基于NB-IOT的自供电多参数水质监测仪制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于NB‑IOT的自供电多参数水质监测仪，包括主控芯片、NB‑IOT通信模块、多参数水质检测模块以及用于提供电源的自供电装置，所述主控芯片分别与所述NB‑IOT通信模块和所述多参数水质检测模块连接；所述主控芯片，根据所述NB‑IOT通信模块接收的云端发送的操作指令输出参数检测指令给所述多参数水质检测模块，处理所述多参数水质检测模块返回的水质检测结果并将通过所述NB‑IOT通信模块上传给云端。

Multi parameter water quality monitoring instrument based on NB-IOT

The utility model provides a self powered multi parameter water quality monitoring instrument based on NB IOT, including the main control chip, the NB IOT communication module, the multi parameter water quality detection module and the self power supply device for providing the power supply. The main control chip is connected with the NB IOT communication module and the multi parameter water quality detection module respectively. The main control chip is based on the operation instruction output parameter detection instruction sent by the cloud end received by the NB IOT communication module to the multi parameter water quality detection module, processing the water quality detection result returned by the multi parameter water quality detection module and uploading to the cloud end through the NB IOT communication module.

【技术实现步骤摘要】
基于NB-IOT的自供电多参数水质监测仪
本技术涉及一种水质监测设备，具体的说，涉及了一种基于NB-IOT的自供电多参数水质监测仪。
技术介绍
多参数水质监测仪通过选配传感器实现同时在线监测多个多种不同参数值，包括温度/PH/电导/溶氧/浊度/污泥浓度/氨氮浓度等，其主要应用于污水厂、自来水厂、水站、地表水、工业等领域。传统的多参数水质监测仪需要采用交流电源供电，并且采集的监测数据通过采用MODBUS、RS485等有线通信方式上传给外界设备，在没有市电的场合、或者不方便布线的场合很难使用。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强的基于NB-IOT的自供电多参数水质监测仪。为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种基于NB-IOT的自供电多参数水质监测仪，包括主控芯片、NB-IOT通信模块、多参数水质检测模块以及用于提供电源的自供电装置，所述主控芯片分别与所述NB-IOT通信模块和所述多参数水质检测模块连接；所述NB-IOT通信模块用于所述主控芯片和云端之间的数据传输；所述主控芯片，根据所述NB-IOT通信模块接收的云端发送的操作指令输出参数检测指令给所述多参数水质检测模块，处理所述多参数水质检测模块返回的水质检测结果并将通过所述NB-IOT通信模块上传给云端；所述多参数水质检测模块包括一个宽光谱检测单元、多种单水质参数传感器和传感器选择模块，所述宽光谱检测单元与所述主控芯片连接，用于根据所述主控芯片发送的参数检测指令检测水体的色度、浊度、总有机碳TOC和化学需氧量四个水质参数；所述传感器选择模块分别连接所述主控芯片和所述多种单水质参数传感器，根据所述主控芯片发送的参数检测指令控制相应的单水质参数传感器进行水质检测。