区域性水质物联网在线监测系统的制作方法

本实用新型属于水质监测技术领域，尤其涉及区域性水质物联网在线监测系统。

背景技术：

我国居民文化和生活水平的不断提高，工业制造逐渐摆脱模仿，进入中国智 造 4.0 发展阶段。人类生产力的增强，一方面需要精度更高的生活生产资源，另 一方面，城镇和大型工业园建设步伐的加快和区域经济的发展，加重了局部水资 源的负荷，也导致了城市地下水污染加重。众多工业城市的江河湖库出现水质富 营养化、铁锰超标等问题，水污染问题已经成为我国经济社会发展的重要制约因素之一。

由于生活饮用水水质标准的制定与人们的生活区域、习惯、文化、经济条件、 科学技术发展水平、水资源及其水质现状等多种因素有关，不仅各国之间，而且同一国家的不同地区之间，同一地区不同人群之间对饮用水水质的要求都存在着差异，因此国家仅发布的统一水质标准区间，地域性水质测试结果仅能应用于该地域。

一个小型自来水厂水质检测试验室，面积大约 100 ㎡，常规检测仪器有：液 相色谱仪、气相色谱仪、原子吸收光度计、紫外可见分光光度计、原子荧光光度 计、微波消解炉、PH 计、电子天平、电热鼓风干燥箱、箱式高温电阻炉、电导 率仪、浊度仪、色度仪、白度仪、恒温培养箱、高压蒸汽灭菌锅、生物光学显微 镜、水浴锅等仪器设备，各种化学试剂，常用玻璃器皿等。我国目前水质检测机构移动式实验站配置设备，如便携式余氯、二氧化氯快速测定仪、便携式浊度仪、便携式色度测定仪、pH计、电导率仪等。这些设备体积小巧，但功能单一，只能手工取样，手工测试，结果应用仅限于人工识别、打印、统计。

具备环境国控网专业在线监测站广域数据系统，能快速搜集偏远地域大型江 河湖库水质数据，又具备便携式单机，高集成、操作简单的智能模块化环境水质在线监测检测仪器，是未来大数据体系需求的方向，市场潜力巨大。

目前在城市或乡村的水网污染无处寻根、江河湖库监控困难等问题，市场上还没有出现围绕一个小区或一个区域的水质物联网在线监测系统。

TDS 是总溶解性固体物质 TotalDissolvedSolids 的英文首字母缩写，是指水中总溶解性物质的浓度，单位毫克/升（mg/L)，主要反映的是水中 Ca2+ MG2+ Na+ K+ 等离子的浓度，与水的硬度及导电率有较好的对应关系，TDS 值越小，水中Ca2+ MG2+ Na+ K+ 等离子的浓度越低，电导率越小。

TDS值的大小无法全面反映水中有害重金属离子浓度的大小，水中有细菌多少 有机物浓度高低 亚硝酸浓度是否超标 有没有 农药残留这些都都无法通过TDS值的大小来反应。即使是水中的细菌超标，重金属离子浓度超标了，只要水中溶解的Ca2+ MG2+ Na+ K+等离子浓度减小了，TDS值也会变小。在很多时候，在检查净水器品质的过程中，TDS值常来用来验证净水器净化的效果。

SM2130B-EC型电导率传感器是上海搜博实业有限公司生产的，其型号为SM2130B-EC，商品名称为RS485电导率传感器;它是一台工业用电导率测量仪器，它能长时间连续测量和监视水和常规液体的水质（电导率值），产品外置高精度EC电极，采用RS485接口，标MODBUS-RTU协议，可实现多点同时监测，组网并远传，具有使用方便、读数准确、数值稳定等特点;支持二次开发,用户只需根据我们的通讯协议即可使用 任何串口通讯软件实现模块数据的查询和设置。

技术实现要素：

为了实现在一个区域内实现在线监测水质，快速定位污染源的位置，本实用新型基于总溶解性固体物质与电导率的对应关系，提出区域性水质物联网在线监测系统。

为达到目的，本实用新型采用如下技术方案：区域性水质物联网在线监测系统，其特征在于：包括多个SM2130B-EC型电导率传感器、PLC、 稳压电源、多接口RS485通讯模块、人机界面，多接口RS485通讯模块与PLC的通讯接口连接，多个SM2130B-EC型电导率传感器分别与多接口RS485通讯模块通讯连接；PLC与人机界面连接；稳压电源为PLC、RS485通讯模块、人机界面供电；

