传感两种方式连接水质传感器，能通过进行多种方式查询数据和配置系统参数，使用灵活便捷。

【技术实现步骤摘要】
一种物联网多参数水质在线监测系统
本技术涉及多参数水质测量及通讯
，特别是一种物联网多参数水质在线监测系统。
技术介绍
水质监测比较常见的方式是采用便携式单参数检测仪，由检测人员携带到现场进行水质监测，根据监测参数的种类携带多个设备进行检测。由于各个检测设备都独立的存在，不利于大规模组网测量，而且这种检测方法需要将不同设备检测到的数据进行人工汇总，必然造成检测过程中人力物力的浪费。采用网络化监测是一种有效的解决方案，将多个配备水质参数传感器的无线检测节点，配合一个网关节点使用，检测节点定期地采集水体信号，网关节点进行汇总。例如公布号CN107132329A公开了一种LoRaWAN多参数水质在线监测系统及方法，通过组建短距离LoRa网络采集水体参数，集中由LoRa网关进行参数补偿的方式对多种水质参数在线检测及远程传输。公布号CN107167461A公开了一种基于物联网的水体溶解氧自动化监测方法，通过集成无线发送模块的方法实现水体溶解氧监测。公布号CN106840274A公开了一种基于LTE_Cat-M1的在线水质监测装置及其使用方法，通过LETCat-M1通信模组实现电导率、溶解氧、pH值水质参数的远程传输。这些方法解决了水质监测的无线传输问题，但是存在应用场景受限、传感器类型和数量不易调整等弊端，也不能满足较大水面监测需求。尤其河面宽度较大或者湖面离岸较远点位测量水质参数时，不便铺设线缆，因此需要一种新型的水质监测系统。
技术实现思路
本技术针对上述技术问题做出改进，提出一种物联网多参数水质在线监测系统。该监测系统的水质检测网关通过RS485现场总线和WSN无线传感两种方式连接水质传感器，既可以通过RS485有线方式级联多种传感模块，也可以通过WSN无线方式扩展监测区域；在河道或湖面中心处采用蓄电池供电或太阳能供电，以低功耗WSN无线方式将水质参数传输到岸边附近安置的水质检测网关，同时水质检测网关以有线方式监测邻近区域水质参数；通过本地服务器、远程服务器和智能手机应用软件多种方式查询数据和配置系统参数，使用灵活便捷。本技术采用的技术方案是：一种物联网多参数水质在线监测系统，其特征在于，该监测系统包括多个水质检测网关、本地服务器、云端服务器以及智能手机，每个水质检测网关均连接多个总线型水质传感模块和多个无线型水质传感模块；每个水质检测网关分别通过以太网与本地服务器相连，通过无线广域网WWAN与云端服务器相连，通过蓝牙与智能手机相连，通过RS485总线与所述总线型水质传感模块相连，通过无线传感网络WSN与所述无线型水质传感模块相连；每个总线型水质传感模块和无线型水质传感模块均连接多种参数水质传感器，所述多种参数水质传感器包括深度深度传感器、水温传感器、pH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器和浑浊度传感器；所述本地服务器、云端服务器和智能手机都能进行多参数水质在线监测系统监测数据的存储与显示，并能进行监测系统的校准与设置；总线型水质传感模块持续采集临近区域水质参数，无线型水质传感模块按需采集扩展区域水质参数，将采集的水质参数数据通过WWAN模块上传到云端服务器、通过以太网接口保存在本地服务器、通过蓝牙支持智能手机查询和参数配置；所述无线型水质传感模块采用蓄电池供电或太阳能供电。一种物联网多参数水质在线监测实现方法，该方法使用上述的物联网多参数水质在线监测系统，其特征在于，该方法的步骤是：S11：水质检测网关上电自检，设定RS485总线轮询周期T1，设定WSN模块轮询周期T2，设定以太网接口轮询周期T3，设定WWAN模块轮询周期T4，设定蓝牙模组中断监听模式；S12：按T1周期轮询RS485总线型水质传感模块，获取临近区域水质参数；S13：按T2周期控制WSN模块轮询无线型水质传感器模块，获取扩展区域水质参数；S14：按T3周期通过以太网向本地服务器存储水质参数，并接收本地服务器命令；S15：按T4周期通过WWAN模块向云端服务器上传水质参数，并接收云端服务器命令；S16：如果有蓝牙模组请求，进行响应；S17：处理本地服务器、云端服务器和蓝牙模组接收到的命令，调整系统参数，返回S12执行。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1.水质传感模块分为总线型水质传感模块和无线型水质传感模块，支持RS485有线和WSN无线两种方式，便于使用者根据实际需要轻松扩展监测区域。2.水质检测网关和水质传感模块之间的通讯采用工业控制中常用的Modbus协议和4～24mA两种接口方式，易于扩展检测节点的数量，同时避免了使用自定义协议造成的系统不兼容问题。3.水质检测网关采用一款高性能、高数据传输速率、内置存储单元的ARM内核微处理器，在线分析水质，调整轮询周期，也便于后期对产品升级时加入数据处理算法。4.本技术监测系统支持本地服务器、云端服务器和蓝牙智能手机应用软件等多种方式配置，使用灵活便捷，能满足多种场合需求。5.本技术实现方法中S12按T1周期轮询，S13按T2周期轮询，同时在步骤S18中根据水质情况在线调整T1和T2。可以根据水质变化情况调整传感采集周期，如果水质平稳，可以按已设定周期采集；如果水质变化明显，增大采集频率。