用于检测工业污水水质的无线传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于检测工业污水水质的无线传感器，包括供电模块、水质检测模块、无线传输模块、控制模块以及用于实时检测污水的PH值的PH探头和电源切换模块，无线传输模块实时将水质检测模块获得到的水质检测数据发送给外部控制中心，供电模块包括充电电池、充电管理模块和原电池组，控制模块根据所述PH值是否满足PH设定值相应地发出第一或第二控制信号，电源切换模块根据述第一控制信号将传感器的工作电源切换为原电池组，根据第二控制信号将传感器的工作电源切换为充电电池，充电管理模块根据第一控制信号接通充电电池的充电电路。本发明专利技术，采用原电池和充电电池组合作为传感器的工作电源，并可自动切换，达到了节能环保的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器，具体涉 及用于检测工业污水水质的无线传感器。
技术介绍
长年以来，工业水污染的问题一直困扰着人们。要减轻工业水污染带来的恶果、进行污水处理，首先就需要对工业污水的水质进行检测，以判定污染等级。因此，解决工业水污染问题的基础是采用一种低成本、低能耗、自动化的工业污水水质检测传感器。水质检测传感器通常采用无线射频传输装置传输水质检测信号。目前，常规的水质检测无线传感器均采用外接锂电池作为系统的供电方式。但由于无线射频传输装置的功耗较大，而传感器外接锂电池的电量及体积会由于水域检测环境的要求而受到严格限制，从而导致一般的水质检测无线传感器的锂电池使用寿命较低，一般只能持续使用6个月左右。尤其是在湿度非常大的湖泊、河流、水库等水域中，锂电池的寿命会更短，除非添加非常复杂的除湿装置，但是这样会增加传感器的成本，不利于水质检测无线传感器的推广和大规模使用。同时，由于水质检测无线传感器一般都会部署在湖泊、河流、水库等覆盖范围较广的水域上，直接导致了更换传感器电池的难度及成本都很大。尤其对于工业污水的水质检测传感器，一般只能做一次性使用。为了解决水质检测传感器电池使用寿命低的问题，将生物能源、太阳能、风能等清洁型能源应用于水质检测传感器领域，成为时下业界关注的研发重点。为此，中国技术专利CN201307111 (申请号为200820225062. 2)公开了一种基于太阳能的智能水质检测装置。该技术方案将太阳能电池板通过导线与锂蓄电池相连，并将MCU控制模块和无线通讯模块分别连接至电池上。在阳光照射充足时，通过太阳能电池板为锂蓄电池充电。这种方案存在的一个主要不利因素在于太阳能电池会过多的依赖于天气、光照等自然条件，在恶劣天气或夜间均无法使用。此外，由于太阳能电池板的造价及安装成本都较高，也会直接导致传感器的成本提升，并没能达到节能环保的目的。中国专利技术专利CN102288739A (申请号为201110161848. 9)公开了一种风力发电系统向水质传感器供电的水质监控系统。该技术方案利用自然风力吹动风力发电机的叶片旋转，带动风力发电机产生电流，以供给传感器使用。这种方案的一个首要缺陷就在于每个传感器都需要安装风页、风力发电机等设备，不仅会导致传感器系统的体积增大，而且整个系统的成本也会直线升高。此外，依靠风力发电所转换得到的电能不稳定且可持续使用性较差，这也导致该方案的实用性稍显不足。由此可见，现有应用太阳能、风能等清洁型能源的工业污水水质检测无线传感器普遍存在制造成本高、实用性较差的缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是解决应用太阳能、风能等清洁型能源的工业污水水质检测传感器制造成本较高、实用性较差的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供一种用于检测工业污水水质的无线传感器，包括供电模块、水质检测模块、无线传输模块和控制模块，在所述控制模块的控制下，所述无线传输模块实时将所述水质检测模块获得到的水质检测数据发送给外部控制中心；还包括用于实时检测污水的PH值的PH探头和电源切换模块，所述供电模块包括充电电池、充电管理模块和原电池组，所述控制模块根据所述PH值是否满足PH设定值相应地发出第一或第二控制信号，所述电源切换模块根据所述第一控制信号将无线传感器的工作电源切换为所述原电池组，所述充电管理模块根据所述第一控制信号接通所述原电池组至所述充电电池的充电电路，所述电源切换模块根据所述第二控制信号将无线传感器的工作电源切换为所述充电电池。 在上述方案中，还包括原电池组输出电压检测模块，实时检测所述原电池组的输出电压，所述控制模块根据所述原电池组的输出电压是否满足无线传感器的工作电压条件再一次输出所述第二控制信号。 