一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术设计了一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置，属于实时嵌入式监测控制技术领域。本实用新型专利技术包括PH传感器模块、温度传感器模块、超声波传感器模块、水流发电机械模块、储电电路模块、中央控制模块、无线传输模块以及声光报警器模块。本实用新型专利技术技术实现简单，操作方便，并且传感器稳点性好，价格低廉，受外在条件影响小。本装置能借助环境因素自行供电，节约环保，安全可靠，具有非常深远的市场前景与实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置
本技术涉及一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置，属于实时嵌入式监测控制

技术介绍
随着社会经济的发展，水环境污染的问题越来越严重，同时长久以来水情水位监测一直是水文、水利部门的重要课题。能够及时的发现事故苗头，防患于未然，水位监测装置将会发挥巨大的作用。传统的水质与水位监测装置存在数据采集不及时，测量不精确等问题。一方面无法保证信息的实时传输，另一方面在设备的供电，以及监测信息提取方面都存在很大的问题。
技术实现思路
本技术提供了一种基于LoRa的自发电的水质水位实时监测装置，通过该装置能够对大小河流的水质与水位进行监测，获取水情信息，同时装置可以通过水流进行发电并储存起来，用来满足装置的正常运作，监测的数据可以通过无线模块实时的发射到服务器端，这大大提高了有关部门的工作效率，保证了水质水位监测的实时性与准确性。本技术技术方案是：一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置，包括水上密封壳体1和水下密封壳体2；所述水上密封壳体1上设有中央控制模块3及与中央控制模块3连接的无线传输模块4、超声波传感器模块5和声光报警器模块6；所述水下密封壳体2上设有进水口7、出水口8、叶片式涡轮发电机Ⅰ9、储电电路模块10、叶片式涡轮发电机Ⅱ11、PH传感器模块12、温度传感器模块13，水下密封壳体2与水上密封壳体1通过连接杆14连接，PH传感器模块12、温度传感器模块13均与中央控制模块3连接，叶片式涡轮发电机Ⅰ9和叶片式涡轮发电机Ⅱ11均与储电电路模块10的输入端连接，储电电路模块10的输出端分别与中央控制模块3、无线传输模块4、超声波传感器模块5和声光报警器模块6、PH传感器模块12、温度传感器模块13连接。进一步地，所述中央控制模块3包括芯片STC12C5A6052、晶振电路和复位电路,其中芯片STC12C5A6052的P0.0-P0.3分别与PH传感器模块12、温度传感器13、声光报警器模块6和超声波传感器模块5的超声波发射电路相连，P3.2管脚与超声波传感器模块5的超声波接收电路相连，XTAL1与XTAL2管脚连接晶振电路，P4.7管脚连接复位电路，VCC管脚与储电电路模块10相连，GND管脚接地，P2.0-P2.3连接无线传输模块4；其中晶振电路包括电容C2、C3，晶振Y1，电容C2、C3的一端分别与晶振Y1的一段相连，另一端接地，晶振Y1的一端连接芯片STC12C5A6052的XTAL1管脚，另一端连接芯片STC12C5A6052的XTAL2管脚；其中复位电路包括电容C1、开关K1和电阻R1，R1一端连接开关，一端接地，开关两端分别与电容C1连接，电容C1一端连接VCC，一端连接芯片STC12C5A6052的P4.7管脚。进一步地，所述超声波传感器模块5包括超声波发射电路与超声波接收电路，其中超声波发射电路包括超声波发射器SPK1，电阻R2、电阻R3、电阻R4，三极管Q1，电容C4，超声波发射器SPK1与电阻R3两端连接，电阻R3的一端与电阻R2连接，另一端接地，三极管Q1集电极与电阻R2一端连接，发射极接地，基极与电容C4连接，电容C4的另一端连接电阻R4，电阻R2另一端接电阻R4，电阻R4一端连接电源正极，另一端连接芯片STC12C5A6052的P0.3管脚；其中超声波接收电路包括超声波接收器SPK2，OPA27AAJ型运算放大器A1，OPA27AAJ型运算放大器A2，电容C5，电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10，超声波接收器SPK2一端连接电阻R5，另一端接地，电阻R5的另一端与运算放大器A1的管脚3连接，运算放大器A1的管脚7接电源正极，管脚4接电源负极，管脚2与电阻R8连接，管脚6与电容C5连接，电阻R8的另一端接地，电阻R6的一端与电阻R8连接，另一端与运算放大器A1的管脚6连接，电容C5的另一端与电阻R7连接，电阻R7的另一端连接运算放大器A2的管脚3，运算放大器A2的管脚7接电源正极，管脚4接电源负极，管脚2与电阻R10连接，管脚6与芯片STC12C5A6052的P3.3管脚连接，电阻R10的另一端接地，电阻R9的一端与电阻R10连接，另一端与运算放大器A2的管脚6连接。