一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种基于双参数融合检测和NB‑IoT的低功耗水污染预警系统，微处理器定时控制蠕动水泵和电磁阀协同取样，通过电导率采集模块和浊度采集模块进行检测水质，微处理器将水质信息的数据通过NB‑IoT实时上传，还可实现对超标的水样的保留操作，解决了传统监测站管理复杂、维护成本高、及传输范围与布点密度受限的问题；本系统包括供电模块、电导率采集模块、浊度采集模块、采样模块、NB‑loT模块和微处理器，还包括光电传感器和PH检测模块；微处理器的信号输入端分别与模数转换模块、浊度采集模块和NB‑loT模块的信号输出端连接；微处理器的信号输出端分别与蠕动水泵、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ和NB‑loT模块的信号输入端连接。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统
本技术涉及一种水污染预警
，更具体的说是一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统。
技术介绍
传统的水质检测及通信系统具有以下缺点：1.双参数融合预警解决现有自动监测站管理复杂、维护成本高的问题，目前，在我国地表水监测中，监测的内容包括pH、溶解氧、COD，还包括重金属、总氮等24个监测项目，由于监测项目众多，加上部分自动监测仪器(如COD、总磷等)存在灵敏度低、故障率高的问题，导致监测站管理复杂、维护成本高；2.选用窄带物联网NB-IoT解决无法高密度、低成本布点的问题，从总体来看，全国自动监测站数量不到2000个，各大流域自动监测站点稀少，对城市中小型支流的监测更是接近空白。传统的监测站采用光纤等有线通信手段进行数据传输，这种通信手段决定了传统监测站既不能实现高密度的独立部署，亦无法部署在有线网络的覆盖盲区，使之难以在经济欠发达、监管缺失的区域发挥实效；3.构建排污预警及信息共享系统解决监测不统一、条块分割严重的问题，我国的地表水质量监测缺乏统一性，大部分是以省、市为单位独立监测，缺乏有效的沟通，存在工作重复开展的问题，不但无法充分发挥监测数据的作用，也在人力、物力、财力等方面造成了巨大的浪费，现有城市水污染信息一般对公众处于封闭状态，即使居民紧邻被污染的水源，也不能清晰地认识身边的环境。专利CN104122377A公开了一种基于双壳贝类河蚬代谢水平的水污染预警方法，包括以下步骤：1)选取指示生物并进行预处理；2)开展代谢研究；3)结果计算；4)受污染状况的判定，该专利通过测定表征双壳贝类，尤其是河蚬呼吸和排泄代谢水平的耗氧率和排氨率来指示受试水体水质的变化，该专利未考虑现实多点布控如何实现；因此，本技术提出了一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，微处理器定时控制蠕动水泵和电磁阀协同取样，通过电导率采集模块和浊度采集模块进行检测水质，微处理器将水质信息的数据通过NB-IoT实时上传，还可实现对超标的水样的保留操作，解决了传统监测站管理复杂、维护成本高、及传输范围与布点密度受限的问题。
技术实现思路
本技术提出了一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，微处理器定时控制蠕动水泵和电磁阀协同取样，通过电导率采集模块和浊度采集模块进行检测水质，微处理器将水质信息的数据通过NB-IoT实时上传，还可实现对超标的水样的保留操作，解决了传统监测站管理复杂、维护成本高、及传输范围与布点密度受限的问题。为实现上述目的，本技术提供了一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，该基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统包括供电模块、电导率采集模块、浊度采集模块、采样模块、NB-loT模块和微处理器；所述的供电模块包括供电电源和转换模块，供电电源的输出端与转换模块的输入端连接；所述的电导率采集模块包括电导率探测模块和模数转换模块，电导率探测模块的输出端与模数转换模块的输入端连接；所述的采样模块包括蠕动水泵、取样器、留样器、电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ，蠕动水泵的一个输出端连接取样器，取样器的输出端连接电磁阀Ⅰ的阀门，蠕动水泵的另一个输出端连接留样器，留样器的输出端连接电磁阀Ⅱ的阀门；所述的供电模块输出为3.3V直流电，供电模块的3.3V直流电的输出端分别与微处理器、电导率探测模块、模数转换模块、浊度采集模块、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ和NB-loT模块的电源输入端连接；所述的微处理器的信号输入端分别与模数转换模块、浊度采集模块和NB-loT模块的信号输出端连接；所述的微处理器的信号输出端分别与蠕动水泵、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ和NB-loT模块的信号输入端连接。作为本技术的进一步优化，本技术一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，所述的微处理器为MSP430F5529微控制器。作为本技术的进一步优化，本技术一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，所述的电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ均为KVE21PS24N2N651电磁阀。作为本技术的进一步优化，本技术一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，所述的蠕动水泵为蠕动水泵为NKP-DA-B08B蠕动水泵。作为本技术的进一步优化，本技术一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，所述的NB-loT模块为型号WH-NB73的NB-loT模块。作为本技术的进一步优化，本技术一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，所述的电导率探测模块为DJS-1C铂黑电导率探头，所述的模数转换模块为AD9837BCPZ-RL模数转换模块。