CN205991980U - 一种岩盐矿工业污水水质在线监测*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种岩盐矿工业污水水质在线监测***，包括采集单元、处理单元、通信单元和电源单元，所述采集单元包括传感器和ADC，所述处理单元包括存储器和CPU，所述通信单元包括射频器件和网络接口，所述传感器包括传感采集模块和无线传感节点。本实用新型通过在岩盐矿生产的多个工业污水产生工段布置无线传感网节点，由节点前端的各类传感器采集工业废水的各项参数，经过数据处理并通过无线传感网络进行传输给基站的汇聚节点，基站通过网关将数据转发到远程监测服务器上，由服务器端的软件对数据进行分析和处理，具备功耗低、网络可靠性高的优点，解决了现有的岩盐矿工业污水水质在线监测***成本较高的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及污水监测技术领域，具体为一种岩盐矿工业污水水质在线监测***。
背景技术
水质自动监测***以监测水质污染综合指标及某些特定项目为基础,通过在一个水系设置若干个有连续自动监测仪器的监测站,可以对该区的水质污染状况进行连续自动监测,形成的一个连续自动监测***,目前国内外主要采用该类水质自动监测***实现对某一水域水质的检测。无线传感网络是物联网技术的基础,是近年来在环境监控、智能家居等领域中获得广泛研究与较快发展的自组网通信技术。国内水质监测发展始于20世纪50年代，而对水质进行自动监测***的研究则开始于80年代，主要实现了对PH、溶解氧、电导率、COD等参数的在线监测，并提供相应的监测报告。水质监测的自动化、智能化、网络化已成为世界环境监测领域发展的总趋势,现有的用于岩盐矿工业污水水质的在线监测***功耗较高、网络可靠性较低、成本高,因此利用无线传感网络技术搭建水质自动监测***已成为该领域的发展趋势。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种岩盐矿工业污水水质在线监测***，具备功耗低、网络可靠性高的优点，解决了现有的岩盐矿工业污水水质在线监测***成本较高的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种岩盐矿工业污水水质在线监测***，包括采集单元、处理单元、通信单元和电源单元，所述采集单元包括传感器和ADC，所述处理单元包括存储器和CPU，所述通信单元包括射频器件和网络接口。
所述传感器包括传感采集模块和无线传感节点，所述无线传感节点无线连接有基站的汇聚节点，基站通过网关连接有远程监测服务器，所述传感采集模块内分别设置有后级放大电路、滤波电路、前级放大电路、传感器辅助电路和传感元件，所述电源单元的四个输出端分别与后级放大电路、滤波电路、前级放大电路和传感器辅助电路电连接，所述传感器辅助电路与传感元件双向电连接，所述传感元件的输出端与级放大电路电连接，且后级放大电路与无线传感节点的输入端电连接。
优选的，所述处理单元内的CPU和通信单元内的射频器件均采用CC2530芯片。
优选的，所述电源单元的三个输出端分别与采集单元内ADC的输入端、处理单元内CPU的输入端和通信单元内网络接口的输入端电连接，且ADC与所述传感器双向连接，CPU与存储器双向连接，网络接口与射频器件双向连接。
优选的，所述处理单元的处理器模块分别连接有串口通信模块、节点通信模块和储存器模块，且处理器模块的输入端还与电源单元电连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本实用新型通过在岩盐矿生产的多个工业污水产生工段布置无线传感网节点，由节点前端的各类传感器采集工业废水的各项参数，经过数据处理并通过无线传感网络进行传输给基站的汇聚节点，基站通过网关将数据转发到远程监测服务器上，由服务器端的软件对数据进行分析和处理，具备功耗低、网络可靠性高的优点，解决了现有的岩盐矿工业污水水质在线监测***成本较高的问题。
附图说明
图1为本实用新型***的总硬件结构示意图；
图2为本实用新型无线传感器网络节点结构示意图；
图3为本实用新型传感采集模块的结构示意图；
图4为本实用新型汇聚节点的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-4，一种岩盐矿工业污水水质在线监测***，包括采集单元、处理单元、通信单元和电源单元，采集单元包括传感器和ADC，ADC即模拟数字转换器是用于将模拟形式的连续信号转换为数字形式的离散信号的一类设备，一个模拟数字转换器可以提供信号用于测量，与之相对的设备成为数字模拟转换器，处理单元包括存储器和CPU，通信单元包括射频器件和网络接口，处理单元内的CPU和通信单元内的射频器件均采用CC2530芯片，采用CC2530作为核心芯片来设计无线传感节点，该节点拟达到以下功能及指标：JTAG调试/编程功能及电源硬件管理接口（SVS）；采用板载PCB天线和外接SMA天线可选；采用四层板设计，分别为RF层、地平面、内部布线层和MCU层，间距为0.25、0.5、0.25，PCB厚共计1mm；单个节点传输距离100米，通过中继可达数公里。
电源单元的三个输出端分别与采集单元内ADC的输入端、处理单元内CPU的输入端和通信单元内网络接口的输入端电连接，电源单元起到电源产生、电压变换、电源管理的作用，可采用电池或者市电供电，且ADC与传感器双向连接，CPU与存储器双向连接，网络接口与射频器件双向连接，处理单元的处理器模块分别连接有串口通信模块、节点通信模块和储存器模块，处理器模块起到对整个***进行管理、控制的作用，且处理器模块的输入端还与电源单元电连接，节点通信模块负责与传感器节点之间交换信息，串口通信模块负责与网关之间进行串行通信。
