一种水中总溶解固体实时监测设备及方法

1.本发明涉及一种水中总溶解固体实时监测设备及方法，属于环境监测领域。


背景技术：

2.tds(total dissolved solids)，中文名总溶解固体，又称溶解性固体总量，表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体。一般来说，tds值越高，表示水中含有的溶解物越多，水就越不洁净。因此，tds值的大小，可作为反映水的洁净程度的依据之一。
3.常用的tds检测设备为tds笔，虽然价格低廉，简单易用，但不能把数据传给控制系统，做长时间的在线监测，并做水质状况分析。使用专门的仪器，虽然能传数据，精度也高，但价格很贵。在监测水体tds值时，需要收集信号方面简便，数据传输方便，高效传输的tds实时监测及数据采集方法。


技术实现要素：

4.本发明提供一种水中总溶解固体实时监测设备及方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
5.本发明的技术方案为一种水中总溶解固体实时监测设备，其包括：tds传感器，所述tds传感器包括探头及与所述探头电性连接的数据采集发送端口，信号输出端，所述信号输出端包括信号输入端及信号输出端，控制模块，所述控制模块包括arduino微处理器及蓝牙模块，所述arduino微处理器包括i/0接口、第二微处理发送端口及第二微处理接收端口，所述蓝牙模块包括蓝牙发送端口、蓝牙接收端口及状态指示灯，所述蓝牙发送端口与第二微处理接收端口电性连接，所述蓝牙接收端口与第二微处理发送端口电性连接，监测装置，所述监测装置包括监测显示器及与所述监测显示器及与所述监测显示器电性连接的蓝牙收发器，其中，所述数据采集发送端口与信号输入端电性连接，所述信号输出端与i/0接口电性连接，并且其中，所述蓝牙模块与蓝牙收发器通信连接。
6.进一步，所述arduino微处理器包括miso2端口及xusb端口，所述控制模块还包括usb接口，所述usb接口的第四管脚与miso2端口连接，所述usb接口的第三管脚与xusb端口连接。
7.一种水中总溶解固体实时监测方法，根据上述的水中总溶解固体实时监测设备，其特征在于以下步骤，
8.s100、在被测试的水体中放置多个tds传感器，通过探头收集的初始的tds数据；
9.s200、分别将初始的所述tds数据通过通信线路传输到信号输出端，然后所述tds数据再通过通信线路传输给arduino微处理器计算，得到用于在监测显示器显示的tds数据；
10.s300、用于在监测显示器显示的tds数据通过蓝牙模块传送到蓝牙收发器，在监测显示器的网页上显示对应的数据；
11.s400、在云平台接入水中总溶解固体实时监测设备对应的联网方式、协议信息，并
添加水中总溶解固体实时监测设备的产品身份及鉴权信息。
12.进一步，还包括以下步骤：
13.s500、在处理器中设置tds数据的阈值，判断测量的用于在监测显示器显示的tds数据是否超过阈值；
14.s600、云平台接入净水设备，当用于在监测显示器显示的tds数据超过阈值时，云平台发送启动信号到净水设备工作，直到收集的tds数据低于阈值。
15.进一步，所述tds传感器的测量范围在0至1000ppm，所述tds传感器的测量精度在
±
10％f.s.。
16.进一步，所述步骤s200还包括：
17.s210、将多个tds传感器初始的所述tds数据间隔0.02s通过通信线路蓝牙模块传输给arduino微处理器；
18.s220、在不同水体的位置收集的tds数据通过数据预处理，然后通过加权数据融合操作，得到tds加权数据融合结果；
19.s230、设置所述蓝牙模块为从机模式，所述蓝牙模块的波特率值为9600bps。
20.进一步，所述步骤s210还包括：
21.s211、对arduino微处理器的adc端口设置，通过定时/计数器输出控制模拟开关的方波信号，利用相位修正pwm模式，得到占空比为50％的方波pwm信号，然后获得温度补偿电路信号，通过温度补偿得到25℃下的tds数据。
22.进一步，所述步骤s300还包括：
