一种基于无线传感网的水质多参数在线监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种水质监测系统，具体设及一种基于无线传感网的水质多参数 在线监测系统，属于无线传感网与智慧水务结合的技术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着工业化、区域经济的不断发展和城镇化步伐的加快，水污染问题日益 凸显，严重影响城乡居民的饮用水安全，从而进一步加剧城市用水紧张度。据国家环保总局 统计，由于城市污水和工业废水的大肆排放，地表水流经大中城市的河段往往污染最为严 重。各级政府虽大力推进污染监管与污水治理力度，改善水环境的态势，但总体形势上仍不 容乐观。因此，对于水污染的防治，迫切需要先进的水质监测系统对水环境的污染源进行全 天候监测。
[0003] 传统的水质监测包含采样和分析过程，其监测方法主要有离线和在线两种方式。 离线方式是通过人工现场采样，并将采集的水样送往实验室借助专业仪器设备分析。在线 方式是将专业监测设备部署于被测水域附近，待系统采集水样进行必要的预处理后直接自 动传送至专业分析设备分析，它可进一步细分为连续测量和离散测量。目前，国内运用最广 泛的仍是离线监测方式，但该种方式普遍存在采样误差大、劳动强度大、监测频次低、监测 数据分散W及无法实时反馈水环境状况的连续动态变化等缺陷，难W满足政府相关部口监 管和企业自身监测的需求。
[0004] 因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的基于无线传感网的水质多 参数在线监测系统，W克服现有技术中的所述缺陷。 【实用新型内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于一种采样误差小、劳动强度低、监测 频率高、监测范围广、监测数据集中、可扩展性好、可实时反馈水环境状况的连续动态变化 的基于无线传感网的水质多参数在线监测系统。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为；一种基于无线传感网的水质多 参数在线监测系统，其包括至少=个水质多参数监测浮标节点、至少=个汇聚节点、一个网 关节点和一个监控中屯、或数据服务端；其中，所述的水质多参数监测浮标节点与所述的汇 聚节点连接，所述的汇聚节点与所述的网关节点连接，所述的网关节点通过有线Internet 网络与监控中屯、或数据服务端连接。
[0007] 本实用新型的基于无线传感网的水质多参数在线监测系统进一步设置为；所述的 水质多参数监测浮标节点包括用于处理传感数据的第一微控制器单元；用于调理微弱电信 号的信号调理电路模块；用于与汇聚节点相互通信的第一无线通信单元；用于串口通信、 烧录程序和北斗定位模块对接口的第一串口单元；用于采集物理环境数据的传感器模块； W及用于为第一微控制器单元、信号调理电路模块、第一无线通信单元、第一串口单元和传 感器模块供电的第一太阳能供电单元；所述的传感器模块与信号调理电路模块连接，所述 的信号调理电路模块与第一微控制器单元连接，所述的第一串口单元和第一无线通信单元 均与第一微控制器单元连接，所述的第一无线通信单元与第二无线通信单元连接，所述的 传感器模块、信号调理电路模块、第一微控制器单元、第一无线通信单元W及第一串口单元 均与第一太阳能供电单元连接。
[0008] 本实用新型的基于无线传感网的水质多参数在线监测系统进一步设置为；所述的 传感器模块为W下一种或至少两种W上组合；（〇用于采集水中溶解氧含量的溶解氧传感 器；（2)用于采集水中浊度情况的浊度传感器；（3)用于采集水中PH值的PH传感器；（4) 用于采集水中余氯浓度的余氯传感器；（5)用于采集水的电导率情况的电导率传感器。
[0009] 本实用新型的基于无线传感网的水质多参数在线监测系统进一步设置为；所述的 第一微控制器单元电路中，单片机Ul_l的6脚、11脚、21~22脚、28脚、50脚、75脚、100脚 与+3. 3V直流稳压电压连接，10脚、19~20脚、27脚、49脚、74脚、99脚接地，8脚经电容Cl_l 后接地，9脚经电容C2_l后接地，12脚经电容C3_l后接地，13脚经电容C4_l后接地，晶振 Yl_l的两端分别与单片机Ul_l的8脚、9脚连接，晶振Y2_l的两端分别与单片机Ul_l的 12脚、13脚连接；单片机Ul_l的14脚经按键Sl_l后接地，14脚经电容巧_1后接地，14脚 经电阻Rl_l后与+3. 3V直流稳压电压连接，15~18脚分别与集成运算放大器U8_l的1脚、7 脚、8脚、14脚连接，24~26脚、29~32脚、67脚、70~71脚分别与射频收发巧片U3_l的29~30 脚、21脚、31~32脚、34脚、33脚、41脚、28脚、27脚连接，33~34脚分别与集成运算放大器 U9_l的1脚、7脚连接，37脚与锁扣开关S3_l的2脚连接；锁扣开关S3_l的1脚经电阻 R8_l后与+3. 3V直流稳压电压连接，3脚接地；单片机Ul_l的68~69脚分别与电平转换巧 片U2_l的10脚、9脚连接，94脚与锁扣开关S2_l的2脚连接；锁扣开关S2_l的1脚经电阻 R7_l后与+3. 3V直流稳压电压连接，3脚接地；单片机Ul_l的97~98脚、1~5脚、38~46脚、23 脚、35~36脚、89~91脚分别与预留接口J9_l的1~22脚连接，92~93脚、95~96脚、47~48脚、 51~54脚、63~66脚、78~85脚分别与预留接口J10_l的1~22脚连接，86~88脚、55~62脚分 别与预留接口Jll_l的1~11脚连接；预留接口Jll_l的12~16脚接地，17~22脚与+3. 3.V 直流稳压电压连接；电容C40_l、电容C41_l、电容C42_l、电容C43_l是去禪电容，它们并联 在+3. 3V直流稳压电压和地之间。
