嵌入式物联网水质参数在线监测节点制造技术

本实用新型专利技术涉及电子技术及监测技术领域。嵌入式物联网水质参数在线监测节点，包括对水质参数进行采集的传感器信号采集模块，还包括远程监控终端、电源模块；传感器信号采集模块连接一STM32核心模块，STM32核心模块通过一GPRS通信模块与远程监控终端相连；电源模块分别与传感器信号采集模块、STM32核心模块、GPRS通信模块相连。本实用新型专利技术安装在河流、湖泊、水库、饮用水源地、污水排放口等远离测控中心的任何位置，通过GPRS通信模块实现数据传送，以及远程监控终端的反向无线控制，实现对水质在线监测，从而为各级环保部门对环境水污染进行有效预防、控制和治理以及环境决策提供准确依据。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及电子技术及监测
。嵌入式物联网水质参数在线监测节点，包括对水质参数进行采集的传感器信号采集模块，还包括远程监控终端、电源模块；传感器信号采集模块连接一STM32核心模块，STM32核心模块通过一GPRS通信模块与远程监控终端相连；电源模块分别与传感器信号采集模块、STM32核心模块、GPRS通信模块相连。本技术安装在河流、湖泊、水库、饮用水源地、污水排放口等远离测控中心的任何位置，通过GPRS通信模块实现数据传送，以及远程监控终端的反向无线控制，实现对水质在线监测，从而为各级环保部门对环境水污染进行有效预防、控制和治理以及环境决策提供准确依据。【专利说明】嵌入式物联网水质参数在线监测节点
本技术涉及电子技术及监测
，具体涉及物联网水质监测节点。
技术介绍
传统的水质监测方法是以人工现场采样、实验室仪器分析为主要手段的离线监测方法，该方法存在监测频次低、采样误差大、监测数据分散、不能及时反映污染变化状况等缺陷，难以满足水环境管理的需求，影响了水环境管理的科学决策和执法的严肃性。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的缺陷，针对过去离线监测技术的不足，提供一种嵌入式物联网水质参数在线监测节点，解决以上技术问题。为解决上述问题，本技术所采用的技术方案是:嵌入式物联网水质参数在线监测节点，包括对水质参数进行采集的传感器信号采集模块，其特征在于，还包括远程监控终端、电源模块；所述传感器信号采集模块连接一 STM32核心模块，所述STM32核心模块通过一GPRS通信模块与所述远程监控终端相连；所述电源模块分别与所述传感器信号采集模块、STM32核心模块、GPRS通信模块相连。本技术通过所述GPRS通信模块实现数据传送，以及所述远程监控终端的反向无线控制，实现对水质进行在线监测。所述STM32核心模块选用Cortex-M3内核的微控制器STM32F103VET6。所述传感器信号采集模块包括PH值传感器、高锰酸盐指数传感器、溶解氧传感器和氨氮传感器中的至少一种水质传感器。所述传感器信号采集模块设有传感器信号输出端，所述传感器信号输出端连接CD4051单8通道数字控制模拟电子开关。所述传感器信号采集模块设有的所有水质传感器的输出都要通过CD4051单8通道数字控制模拟电子开关进行选通，再经信号放大调理电路和A/D转换电路转换为相应的数字信号。所述传感器信号采集模块包括一信号放大调理电路，所述信号放大调理电路与所述电子开关相连，所述信号放大调理电路选择ADI公司的FET型单电源轨至轨四运算放大器AD824。从而对通过⑶4051单8通道数字控制模拟电子开关选通的信号缓冲；通过LM431输出2.5V的参考电压，通过一个5ΚΩ和20ΚΩ的精密电阻分压得到500mV参考电压输出，实现电压平移；通过LM324构成一个二阶有源低通滤波器，滤除噪声干扰。所述传感器信号采集模块包括A/D转换电路，所述A/D转换电路的A/D转换器是ADS1242转换器。所述电源模块包括市电供电转换电路。所述电源模块的输出电压包括12V、5V、3.3V三种输出电压。所述电源模块输出的12V电压直接由蓄电池或220V交流电供电。所述电源模块设有一电压调整器，所述电压调整器包括BM2596-5.0。从而进行电压转换使电源模块的输出电压为5V。所述电源模块设有一电压调整器，所述电压调整器包括AMS1117-3.3芯片。从而进行电压转换使电源模块的输出电压为3.3V。