在上述方案中，所述无线传感器的工作电压条件为电压值稳定且达到标定值。在上述方案中，所述PH设定值为PH = 3 5。在上述方案中，所述充电管理模块包括Buck快速转换器，所述控制模块通过调整PWM占空比调整所述Buck快速转换器输出至所述充电电池的充电电流。在上述方案中，所述充电电池具体为锂电池。在上述方案中，所述原电池组由多个原电池串联而成。本专利技术提供的技术方案，采用原电池和充电电池组合作为传感器的工作电源，并通过电源切换模块实现了原电池和充电电池的自动切换，达到了节能环保的目的，对解决工业水污染问题具有非常重大的意义。附图说明图I为本专利技术的结构框图；图2为本专利技术中无线传感器的电源管理原理图；图3为本专利技术中原电池组的结构示意图；图4为本专利技术中无线传感器的充电管理原理图。具体实施例方式下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术作出详细的说明。如图I所示，本专利技术提供的用于检测工业污水水质的无线传感器，包括供电模块10、水质检测模块20、无线传输模块30和控制模块40，其中水质检测模块20、无线传输模块30和控制模块40构成所述无线传感器的主系统。供电模块10用于给所述主系统供电。水质检测模块20的敏感膜置于待检测的工业污水中，在控制模块40的控制下，水质检测模块20通过其敏感膜对工业污水的水质进行实时检测而获得水质检测数据，包括工业污水中氨氮含量、温度、重金属含量等参数，上述水质检测数据经过处理和校正后，由无线传输模块30实时发送给外部控制中心，通过外部控制中心进行分析、处理，为有关部门采取措施进行污水治理提供依据。本专利技术的创新之处在于供电模块10由充电电池11和原电池组13组合而成，并且设置了充电管理模块12以及用于实时检测污水的PH值的PH探头50和电源切换模块60，控制模块40根据工业污水的PH值控制电源切换模块60将传感器的工作电源自动切换为充电电池11或原电池组13。具体地说，控制模块40根据PH探头50检测到的工业污水PH值是否超过设定值发出第一或第二控制信号，电源切换模块60根据第一控制信号将无线传感器的工作电源切换至原电池组13，同时，充电管理模块12根据第一控制信号接通原电池组13至充电电池11的充电电路，使原电池组13对充电电池11进行充电。电源切换模块60根据第二控制信号将无线传感器的工作电源切换至充电电池11。以下为本专利技术的一个具体实施例，本具体实施例中所采用的具体部件型号仅为一种常用选择，本领域技术人员完全可以根据实际情况进行相应的替换，凡是与本专利技术具有相同或相近的技术方案，均落入本专利技术的保护范围之内。请参见图2，图2为所述无线传感器的电源管理的一种具体实施例示意图，控制模块40的核心为一片单片机，型号为C8051F902，充电电池13选用的是锂电池。置于待测的 工业污水中的PH探头50实时检测工业污水的PH值(模拟参量)，并通过滤波放大电路41传送至单片机C8051F902的ADC-1 (12bit)引脚，单片机C8051F902依据待测工业污水的PH值是否满足PH设定条件相应地发出第一或第二控制信号，PH设定条件一般取PH = 3 5。第一或第二控制信号由单片机C8051F902的GPIO引脚发送给电源切换模块60以实现充电电池11和原电池组13之间的自动切换。当切换至原电池组13为传感器供电时，单片机C8051F902的ADC_2(12bit)弓丨脚将对原电池组13的输出电压进行监测，若原电池组13的输出电压不稳定或不能满本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于检测工业污水水质的无线传感器，包括供电模块、水质检测模块、无线传输模块和控制模块，在所述控制模块的控制下，所述无线传输模块实时将所述水质检测模块获得到的水质检测数据发送给外部控制中心，其特征在于，还包括用于实时检测污水的PH值的PH探头和电源切换模块，所述供电模块包括充电电池和充电管理模块以及原电池组，所述控制模块根据所述PH值是否满足PH设定值相应地发出第一或第二控制信号，所述电源切换模块根据所述第一控制信号将无线传感器的工作电源切换为所述原电池组，所述充电管理模块根据所述第一控制信号接通所述原电池组至所述充电电池的充电电路，所述电源切换模块根据所述第二控制信号将无线传感器的工作电源切换为所述充电电池。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许守明，陈帮，许鹏，杨铸，罗振，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：