进一步地，所述声光报警器模块6包括蜂鸣器H1，电阻R11、R12，三极管Q2，二极管VD1，电阻R11的一端与芯片STC12C5A6052的P0.2管脚连接，另一端与三级管Q2的基极相连，三级管Q2的集电极接电源，三级管Q2的发射极与蜂鸣器H1和二极管VD1的正极端相连，蜂鸣器H1的输出端接地，二极管的负极端与电阻R12相连，电阻R12的另一端接地。进一步地，所述的PH传感器模块12包括电阻R13-电阻R21，变阻器R22，CA3140型运算放大器A3、CA3140型运算放大器A4、CA3140型运算放大器A5，电容C6，PH玻璃电极，PH参考电极，PH玻璃电极连接电阻R13的一端，电阻R13的另1一端连接CA3140型运算放大器A3的管脚2，CA3140型运算放大器A3的管脚7连接电源正极，管脚4连接电源负极，管脚6连接电阻R16和电阻R14的一端，管脚3与电阻R16的另一端连接，电阻R16的一端与电阻R14相连，另一端与电阻R17相连，电阻R17的一端与电容C6相连，另一端与电阻R18相连，电阻R18的另一端分别与电阻R19和CA3140型运算放大器A5的管脚3相连，同时也与电容C6的另一端相连，CA3140型运算放大器A5的管脚7连接电源正极，管脚4连接电源负极，管脚6连接电阻R21，管脚2连接电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接PH参考电极，电阻R21的另一端接地，同时也与CA3140型运算放大器A4的管脚2相连，放大器A4的管脚7接地，管脚4连接变阻器R22的滑片，管脚1连接变阻器R22的一端，管脚5连接变阻器R22的另一端，管脚6连接电阻R15的一端，管脚3连接电阻R15的另一端，电阻R15同时一端与R14连接，另一端与芯片STC12C5A6052的P0.0管脚连接。进一步地，所述的温度传感器模块13包括探头PT100，电阻R23、R24、R25、R26、R28、R29、R30、R31，变阻器R27，电容C7，TL062型放大器A6，双线探头PT100的一端接地，另一端与电阻R23连接，电阻R23的另一端连接电源正极，同时也连接电阻R24的一端，电阻R25的一端连接电阻R24，另一端接地，电阻R26的一端连接电阻R23，另一端连接变阻器R27，变阻器R27的另一端连接电阻R31，变阻器R27的滑片连接着电阻R28，电阻R28的另一端连接着TL062型放大器A6的管脚2，TL062型放大器A6的管脚8接电源正极，管脚4接电源负极，管脚1接电阻R31的另一端，同时也与芯片STC12C5A6052的P0.1管脚连接，管脚3连接电阻R30的一端，电阻R30的两端分别与电容C7的两端相连，电阻R29一端连接着电阻R25，另一端连接着电容C7，电容C7另一端接地。进一步地，所述的储电电路模块13包括发电机、整流电路、稳压电路，其中整流电路由变压线圈、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置，其特征在于：包括水上密封壳体（1）和水下密封壳体（2）；所述水上密封壳体（1）上设有中央控制模块（3）及与中央控制模块（3）连接的无线传输模块（4）、超声波传感器模块（5）和声光报警器模块（6）；所述水下密封壳体（2）上设有进水口（7）、出水口（8）、叶片式涡轮发电机Ⅰ（9）、储电电路模块（10）、叶片式涡轮发电机Ⅱ（11）、PH传感器模块（12）、温度传感器模块（13），水下密封壳体（2）与水上密封壳体（1）通过连接杆（14）连接，PH传感器模块（12）、温度传感器模块（13）均与中央控制模块（3）连接，叶片式涡轮发电机Ⅰ（9）和叶片式涡轮发电机Ⅱ（11）均与储电电路模块（10）的输入端连接，储电电路模块（10）的输出端分别与中央控制模块（3）、无线传输模块（4）、超声波传感器模块（5）和声光报警器模块（6）、PH传感器模块（12）、温度传感器模块（13）连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置，其特征在于：包括水上密封壳体（1）和水下密封壳体（2）；所述水上密封壳体（1）上设有中央控制模块（3）及与中央控制模块（3）连接的无线传输模块（4）、超声波传感器模块（5）和声光报警器模块（6）；所述水下密封壳体（2）上设有进水口（7）、出水口（8）、叶片式涡轮发电机Ⅰ（9）、储电电路模块（10）、叶片式涡轮发电机Ⅱ（11）、PH传感器模块（12）、温度传感器模块（13），水下密封壳体（2）与水上密封壳体（1）通过连接杆（14）连接，PH传感器模块（12）、温度传感器模块（13）均与中央控制模块（3）连接，叶片式涡轮发电机Ⅰ（9）和叶片式涡轮发电机Ⅱ（11）均与储电电路模块（10）的输入端连接，储电电路模块（10）的输出端分别与中央控制模块（3）、无线传输模块（4）、超声波传感器模块（5）和声光报警器模块（6）、PH传感器模块（12）、温度传感器模块（13）连接。