23.s310、设置监测显示器连接蓝牙模块的虚拟串口适配器，所述虚拟串口适配器内置蓝牙4.0ble串口模块，所述安装驱动、配置环境及设置模式，使监测显示器对应的主机与蓝牙模块相连接。
24.进一步，所述步骤s300还包括：
25.s320、所述蓝牙模块的虚拟串口适配器设置为主机模式，与所述监测显示器对应的主机配对后的状态指示灯状态为蓝色长亮，当数据传输时，状态指示灯状态为黄色闪烁。
26.进一步，所述步骤s300还包括：
27.s330、搭建网站，在网站中输入历史时期的tds数据，通过输出对应一段历史数据的tds数据的曲线变化图。
28.本发明的有益效果为：
29.1、上述的tds传感器价格低廉，简单易用，能把收集的测量数据传送给arduino微处理器，传送给arduino微处理器计算得出用于监测装置显示数据，可以长时间在线数据监测。
30.2、在数据呈现时使用图表的形式将数据通过监测显示器进行了可视化，同时可以实时更新，从而实现实时监测。
31.3、在环境数据传送过程中使用蓝牙协议，提高了数据的传输速率。
附图说明
32.图1是根据本发明实施例的电路图。
33.图2是根据本发明实施例的稳压模块的细节示意图。
34.图3是根据本发明实施例的细节示意图。
35.图4是根据本发明实施例的水中总溶解固体实时监测设备的总体示意图。
36.图5是根据本发明实施例的实时监测设备的串口监视数据图。
37.图6是根据本发明实施例的实时监测设备软件运行图。
38.图7是根据本发明实施例的实时监测设备网页运行图。
具体实施方式
39.以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
41.此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
42.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。
43.参照图1至7，在一些实施例中，本发明公开了一种水中总溶解固体实时监测设备，其包括：
44.参照图1结合图3的tds传感器100，所述tds传感器100包括探头110及与所述探头110电性连接的数据采集发送端口111。参照图1的实施例，探头110为防水探头，可长期浸入水中测量。
45.参照图1结合图3的信号输出端500，所述信号输出端500包括信号输入端510及信号输出端520。
46.参照图1结合图3的控制模块200，所述控制模块200包括arduino微处理器210及蓝牙模块220。所述arduino微处理器210包括i/0接口pa1、第二微处理发送端口tx2及第二微处理接收端口rx2，所述蓝牙模块220包括蓝牙发送端口txd、蓝牙接收端口rxd及状态指示灯，所述蓝牙发送端口txd与第二微处理接收端口rx2电性连接，所述蓝牙接收端口rxd与第二微处理发送端口tx2电性连接。
47.参照图3的监测装置300，所述监测装置300包括监测显示器310及与所述监测显示器310及与所述监测显示器310电性连接的蓝牙收发器311。
48.参照图1所示，上述模块的连接关系如下：所述数据采集发送端口111与信号输入端510电性连接，所述信号输出端520与i/0接口pa1电性连接。所述蓝牙模块220与蓝牙收发器311通信连接。所述蓝牙模块220内置有蓝牙4.0ble串口模块。
49.上述的tds传感器价格低廉，简单易用，能把收集的测量数据传送给arduino微处理器，传送给arduino微处理器计算得出用于监测装置显示数据，可以长时间在线数据监测。
50.继续参照图1，所述arduino微处理器210包括miso2端口及xusb端口，所述控制模块200还包括usb接口230，所述usb接口230的第四管脚与miso2端口连接，所述usb接口230的第三管脚与xusb端口连接。
51.pc端可以通过数据线连接usb接口230烧录程序到基于arduino微处理器的开发板并进行调试，直到在监测装置中可以看到上述的数据。