[0010] 本实用新型的基于无线传感网的水质多参数在线监测系统进一步设置为；所述 的水质多参数监测浮标节点包括用于防尘防水无缝对接的第一层保护壳和第二层保护壳， 用于无缝对接的传感器接口，W及放置在第一层保护壳和第二层保护壳之间的太阳能电池 板。
[0011] 本实用新型的基于无线传感网的水质多参数在线监测系统进一步设置为；所述的 信号调理电路模块包括用于电压转换的信号分压电路；用于信号滤波的RC滤波电路；用于 信号放大的放大电路；W及电压跟随电路。
[0012] 本实用新型的基于无线传感网的水质多参数在线监测系统进一步设置为；所述的 汇聚节点包括用于处理接收和发送数据的第二微控制器单元；用于与水质多参数监测浮标 节点W及与网关节点相互通信的第二无线通信单元；用于串口通信、烧录程序和北斗定位 模块对接口第二串口单元；用于暂存数据的第一存储单元；用于连接有线网络的第一W太 网接口模块；W及用于为第二微控制器单元、第二无线通信单元、第二串口单元、第一存储 单元W及第一W太网接口模块供电的第二供电单元；所述的第二无线通信单元、第二串口 单元、第一w太网接口模块w及第一存储单元均与第二微控制器单元连接，所述的第二无 线通信单元与第一无线通信单元W及第=无线通信单元连接，所述的第二无线通信单元、 第二串口单元、第一W太网接口模块、第一存储单元W及第二微控制器单元均与第二供电 单元连接。
[0013] 本实用新型的基于无线传感网的水质多参数在线监测系统进一步设置为；所述的 第二微控制器单元电路；单片机Ul_2的6脚、11脚、21~22脚、28脚、50脚、75脚、100脚分 别与+3. 3V直流稳压电压连接，10脚、19~20脚、27脚、49脚、74脚、99脚接地，8脚经电容 Cl_2后接地，9脚经电容C2_2后接地，12脚经电容C3_2后接地，13脚经电容C4_2后接地， 晶振Yl_2的两端分别与单片机Ul_2的8脚、9脚连接，晶振Y2_2的两端分别与单片机Ul_2 的12脚、13脚连接；单片机Ul_2的14脚经按键Sl_2后接地，14脚经电容巧_2后接地，14 脚经电阻Rl_2后与+3. 3V直流稳压电压连接，24~26脚、29~32脚、67脚、70~71脚分别与射 频收发巧片U3_2的29~30脚、21脚、31~32脚、34脚、33脚、41脚、28脚、27脚连接，37脚与 锁扣开关S4_2的2脚连接；锁扣开关S4_2的1脚经电阻R17_2后与+3. 3V直流稳压电压 连接，3脚接地；单片机Ul_2的47~48脚、51~54脚分别与W太网控制器U4_2的4脚、6~10 脚连接，68~69脚分别与电平转换巧片U2_2的10脚、9脚连接，63~66脚、78~79脚、81~88脚 分别与存储巧片U8_2的7脚、17~18脚、8脚、16脚、9脚、29~32脚、41~44脚连接，94脚与 锁扣开关S3_2的2脚连接；锁扣开关S3_2的1脚经电阻R16_2后与+3. 3V直流稳压电压 连接，3脚接地；单片机Ul_2的97~98脚、1~5脚、38~46脚、23脚、72脚、76~77脚、35~36脚 分别与预留接口巧_2的1~22脚连接，89~93脚、95~96脚、15~18脚、33~34脚、55~62脚分 别与预留接口J4_2的1~14脚连接，预留接口J4_2的22~24脚接地，25~28脚与+3. 3V直 流稳压电压连接；电容C40_2、电容C41_2、电容C42_2、电容C43_2是去禪电容，它们并联在 +3. 3V直流稳压电压和地之间。
[0014] 本实用新型的基于无线传感网的水质多参数在线监测系统还设置为；所述的网关 节点包括用于处理接收和转换数据的第=微控制器单元；用于与汇聚节点相互通信的第= 无线通信单元；用于串口通信、烧录程序和北斗定位模块对接口的第=串口单元；用于暂 存数据的第二存储单元；用于连接有线网络的第二W太网接口模块；W及用于为第=微控 制器单元、第=无线通信单元、第=串口单元、第二存储单元W及第二W太网接口模块供电 的第=供电单元；所述的第=无线通信单元、第=串口单元、第二W太网接口模块W及第 二存储单元均与第=微控制器单元连接，所述的第=无线通信单元与第二无线通信单元连 接，所述的第=无线通信单元、第=串口单元、第二W太网接口模块、第二存储单元W及第 =微控制器单元均与第=供电单元连接。
[0015] 与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果；本实用新型将无线传感网技术 运用到水质监测中，采用低功耗、多功能和部署简易的水质多参数监测浮标节点，由一个汇 聚节点与附近多个水质多参数监测浮标节点形成一个单跳星型网络，多个局域自组织网络 中的汇聚节点与一个网关节点形成一个单跳星型网络，网关节点通过W太网接口模块将无 线传感网与有线网络连接，最终实现对大面积水域环境数据的分布式采集、处理和传输。本 实用新型有效解决传统离线水质监测方式存在的问题，具有无需布线、扩展灵活、低功耗、 高效率、数据精确、实时性强等特点，为水质监测系统提供一种全新的解决方案，有助于解 决水资源紧缺、污染等问题。
【附图说明】
[0016] 图1是本实用新型的水质多参数在线监测系统的工作状态示意图。
[0017] 图2是本实用新型的水质多参数监测浮标节点的结构示意图