基于上述，多种单水质参数传感器包括温度传感器、PH值传感器、溶解氧传感器、电导传感器、浊度传感器、氨氮传感器和水质硬度传感器，所述温度传感器用于测量水体的温度，所述PH值传感器用于测量水体中的PH值，所述溶解氧传感器用于测量水体中的溶解氧率，所述电导传感器用于测量水体中的电导率，所述浊度传感器用于测量水体的浑浊度；所述氨氮传感器用于测量水体中的氨氮浓度；所述水质硬度传感器用于测量水体中的水质硬度。基于上述，所述宽光谱检测单元包括多光谱LED光源、第一准直透镜、内盛有待测水体的检测池、第二准直透镜和光电探测器，所述光电探测器包括多个光敏LED，所述多光谱LED光源包括数字开关和分别与所述数字开关连接多个单频段的窄波段LED光源，所述数字开关还连接所述自供电装置，根据所述主控芯片发送的参数检测指令驱动多个单频段的窄波段LED光源发出多光谱LED光线；多光谱LED光线通过所述第一准直透镜照射到所述检测池中的待测水体上，经待测水体吸收后，再通过所述第二准直透镜照射到多个光敏LED上以检测所述检测池中待测水样的光吸收度；所述主控芯片根据所述检测池中待测水样的光吸收度获得水体的色度、浊度、总有机碳TOC和化学需氧量四个水质参数。基于上述，平行于多光谱LED光线的所述检测池侧壁还分别开设有进水口和出水口，所述进水口连接有进水管，所述出水口连接有出水管。基于上述，所述自供电装置包括振动发电单元、太阳能发电单元、调制单元、整流电路、电池和供电管理单元，所述调制单元分别将所述振动发电单元和所述太阳能发电单元生成的交流电调制成预设电压，并同时通过所述整流电路向所述电池充电；所述电池通过所述供电管理单元向外提供电源。基于上述，所述主控芯片为TI的MSP430系列芯片，所述传感器选择模块为2个74HC4052芯片，所述MSP430系列芯片的P0_2引脚与所述NB-IOT通信模块的UART1_RX引脚连接，所述MSP430系列芯片的P0_3引脚与所述NB-IOT通信模块的UART1_TX引脚连接，所述MSP430系列芯片的P0_4引脚与所述NB-IOT通信模块的RST_NB引脚连接，所述MSP430系列芯片的P0_5引脚与所述NB-IOT通信模块的RING引脚连接，所述MSP430系列芯片的P0_7引脚连接参考电压VREF；所述MSP430系列芯片的P1_2引脚与一个74HC4052芯片的INH引脚连接，所述MSP430系列芯片的P1_3引脚与另一个74HC4052芯片的INH引脚连接，所述MSP430系列芯片的P1_4引脚分别连接2个74HC4052芯片的B引脚，所述MSP430系列芯片的P1_5引脚分别连接2个74HC4052芯片的A引脚，所述MSP430系列芯片的P1_6引脚分别连接2个74HC4052芯片的X引脚，所述MSP430系列芯片的P1_7引脚分别连接2个74HC4052芯片的Y引脚；2个74HC4052芯片的X0引脚-X2引脚、Y0引脚-Y2引脚共组成6对读写控制引脚，分别控制多种单水质参数传感器进行水质检测以及上传水质检测结果至所述TI的MSP430系列芯片。基于上述，还包括蓝牙通信单元，所述主控芯片通过所述蓝牙通信单元与外界手持终端通讯。基于上述，还包括用于参数配置的操作按键和用于显示所述自供电多参数水质监测仪运行参数的显示屏。本技术相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本技术采用振动发电或太阳能发电的方式对所述多参数水质监测仪进行供电，在没有市电时也可以进行水质监测，扩大了所述多参数水质检测仪的使用范围；采用NB-IOT通信模块和外界进行通信，无需布线，穿透能力强，覆盖距离大，且可同时连接过个外界设备，具有设计科学、实用性强、低功耗、低成本的优点。附图说明图1是本技术的原理框图。图2是本技术自供电装置的原理框图。图3是本技术宽光谱检测单元的原理框图。图4是本技术主控芯片和传感器选择模块的电路示意图。图5是本技术蓝牙通信单元的电路示意图。图中：1.多光谱LED光源；2.第一准直透镜；3.检测池；4.第一准直透镜；5.光电探测器；6.进水管；7.出水管。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。如图1和图2所示，一种基于NB-IOT的自供电多参数水质监测仪，包括主控芯片、NB-IOT通信模块、多参数水质检测模块以及用于提供电源的自供电装置，所述主控芯片分别与所述NB-IOT通信模块和所述多参数水质检测模块连接。所述NB-IOT通信模块用于所述主控芯片和云端之间的数据传输。