作为本技术的进一步优化，本技术一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，所述的基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统还包括PH检测模块，供电模块的电源输出端与PH检测模块的电源输入端连接，微处理器信号输入端与PH检测模块的信号输出端连接。作为本技术的进一步优化，本技术一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，所述的基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统还包括光电传感器，光电传感器为型号XKC-IR12的光电传感器。作为本技术的进一步优化，本技术一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，所述的取样器和留样器上层采用双层板空心结构。本技术一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统的有益效果为：1.本技术提出了一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，微处理器定时控制蠕动泵和电磁阀协同取样，通过电导率采集模块和浊度采集模块进行检测水质，微处理器将水质信息的数据通过NB-IoT实时上传，还可实现对超标的水样的保留操作，解决了传统监测站管理复杂、维护成本高、传输范围与布点密度受限的问题。2.本技术提出了低成本、易维护的双参数融合预警机制，采用电导率和浊度进行差值预警，与目前监测项目多、修建维护成本高昂的监测站相比，本设备成本不到传统监测站的千分之一，且稳定性更高，便于管理和维护。3.本技术采用WH-NB73窄带物联网模块接入中国电信IoT平台，运营商物联网平台通过json与本系统服务器传递信息。相比于传统的以2/3/4G为基础的物联网，该模块对频谱资源的利用率更高、其他条件相同时具有更高的覆盖灵敏度和极低的功耗。NB-IoT仅使用180KHz的带宽进行无线通信，使单扇区可容纳的终端数提升至100000个，是传统2G的7000余倍、3G的780余倍、4G的80余倍；相比于传统的LTE/GPRS等基站，NB-IoT基站提升了20dB的增益，理论上其覆盖能力相比传统LTE可扩大100倍，而功耗仅是2G的1/10左右。同时，本模块可提供不低于160/160kbps的上/下行带宽，十分适合密度高、范围广、低数据量(浊度和电导率)传输的应用。5.本技术构建有效的排污预警及信息共享系统，配套基于网页的水质监测管理平台，实现用户与服务端的互动，形成了全方位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双参数融合检测和NB‑IoT的低功耗水污染预警系统，其特征在于：该基于双参数融合检测和NB‑IoT的低功耗水污染预警系统包括供电模块、电导率采集模块、浊度采集模块、采样模块、NB‑loT模块和微处理器；所述的供电模块包括供电电源和转换模块，供电电源的输出端与转换模块的输入端连接；所述的电导率采集模块包括电导率探测模块和模数转换模块，电导率探测模块的输出端与模数转换模块的输入端连接；所述的采样模块包括蠕动水泵、取样器、留样器、电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ，蠕动水泵的一个输出端连接取样器，取样器的输出端连接电磁阀Ⅰ的阀门，蠕动水泵的另一个输出端连接留样器，留样器的输出端连接电磁阀Ⅱ的阀门；所述的供电模块输出为3.3V直流电，供电模块的3.3V直流电的输出端分别与微处理器、电导率探测模块、模数转换模块、浊度采集模块、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ和NB‑loT模块的电源输入端连接；所述的微处理器的信号输入端分别与模数转换模块、浊度采集模块和NB‑loT模块的信号输出端连接；所述的微处理器的信号输出端分别与蠕动水泵、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ和NB‑loT模块的信号输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，其特征在于：该基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统包括供电模块、电导率采集模块、浊度采集模块、采样模块、NB-loT模块和微处理器；所述的供电模块包括供电电源和转换模块，供电电源的输出端与转换模块的输入端连接；所述的电导率采集模块包括电导率探测模块和模数转换模块，电导率探测模块的输出端与模数转换模块的输入端连接；所述的采样模块包括蠕动水泵、取样器、留样器、电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ，蠕动水泵的一个输出端连接取样器，取样器的输出端连接电磁阀Ⅰ的阀门，蠕动水泵的另一个输出端连接留样器，留样器的输出端连接电磁阀Ⅱ的阀门；所述的供电模块输出为3.3V直流电，供电模块的3.3V直流电的输出端分别与微处理器、电导率探测模块、模数转换模块、浊度采集模块、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ和NB-loT模块的电源输入端连接；所述的微处理器的信号输入端分别与模数转换模块、浊度采集模块和NB-loT模块的信号输出端连接；所述的微处理器的信号输出端分别与蠕动水泵、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ和NB-loT模块的信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，其特征在于：所述的微处理器为MSP430F5529微控制器。3.根据权利要求1所述的一种基于双参数融合检测和NB-IoT的低功耗水污染预警系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪鑫奕，张云成，巩长江，王巨，苗佳淼，高继慧，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23