一种水质监测数据采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及水质监测技术领域，尤其是指一种水质监测数据采集装置。


背景技术：

2.水质监测方面我国面临的主要问题：一是监测站点数量少,往往不及被监测水域的数量,从而难以从整体上反映一个地区的水质状况。二是各个监测部门的监测能力不足,存在设备老化、采样频率低。随着计算机网络、通信及自动化技术的飞速发展，设计并建立全方位水质数据采集系统有着重大意义。
3.目前水质监测系统所采用的信号传输方式多为基于232接口的ad传输，系统的稳定性较差，接口使用抗干扰能力较弱共地模式通信，实现联网功能比较困难，联合性不够强，无法做到监测的高度自动化。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种水质监测数据采集装置，其通过rs485总线作为数据传输方式，增加gsm/gprs通讯模块实现水质数据向云的传输并进行后续显示与处理，其能够可以灵活快速的在各个需要进行监测的点部署使用，大大降低了采集数据所需的成本。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种水质监测数据采集装置，包括微处理器模块、gsm/gprs通讯模块和传感器模块；所述传感器模块的输入端连接有探测头，所述探测头浸入所述待测水体以获取待测水体的水质数据；所述传感器模块的输出端与所述微处理器模块的输入端之间通过rs485总线通讯连接，以实现水质数据的发送和接收；所述微处理器模块的输出端与所述gsm/gprs通讯模块的输入端连接，所述gsm/gprs通讯模块的输出端输出所述水质数据。
6.作为优选的，所述传感器模块的输出端与所述微处理模块的输入端之间连接有lm324信号调理芯片以将所述水质数据的电流信号转换为电压信号。
7.作为优选的，所述传感器模块包括温度传感器、ph传感器、溶氧传感器、电导率传感器和浊度传感器；所述温度传感器、ph传感器、溶氧传感器、电导率传感器和浊度传感器均与所述微处理器通过rs485总线通讯连接。
8.作为优选的，所述传感器模块选用modbus-rtu通信协议以传输水质数据。
9.作为优选的，所述的水质监测数据采集装置还包括lcd显示屏，所述lcd显示屏焊接在微处理器模块上以将读取到的所述水质数据进行显示。
10.作为优选的，所述的水质监测数据采集装置还包括上位机终端，所述上位机终端与微处理器模块通过2g网络通讯连接；所述上位机终端与gsm/gprs通讯模块的输出端连接以将采集到的水质数据传输到上位机终端。
11.作为优选的，所述gsm/gprs通讯模块选用通讯芯片sim800c，所述通讯芯片sim800c与所述微处理器的rs-232接口连接以实现水质数据的无线传输。
12.作为优选的，所述的水质监测数据采集装置还包括供电电源，所述gsm/gprs通讯模块和传感器模块皆由所述供电电源供电。
13.作为优选的，所述微处理器模块选用单片机stm32f103。
14.作为优选的，所述微处理器模块所述单片机的晶振采用11.0592mhz。
15.本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
16.1、本实用新型微处理器模块和传感器模块之间通过rs485总线通讯作为数据传输方式实现水质数据的发送和接收。相对于传统的基于232接口的ad传输可以轻松实现一对多的工作模式，可以在总线上进行联网实现多机通信，总线上允许挂多个收发器。同时，rs485总线通讯采用的是差分的传输方式，该方式可以有效的抑制工业场上的共模干扰，提高系统稳定性。
17.2、本实用新型通过设置gsm/gprs通讯模块，能够实现水质数据向上位机的传输并进行后续显示与处理，其能够可以灵活快速的在各个需要进行监测的点部署使用，大大降低了采集数据所需的成本。
18.3、本实用新型体积小，造价低廉，易于在多地进行布置并自动采集水质数据。
附图说明
19.为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：
20.图1为本实用新型的硬件电路框图示意图；
21.图2为本实用新型的结构示意图。
22.说明书附图标记说明：1-探测头，2-传感器模块，3-lcd显示屏，4-上位机终端，5-待测水体。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
24.参照图1～图2所示，本实用新型公开了一种水质监测数据采集装置，包括：
25.微处理器模块、gsm/gprs通讯模块和传感器模块2。