传感器包括传感采集模块和无线传感节点，无线传感节点无线连接有基站的汇聚节点，基站通过网关连接有远程监测服务器，远程监测服务器的上位机采用PC机，监测***主控软件采用LabVIEW进行编程，LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式， LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制***的理想选择， LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新，用来实现对传感节点送来的数据做进一步的分析处理并作最终决策，通过虚拟的仪器面板显示相关测量结果，同时还要负责对采集模块的管理、数据的管理、以及报表的自动化生成，通过总线与网关相连，网关负责无线传感器网络的控制和管理，实现信息的融合处理，并将信息传输到互联网，网关的数据传输和运算量较大，可以采用外部电力作为电源供应，因市面上有很多成熟的网关成品，该***选用具有较强的信息处理能力和网络功能的ARM9系列作为控制器的网关，用以接收各个分布区域无线传感节点采集的参数，并对这些参数加以综合处理、信息融合，以得到水质的各种参数的变化情况，在上位机软件显示最终结果，传感采集模块内分别设置有后级放大电路、滤波电路、前级放大电路、传感器辅助电路和传感元件，电源单元的四个输出端分别与后级放大电路、滤波电路、前级放大电路和传感器辅助电路电连接，传感器辅助电路与传感元件双向电连接，传感元件的输出端与级放大电路电连接，且后级放大电路与无线传感节点的输入端电连接。
该***的目的是对污水水质参数进行监测，进行监测的第一步就是要进行数据采集，并且将采集到的数据准确无误的传递给数据处理单元，这就是传感采集单元的主要功能，传感元件在采集到相应数据后，传送到传感器辅助电路或者前级放大电路，再经滤波电路和后级放大电路，最终送到传感节点的数据处理单元，监测环境的各种信息都是物理量，这些物理量的必须通过传感器来获得，只有选择合适的传感器才能保证采集的数据的准确可靠，同时传感器的功耗和体积也是需要的考虑的因素，由于本***主要监测PH值、溶解氧、电导率、COD等参数，因此传感节点重点选择对PH值、溶解氧、电导率、COD等参数指标进行采集，为了减小节点尺寸和降低节点能耗，传感节点而选用芯片级传感器，并且将这些传感器整合到传感采集模块中。
汇聚节点的核心部件仍然选择CC2530芯片，汇聚节点实现两个通信网络之间数据的交换和实现两种协议栈之间的通信协议转换的功能，它发布管理节点的监测任务，并把收集到的数据转发到外部网络上，本***的汇聚节点是一个没有检测功能仅带无线通信接口的特殊网关设备。
本***中涉及到的相关模块均为硬件***模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本***的改进之处 ；本***的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对***的整体的构造进行改进，以解决本***所要解决的相应技术问题。
综上所述：该岩盐矿工业污水水质在线监测***，通过在岩盐矿生产的多个工业污水产生工段布置无线传感网节点，由节点前端的各类传感器采集工业废水的各项参数，经过数据处理并通过无线传感网络进行传输给基站的汇聚节点，基站通过网关将数据转发到远程监测服务器上，由服务器端的软件对数据进行分析和处理，具备功耗低、网络可靠性高的优点，解决了现有的岩盐矿工业污水水质在线监测***成本较高的问题。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种岩盐矿工业污水水质在线监测***，包括采集单元、处理单元、通信单元和电源单元，其特征在于：所述采集单元包括传感器和ADC，所述处理单元包括存储器和CPU，所述通信单元包括射频器件和网络接口；
所述传感器包括传感采集模块和无线传感节点，所述无线传感节点无线连接有基站的汇聚节点，基站通过网关连接有远程监测服务器，所述传感采集模块内分别设置有后级放大电路、滤波电路、前级放大电路、传感器辅助电路和传感元件，所述电源单元的四个输出端分别与后级放大电路、滤波电路、前级放大电路和传感器辅助电路电连接，所述传感器辅助电路与传感元件双向电连接，所述传感元件的输出端与级放大电路电连接，且后级放大电路与无线传感节点的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种岩盐矿工业污水水质在线监测***，其特征在于：所述处理单元内的CPU和通信单元内的射频器件均采用CC2530芯片。
3.根据权利要求1所述的一种岩盐矿工业污水水质在线监测***，其特征在于：所述电源单元的三个输出端分别与采集单元内ADC的输入端、处理单元内CPU的输入端和通信单元内网络接口的输入端电连接，且ADC与所述传感器双向连接，CPU与存储器双向连接，网络接口与射频器件双向连接。
4.根据权利要求1所述的一种岩盐矿工业污水水质在线监测***，其特征在于：所述处理单元的处理器模块分别连接有串口通信模块、节点通信模块和储存器模块，且处理器模块的输入端还与电源单元电连接。
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