所述自供电装置包括振动发电单元、太阳能发电单元、调制单元、整流电路、电池和供电管理单元，所述调制单元分别将所述振动发电单元和所述太阳能发电单元生成的交流电调制成预设电压，并同时通过所述整流电路向所述电池充电；所述电池通过所述供电管理单元向外提供电源。所述振动发电单元输出的交流电和所述太阳能发电单元输出的交流电通过所述调制单元的调制作用后，变为频率、幅值和相位均一致的交流电，此时所述振动发电单元和所述太阳能发电单元才能同时向所述电池充电，这种同时向所述电池充电的方法比单一充电方法更能保持所述电池内电压的稳定性。具体的，所述NB-IOT通信模块将接收到的云端发送的操作指令发送给所述主控芯片；所述主控芯片根据所述NB-IOT通信模块接收的操作指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB‑IOT的自供电多参数水质监测仪，其特征在于：包括主控芯片、NB‑IOT通信模块、多参数水质检测模块以及用于提供电源的自供电装置，所述主控芯片分别与所述NB‑IOT通信模块和所述多参数水质检测模块连接；所述NB‑IOT通信模块用于所述主控芯片和云端之间的数据传输；所述主控芯片，根据所述NB‑IOT通信模块接收的云端发送的操作指令输出参数检测指令给所述多参数水质检测模块，处理所述多参数水质检测模块返回的水质检测结果并将通过所述NB‑IOT通信模块上传给云端；所述多参数水质检测模块包括一个宽光谱检测单元、多种单水质参数传感器和传感器选择模块，所述宽光谱检测单元与所述主控芯片连接，用于根据所述主控芯片发送的参数检测指令检测水体的色度、浊度、总有机碳TOC和化学需氧量四个水质参数；所述传感器选择模块分别连接所述主控芯片和所述多种单水质参数传感器，根据所述主控芯片发送的参数检测指令控制相应的单水质参数传感器进行水质检测。

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IOT的自供电多参数水质监测仪，其特征在于：包括主控芯片、NB-IOT通信模块、多参数水质检测模块以及用于提供电源的自供电装置，所述主控芯片分别与所述NB-IOT通信模块和所述多参数水质检测模块连接；所述NB-IOT通信模块用于所述主控芯片和云端之间的数据传输；所述主控芯片，根据所述NB-IOT通信模块接收的云端发送的操作指令输出参数检测指令给所述多参数水质检测模块，处理所述多参数水质检测模块返回的水质检测结果并将通过所述NB-IOT通信模块上传给云端；所述多参数水质检测模块包括一个宽光谱检测单元、多种单水质参数传感器和传感器选择模块，所述宽光谱检测单元与所述主控芯片连接，用于根据所述主控芯片发送的参数检测指令检测水体的色度、浊度、总有机碳TOC和化学需氧量四个水质参数；所述传感器选择模块分别连接所述主控芯片和所述多种单水质参数传感器，根据所述主控芯片发送的参数检测指令控制相应的单水质参数传感器进行水质检测。2.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的自供电多参数水质监测仪，其特征在于：多种单水质参数传感器包括温度传感器、PH值传感器、溶解氧传感器、电导传感器、浊度传感器、氨氮传感器和水质硬度传感器，所述温度传感器用于测量水体的温度，所述PH值传感器用于测量水体中的PH值，所述溶解氧传感器用于测量水体中的溶解氧率，所述电导传感器用于测量水体中的电导率，所述浊度传感器用于测量水体的浑浊度；所述氨氮传感器用于测量水体中的氨氮浓度；所述水质硬度传感器用于测量水体中的水质硬度。3.根据权利要求1或2所述的基于NB-IOT的自供电多参数水质监测仪，其特征在于：所述宽光谱检测单元包括多光谱LED光源、第一准直透镜、内盛有待测水体的检测池、第二准直透镜和光电探测器，所述光电探测器包括多个光敏LED，所述多光谱LED光源包括数字开关和分别与所述数字开关连接多个单频段的窄波段LED光源，所述数字开关还连接所述自供电装置，根据所述主控芯片发送的参数检测指令驱动多个单频段的窄波段LED光源发出多光谱LED光线；多光谱LED光线通过所述第一准直透镜照射到所述检测池中的待测水体上，经待测水体吸收后，再通过所述第二准直透镜照射到多个光敏LED上以检测所述检测池中待测水样的光吸收度；所述主控芯片根据所述检测池中待测水样的光吸收度获得水体的色度、浊度、总有机碳TOC和化学需氧量四个水质参数。4.根据权利要求3所述的基于NB-...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛小民，林聪，王扎根，朱少安，黄崇，王苗龙，商延恒，
申请(专利权)人：汉威科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41