52.具体地，图2的实施例还包括稳压模块400，所述稳压模块400包括第一正压低压稳压器u1及第二正压低压稳压器u2。所述第一正压低压稳压器u1的输入端与电源连接，所述第一正压低压稳压器u1的输出端与第二正压低压稳压器u2的输入端电性连接。该稳压电路连续两级，提供3.3v及5v电压，供给电路的各个部分。
53.继续参照图2，所述第一电容组410包括并联的第二电容c2及第三电容c3，所述第二电容组420包括并联的第四电容c4及第五电容c5，所述第三电容组430包括并联的第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8及第一电容c1。所述arduino微处理器210的vdd端口与第二正压低压稳压器u2的输出端电性连接，所述arduino微处理器210的vcc端口与第一正向低压稳压器的输出端电性连接。还包括电源指示灯led1及与所述电源指示灯led1串联的第二电阻r2，所述第一电容c1的两端还并联电源指示灯led1的一端及第二电阻r2的一端。稳压电源设置有指示灯，不同颜色指示不同状态的电源状况。
54.参照图4，水中总溶解固体实时监测方法，根据水中总溶解固体实时监测设备，其特征在于以下步骤，
55.s100、在被测试的水体中放置多个tds传感器100，通过探头110收集的初始的tds数据；
56.s200、分别将初始的所述tds数据通过通信线路传输到信号输出端500，然后所述tds数据再通过通信线路传输给arduino微处理器210计算，得到用于在监测显示器310显示的tds数据；
57.s300、用于在监测显示器310显示的tds数据通过蓝牙模块220传送到蓝牙收发器311，在监测显示器310的网页上显示对应的数据；
58.s400、在云平台接入水中总溶解固体实时监测设备对应的联网方式、协议信息，并添加水中总溶解固体实时监测设备的产品身份及鉴权信息。
59.在tds数据呈现时使用图表的形式将数据通过监测显示器进行了可视化，同时可以实时更新，从而实现实时监测。
60.参照图1该方法还包括以下步骤：
61.s500、在处理器中设置tds数据的阈值，判断测量的用于在监测显示器310显示的tds数据是否超过阈值；
62.s600、云平台接入净水设备，当用于在监测显示器310显示的tds数据超过阈值时，云平台发送启动信号到净水设备工作，直到收集的tds数据低于阈值。
63.上述的tds数据实时监测设备具体应用在卧式睡眠的研究中，若水质环境的变化，则可以通过云平台控制对应的设备改变对应的环境指标说。
64.具体地，所述tds传感器100的测量范围在0至1000ppm，所述tds传感器100的测量精度在
±
10％f.s.。
65.步骤s200还包括以下步骤：
66.s210、将多个tds传感器初始的所述tds数据间隔0.02s通过通信线路蓝牙模块传输给arduino微处理器；
67.所述步骤s210还包括：
68.s211、对arduino微处理器的adc端口设置，通过定时/计数器输出控制模拟开关的方波信号，利用相位修正pwm模式，得到占空比为50％的方波pwm信号，然后获得温度补偿电路信号，通过温度补偿得到25℃下的tds数据。
69.s220、在不同水体的位置收集的tds数据通过数据预处理，然后通过加权数据融合操作，得到tds加权数据融合结果；
70.s230、设置所述蓝牙模块为从机模式，所述蓝牙模块的波特率值为9600bps。
71.步骤s300还包括以下步骤：
72.s310、设置监测显示器310连接蓝牙模块220的虚拟串口适配器，所述虚拟串口适配器内置蓝牙4.0ble串口模块，所述安装驱动、配置环境及设置模式，使监测显示器310对应的主机与蓝牙模块220相连接。
73.s320、所述蓝牙模块220的虚拟串口适配器设置为主机模式，与所述监测显示器310对应的主机配对后的状态指示灯状态为蓝色长亮，当数据传输时，状态指示灯状态为黄色闪烁。
74.参照图7，s330、搭建网站，在网站中输入历史时期的tds数据，通过输出对应一段历史数据的tds数据的曲线变化图。
75.以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。