所述GPRS通信模块的核心采用的是SM900A。有益效果:本监测节点结构简单、测量精度高，可以安装在河流、湖泊、水库、饮用水源地、污水排放口等远离测控中心的任何位置，对环境水质实施全天候自动监测，实时动态地将数据传送至在线监测系统平台，使监测数据更具客观性、科学性，从而为各级环保部门对环境水污染进行有效预防、控制和治理以及环境决策提供准确依据。【专利附图】【附图说明】图1是本技术的嵌入式物联网水质参数在线监测节点的原理示意图；图2是本技术的传感器信号采集模块的信号放大调理电路原理图；图3是本技术的A/D转换电路原理图；图4是本技术的电源模块的电压转换图。【具体实施方式】为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本技术。参照图1，本技术嵌入式物联网水质参数在线监测节点包括对水质参数进行采集的传感器信号采集模块1、STM32核心模块2、GPRS通信模块3、远程监控终端4和电源模块5，传感器信号采集模块I连接STM32核心模块2，STM32核心模块2通过一 GPRS通信模块3与远程监控终端4相连；电源模块5分别与传感器信号采集模块1、STM32核心模块2、GPRS通信模块3相连。GPRS通信模块实现数据传送，以及远程监控终端的反向无线控制，实现对水质在线监测。传感器信号采集模块I对水质进行定时自动的采取水样，将分析获得的水质监测数据通过GPRS通信模块3传给远程监控终端4，远程监控终端4根据传来的数据绘制实时水质变化趋势图，直观显示水质情况，及时发现水质异常变化，为研究水体扩散、自净规律，以及污染扩散建模提供基础数据。达到掌握水质和污染物通量，防治水污染事故，为水环境管理部门提供技术服务的目的。同时远程监控终端4也可以向嵌入式物联网水质参数在线监测节点发送数据查询或者控制指令，控制嵌入式物联网水质参数在线监测节点在非规定的时间发送水质监测数据。传感器信号采集模块I设有多种水质传感器9获取监测水质的特征信号，水质传感器9包括PH值传感器、高锰酸盐指数传感器、溶解氧传感器和氨氮传感器。传感器信号采集模块I所有水质传感器9的信号输出要通过CD4051单8通道数字控制模拟电子开关6进行选通，再经信号放大调理电路7和A/D转换电路8转换为相应的数字信号。GPRS通信模块的核心采用的是SM900A。参见图2，传感器信号采集模块I设有PH值传感器、高锰酸盐指数传感器、溶解氧传感器和氨氮传感器共4种参数的水质传感器，获取监测水质的特征信号，这些信号经过⑶4051单8通道数字控制模拟电子开关进行选通。信号放大调理电路7中选择ADI公司的FET型单电源轨至轨四运算放大器AD824，由于传感器输出的电压范围是±500mV,但是AD824使用3.3V单电源供电,输入信号的范围也需要限制在O?3.3V的范围内。那么传感器输出信号需要一个电平偏移，把±500mV输出电压范围平移到O?IOOOmV的电压范围。本系统选用LM431，它的电压输出可以通过外围电阻阻值调整得到2.5V?36V稳压。LM431输出2.5V的参考电压，通过一个5ΚΩ和20ΚΩ的精密电阻分压得到500mV参考电压输出，AD824中的另一个运放Ul也被设计为电压跟随器，对500mV参考电压进行缓冲，之后提供给传感器的负极，这样传感器的输出电压就有500mV的正偏移。并通过LM324构成一个二阶有源低通滤波器，滤除噪声干扰。参见图3，A/D转换电路8的A/D转换器选择ADS1242转换器。它具有24_bit分辨率，有效分辨率21bits，内置可编程增益放大器(PGA)，放大倍数I?128，在128倍增益本文档来自技高网...

【技术保护点】
嵌入式物联网水质参数在线监测节点，包括对水质参数进行采集的传感器信号采集模块，其特征在于，还包括远程监控终端、电源模块；所述传感器信号采集模块连接一STM32核心模块，所述STM32核心模块通过一GPRS通信模块与所述远程监控终端相连；所述电源模块分别与所述传感器信号采集模块、STM32核心模块、GPRS通信模块相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓东，笪英云，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33