26.其中，上述传感器模块2的输入端连接有探测头1，上述探测头1浸入待测水体5内用于对待测水体5的水质进行监测获得相关的水质数据。上述传感器模块2的输出端与微处理器模块的输入端之间通过rs485总线通讯连接，当传感器模块2的探测头1完全浸入至待测液体时，可自动通过rs485总线发送数据请求命令，同时通过rs485总线实时接收传感器模块2返回的数据。
27.优选的，采用rs485总线通讯作为数据传输方式可以轻松实现一对多的工作模式，可以在总线上进行联网实现多机通信，总线上允许挂多个收发器。同时，rs485总线通讯采用的是差分的传输方式，该方式可以有效的抑制工业场上的共模干扰，提高系统稳定性。同时，rs485的接口非常简单，和rs232所使用的max232是类似的，只需要一个rs485转换器，可以直接和单片机的uart串行接口连接起来，并且完全使用的是和uart一致的异步串行通信协议，故可很容易的与现有的水质测量产品进行适配。
28.上述传感器模块2包括五种不同类型的传感器，包括用于测量水体温度的温度传感器，用于测量水质浑浊度的浊度传感器，用于测量水体中氧气含量的溶氧传感器，用于监测水体酸碱度的ph值传感器，用于监测水体导电性能的电导率传感器。所述温度传感器、ph传感器、溶氧传感器、电导率传感器和浊度传感器均与微处理器通过rs485总线通讯连接，上述传感器模块2检测到的水质数据能够通过rs485总线传输至微处理器中。
29.通过rs485总线通讯连接时选用sp3481芯片。上述sp3481芯片是一系列 3.3v低功耗半双工收发器，其完全满足rs-485和rs-422串行协议的要求。其与sipex的sp481、sp483和sp485的管脚互相兼容，同时兼容工业标准规范。sp3481合rs-485和rs-422串行协议的电气规范，数据传输速率可高达10mbps，数据的传输效率更高。
30.优选的，上述传感器模块2检测到的水质数据为电流信号，在上述传感器模块2的输出端和微处理器模块的输入端之间连接有信号调理电路。上述信号调理电路以lm324信号调理芯片为核心，通过lm324信号调理芯片内部四个独立的高增益内部频率补偿放大器，可以将传感器模块2检测到的水质数据4-20ma的电流信号转换为0-5v的电压信号，并通过调理电路传输给微处理器模块。
31.进一步的，上述传感器模块2选用modbus-rtu通信协议以传输水质数据，上述水质数据过调理电路传输给微处理器模块进行处理和分析。
32.上述微处理器模块的输出端与gsm/gprs通讯模块的输入端连接，上述gsm/gprs通讯模块的输出端能够输出水质数据。上述gsm/gprs通讯模块选用通讯芯片sim800c，通讯芯片sim800c与微处理器的rs-232接口连接以实现水质数据的无线传输。通讯芯片sim800c是alientek开发的一款高性能工业级gsm/gprs开发板，功能完善，适用于需要语音/短信/gprs数据/蓝牙通信服务的各种领域，上述通讯芯片sim800c通过at命令可实现gprs传输，短信通知等多种功能。其支持text和pdu格式的sms(short message service)，可通过at命令或关断信号实现重启和故障恢复，数据通讯效果更好，传输效率更高。
33.上述水质监测数据采集装置还包括上位机终端4，上位机终端4与微处理器模块通过2g网络通讯连接。当微处理器模块与上位机终端4通过2g网络连接上，上位机终端4与gsm/gprs通讯模块的输出端连接，能够将采集到的水质数据传输到上位机终端4，实现数据向云的传输并进行后续显示与处理。
34.优选的，上位机终端4的监控界面可以实现数据及波形的实时显示，同时将所采集到的水质数据进行储存并具有越限时报警并向系统内已注册测的手机号发送报警数据短信的功能。
35.进一步的，微处理器模块通过rs-232接口实现水质数据的无线传输以及与上位机终端4的通信，采用max232芯片接口电路实现电平转换，为了获得精准的波特率，微处理器的晶振采用11.0592mhz，sim800c芯片接到微处理器的rs-232串口上。
36.上述水质监测数据采集装置还包括lcd显示屏3，lcd显示屏3焊接在微处理器模块上，lcd显示屏3的输入端与微处理器模块的输出端连接，能够将微处理器模块获取到的水质数据进行显示。
37.优选的，上述微处理器模块选用单片机stm32f103，单片机stm32f103，sim800c通讯芯片以及传感器模块2皆由单独的5v供电电源供电。
38.工作原理：
39.将探测头1完全浸入待测水体5中，传感器模块2采集水质数据，并将采集到的各类水质数据信号转换为电流数据，再经过信号调理电路转换为电压信号，最后由微处理器模块转换为稳定的数字信号。上述水质数据可以在lcd显示屏3上显示，上位机终端4与微处理器模块通过2g网络成功连接的情况下，也可以通过gsm/gprs通讯模块实现水质数据的无线传输，将采集到的水质数据传输到上位机终端4。
40.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。