PLC内设置采集速率、数据波特率；人机界面内设计初始画面和数据临界阈值；

多个SM2130B-EC型电导率传感器安装在一个区域主管道及各分支管道的进口处。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过选择SM2130B-EC型电导率传感器，SM2130B-EC型电导率传感器与PLC无线通讯，在通过人机界面的结合，以可视化的方式将水质数据展现给用户，实现了区域性水质在线监测的目的；通过各电导率传感器的数据差异，可快速定位污染源位置，减少盲目检修； 面向对象是城镇小区管理、物业及乡镇区域管理，用最经济可靠手段实现了水质核心指标的监测，此类系统同样可以在工厂、水库管理、学校等机构进行推广。本实用新型具有多快好省的优势，即多平台多接口、数据实时传输实时更新、信息真实可靠稳定性强、产品价格远低于科研仪器；与市面常见的水质监测平台相比，成本更低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示的区域性水质物联网在线监测系统，包括多个（SM2130B-EC型）电导率传感器、PLC、稳压电源、多接口RS485通讯模块、人机界面，多接口RS485通讯模块与PLC的通讯接口连接，多个SM2130B-EC型电导率传感器分别与多接口RS485通讯模块通讯连接；PLC与人机界面连接；稳压电源为PLC、RS485通讯模块、人机界面供电；PLC内设置采集速率、数据波特率；人机界面内设计初始画面和数据临界阈值；多个SM2130B-EC型电导率传感器安装在一个区域主管道及各分支管道的进口处。

图1所示电导率传感器的数量为3个，只是为了方便示意；电导率传感器的数量根据需要检测的位置点来设置；例如，在一个小区设置在线监测系统，在小区主管道入口、各楼宇的分支管道入口、各楼层的分支管道部署电导率传感器；

本实用新型的特点：通过将各电导率传感器数据搜集到PLC，通过人机界面实时检测水质和设置临界阈值，通过各电导率传感器传感数据差异，可快速定位污染管道位置，减少盲目检修。

本实用新型中，SM2130B-EC型电导率传感器是上海搜博实业有限公司生产的，其型号为SM2130B-EC，商品名称为RS485电导率传感器。

本实用新型中，PLC最好选用型号为FX3U的三菱PLC；其介绍为：第三代微型可编程控制器FX3U三菱PLC，内置高达64K大容量的RAM存储器，内置业界最高水平的高速处理0.065μS/基本指令， 控制规模:16~384(包括CC-LINK I/O)点，内置独立3轴100kHz定位功能(晶体管输出型)，基本单元左侧均可以连接功能强大简便易用的适配器。

本实用新型中，多接口RS485通讯模块最好选用三菱PLC通讯扩展接口FX3U-485-BD RS485通讯模块扩展板；它与型号为FX3U的三菱PLC配套设置。

本实用新型中，人机界面最好选用威纶通TK6071Ip；其性能参数为：宽输入电压范围10.5-28VDC，7" 800x480 TFT LCD, LED 背光灯，无风扇冷却系统，内建储存内存及万年历，IP65 面板防护等级，COM2 RS-485 支持 MPI 187.5K，内置电源隔离保护。

本实用新型的优势：

1、网络部署简单：本次开发的系统采用低压稳定的 Modbus 通信协议，传感器采用RS485协议，远端信号稳定传送 1.2 公里，完全适合中大型城镇小区的推广覆盖，人机界面实时可分屏为超大显示屏，以便在小区显著位置进行数据公示；

2.系统二次开发简单：程序内置可以专业软件读出及修改，程序完全开放， 稍微具备电工 PLC 编程的均可在系统中增加新类型监测内容，这与采用单片机封装的单指标监测的产品相比，从柔性化角度更适合公益性长期推广使用；

3.运行可靠，适合连续在线监测；

4.面向对象是城镇小区管理、物业，用最经济可靠手段实现了水 质核心指标的监测，因采用了开放式系统及简易人机对话界面，在此基础上可快 速扩展多类型，此类系统同样可以在工厂、水库管理、学校等机构进行推广；

5．二次开发方面，优势更为明显，不用购买配套的探头、传感器等，可有效减少适用单位的环保支出。