2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置，其特征在于：所述中央控制模块（3）包括芯片STC12C5A6052、晶振电路和复位电路,其中芯片STC12C5A6052的P0.0-P0.3分别与PH传感器模块（12）、温度传感器模块（13）、声光报警器模块（6）和超声波传感器模块（5）的超声波发射电路相连，P3.2管脚与超声波传感器模块（5）的超声波接收电路相连，XTAL1与XTAL2管脚连接晶振电路，P4.7管脚连接复位电路，VCC管脚与储电电路模块（10）相连，GND管脚接地，P2.0-P2.3连接无线传输模块（4）；其中晶振电路包括电容C2、C3，晶振Y1，电容C2、C3的一端分别与晶振Y1的一段相连，另一端接地，晶振Y1的一端连接芯片STC12C5A6052的XTAL1管脚，另一端连接芯片STC12C5A6052的XTAL2管脚；其中复位电路包括电容C1、开关K1和电阻R1，R1一端连接开关，一端接地，开关两端分别与电容C1连接，电容C1一端连接VCC，一端连接芯片STC12C5A6052的P4.7管脚。3.根据权利要求2所述的一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置，其特征在于：所述超声波传感器模块（5）包括超声波发射电路与超声波接收电路，其中超声波发射电路包括超声波发射器SPK1，电阻R2、电阻R3、电阻R4，三极管Q1，电容C4，超声波发射器SPK1与电阻R3两端连接，电阻R3的一端与电阻R2连接，另一端接地，三极管Q1集电极与电阻R2一端连接，发射极接地，基极与电容C4连接，电容C4的另一端连接电阻R4，电阻R2另一端接电阻R4，电阻R4一端连接电源正极，另一端连接芯片STC12C5A6052的P0.3管脚；其中超声波接收电路包括超声波接收器SPK2，OPA27AAJ型运算放大器A1，OPA27AAJ型运算放大器A2，电容C5，电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10，超声波接收器SPK2一端连接电阻R5，另一端接地，电阻R5的另一端与运算放大器A1的管脚3连接，运算放大器A1的管脚7接电源正极，管脚4接电源负极，管脚2与电阻R8连接，管脚6与电容C5连接，电阻R8的另一端接地，电阻R6的一端与电阻R8连接，另一端与运算放大器A1的管脚6连接，电容C5的另一端与电阻R7连接，电阻R7的另一端连接运算放大器A2的管脚3，运算放大器A2的管脚7接电源正极，管脚4接电源负极，管脚2与电阻R10连接，管脚6与芯片STC12C5A6052的P3.3管脚连接，电阻R10的另一端接地，电阻R9的一端与电阻R10连接，另一端与运算放大器A2的管脚6连接。4.根据权利要求2所述的一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置，其特征在于：所述声光报警器模块（6）包括蜂鸣器H1，电阻R11、R12，三极管Q2，二极管VD1，电阻R11的一端与芯片STC12C5A6052的P0.2管脚连接，另一端与三级管Q2的基极相连，三级管Q2的集电极接电源，三级管Q2的发射极与蜂鸣器H1和二极管VD1的正极端相连，蜂鸣器H1的输出端接地，二极管的负极端与电阻R12相连，电阻R12的另一端接地。5.根据权利要求2所述的一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置，其特征在于：所述的PH传感器模块（12）包括电阻R13-电阻R21，变阻器R22，CA3140型运算放大器A3、CA3140...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晶，柳子来，鲍益波，喻小惠，郑焕科，闫娇娇，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53