综上，本技术中水质检测网关通过RS485总线连接总线型水质传感模块、通过WSN模块连接无线型水质传感模块采集多种水体参数，通过WWAN连接云端服务器、通过以太网连接本地服务器、通过蓝牙连接手机应用程序多种方式进行水质数据存储和查询以及参数配置。整个系统通过WSN和RS485两种方式便于扩展水质检测参数和功能，便于传感器多样化，传感器接口为0～24mA范围内，兼容性更好，支持不同应用场所扩展不同类型的水质传感器和人机接口设备，使用灵活方便，可用于多种参数水质监测场合。附图说明图1为本技术实施例的系统结构框图。图2为本技术实施例的水质检测网关的结构框图。图3为本技术实施例的总线型水质传感模块的结构框图。图4为本技术实施例的无线型水质传感模块的结构框图。图中，1.水质检测网关、2.总线型水质传感模块、3.无线型水质传感模块、4.本地服务器、5.云端服务器、6.智能手机；10.第一嵌入式控制器、11.以太网接口、12.WWAN模块、13.蓝牙模块、14.RS485接口、15.第一隔离稳压电路、16.WSN模块、17.供电单元；18.第二嵌入式控制器、19.SPI隔离电路、20.模数转换电路、21.信号调理电路、22.第二隔离稳压电路；24.温度传感器、25.pH传感器、26.溶解氧传感器、27.电导率传感器、28.浑浊度传感器、29.深度传感器。具体实施方式下面结合实施例及附图进一步解释本技术，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。见图1，并结合图2、图3和图4所示，本技术一种物联网多参数水质在线监测系统，该监测系统包括水质检测网关1、一个或多个总线型水质传感模块2、一个或多个无线型水质传感模块3、本地服务器4、云端服务器5以及智能手机6；在本实施例中，所述水质检测网关通过以太网与本地服务器相连，通过无线广域网WWAN与云端服务器相连，通过蓝牙与智能手机相连，通过RS485总线与总线型水质传感模块相连，通过无线传感网络WSN与多个无线型水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物联网多参数水质在线监测系统，其特征在于，该监测系统包括多个水质检测网关、本地服务器、云端服务器以及智能手机，每个水质检测网关均连接多个总线型水质传感模块和多个无线型水质传感模块；每个水质检测网关分别通过以太网与本地服务器相连，通过无线广域网WWAN与云端服务器相连，通过蓝牙与智能手机相连，通过RS485总线与所述总线型水质传感模块相连，通过无线传感网络WSN与所述无线型水质传感模块相连；每个总线型水质传感模块和无线型水质传感模块均连接多种参数水质传感器，所述多种参数水质传感器包括深度深度传感器、水温传感器、pH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器和浑浊度传感器；总线型水质传感模块持续采集临近区域水质参数，无线型水质传感模块按需采集扩展区域水质参数；所述无线型水质传感模块采用蓄电池供电或太阳能供电。

【技术特征摘要】
1.一种物联网多参数水质在线监测系统，其特征在于，该监测系统包括多个水质检测网关、本地服务器、云端服务器以及智能手机，每个水质检测网关均连接多个总线型水质传感模块和多个无线型水质传感模块；每个水质检测网关分别通过以太网与本地服务器相连，通过无线广域网WWAN与云端服务器相连，通过蓝牙与智能手机相连，通过RS485总线与所述总线型水质传感模块相连，通过无线传感网络WSN与所述无线型水质传感模块相连；每个总线型水质传感模块和无线型水质传感模块均连接多种参数水质传感器，所述多种参数水质传感器包括深度深度传感器、水温传感器、pH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器和浑浊度传感器；总线型水质传感模块持续采集临近区域水质参数，无线型水质传感模块按需采集扩展区域水质参数；所述无线型水质传感模块采用蓄电池供电或太阳能供电。2.根据权利要求1所述的一种物联网多参数水质在线监测系统，其特征在于，所述水质检测网关包括第一嵌入式控制器、用于连接本地服务器的以太网接口、用于连接云端服务器的WWAN模块、用于连接智能手机的蓝牙模块、用于连接总线型水质传感模块的RS485接口、用于连接无线型水质传感模块的WSN模块、用于将24V直流电压转换为输出为3.3V的直流电压的第一隔离稳压电路和供电单元；所述供电单元为所述RS485接口供电，经过第一隔离稳压电路为第一嵌入式控制器供电，所述嵌入式控制器为以太网接口、所述WWAN模块蓝牙模块、所述WSN模块供电；第一嵌入式控制器与以太网接口、WWAN模块、蓝牙模块、RS485接口、第一隔离稳压电路、WSN模块分别进行双向通信。3.根据权利要求2所述的一种物联网多参数水质在线监测系统，其特征在于，所述总线型水质传感模块包括第二嵌入式控制器、SPI隔离电路、模数转换电路、信号调理电路、RS485接口和用于将24V直流电压转换为3.3V直流电压及9V直流电压的第二隔离稳压电路；所述信号调理电路分别连接深度传感器、温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：范书瑞，蔡向科，贾雅亭，高振斌，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12