一種工業水質重金屬含量智能監控系統技術方案

本發明專利技術公開了一種工業水質重金屬含量智能監控系統，包含監控終端、匯聚節點和由多個用于水質檢測的數據采集終端構成的無線傳感器網絡，所述數據采集終端通過匯聚節點連接監控終端，所述數據采集終端包含離子濃度檢測模塊、模數轉換器、放大電路模塊、數據處理模塊、無線傳輸模塊、電源管理器和供電模塊，發明專利技術通過無線傳感器網路實時采集工業水質的各項參數，其具有價格低廉、體積小、組網方便、靈活等特點，將無線傳感器網絡引入工業水質監測系統，充分發揮無線傳感器網絡的優點，通過實時對環境的監測給社區居民提供方便。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于自動檢測控制領域，尤其涉及一種工業水質重金屬含量智能監控系統。
技術介紹
農用土壤是受人類活動強烈影響的一類特殊土壤，其環境質量與人們的身體健康密切相關。土壤污染源主要來自工業“三廢”和農藥、化肥的大量使用，污染物可通過灌溉水進人土壤，也可通過大氣污染、空中的顆粒物(含重金屬和致癌物質等)干濕沉降造成土壤污染，隨著時間的推移，農田表層土壤鉛、銅、鋅、汞等重金屬含量有增加的趨勢。由于農作物的吸收作用，重金屬元素從土壤中遷移轉化到農作物根莖葉及果實中去，從而連帶造成農作物的重金屬污染，危及人們的健康水平。因此，如何快速而又簡便地實現蔬菜生產基地土壤重金屬含量的在線測量成為了一個至關重要的現實問題。例如申請號為“201320688736.3”的一種區域水環境重金屬監測系統，該系統包括監測管理系統和經GPRS與之相聯的多個監測終端。監測管理系統中心處理器連接數據收發、數據分析處理和數據庫管理模塊，還連接顯示器/用戶終端，數據收發模塊連接存儲各監測終端的GPS、GIS以及相關重金屬濃度的數據庫。各監測終端的主控模塊包括嵌入式處理器及時鐘和GPRS子模塊，檢測模塊包括溫度傳感器和重金屬電化學傳感器陣列。運行時監測終端所測水環境的溫度和重金屬濃度發送到監測管理系統存儲并顯示。數據分析處理模塊將其與標準值和歷史數據對比，當為污染水質或某種重金屬濃度突升則報警。該系統在檢測精度和方式上有待進一步提升。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對
技術介紹
的不足提供了一種工業水質重金屬含量智能監控系統。本專利技術為解決上述技術問題采用以下技術方案：一種工業水質重金屬含量智能監控系統，包含監控終端、匯聚節點和由多個用于水質檢測的數據采集終端構成的無線傳感器網絡，所述數據采集終端通過匯聚節點連接監控終端，所述數據采集終端包含離子濃度檢測模塊、模數轉換器、放大電路模塊、數據處理模塊、無線傳輸模塊、電源管理器和供電模塊，所述無線傳輸模塊包含控制器和射頻發射器，所述離子濃度檢測模塊依次通過模數轉換器、放大電路模塊連接數據處理模塊，所述供電模塊通過電源管理器連接數據處理模塊，所述數據處理模塊通過控制器連接射頻發射器。作為本專利技術一種工業水質重金屬含量智能監控系統的進一步優選方案，所述監控終端包含微控制器模塊以及分別與其連接的射頻收發器、顯示模塊、數據存儲模塊、時鐘模塊、報警模塊。作為本專利技術一種工業水質重金屬含量智能監控系統的進一步優選方案，所述數據處理模塊和微控制器模塊均采用芯片型號為SPCE061A的微處理器。作為本專利技術一種工業水質重金屬含量智能監控系統的進一步優選方案，所述離子濃度檢測模塊采用電化學傳感器。作為本專利技術一種工業水質重金屬含量智能監控系統的進一步優選方案，所述報警模塊采用聲光報警模塊。本專利技術采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：1、本專利技術通過無線傳感器網路實時采集工業水質的各項參數，其具有價格低廉、體積小、組網方便、靈活等特點，將無線傳感器網絡引入工業水質監測系統，充分發揮無線傳感器網絡的優點，通過實時對環境的監測給社區居民提供方便；2、能夠利用電勢測定法的電化學響應性能，并結合一元線性回歸建立電極電勢與離子濃度的數學模型，實現了對重金屬離子濃度的測量、顯示和存儲；3、本專利技術利用無線射頻收發器，完成有效的智能化遠程監控，有效的提高了工業水質的檢測精度。具體實施方式下面對本專利技術的技術方案做進一步的詳細說明：一種工業水質重金屬含量智能監控系統，一種工業水質重金屬含量智能監控系統，包含監控終端、匯聚節點和由多個用于水質檢測的數據采集終端構成的無線傳感器網絡，所述數據采集終端通過匯聚節點連接監控終端，所述數據采集終端包含離子濃度檢測模塊、模數轉換器、放大電路模塊、數據處理模塊、無線傳輸模塊、電源管理器和供電模塊，所述無線傳輸模塊包含控制器和射頻發射器，所述離子濃度檢測模塊依次通過模數轉換器、放大電路模塊連接數據處理模塊，所述供電模塊通過電源管理器連接數據處理模塊，所述數據處理模塊通過控制器連接射頻發射器；所述離子濃度檢測模塊用于對汞離子電極產生的模擬電壓信號進行采集；所述放大電路模塊用于將模擬電壓信號進行放大處理；所述模數轉換器用于將放大后的模擬電壓信號轉化成數字信號，進而上傳至數據處理模塊；所述數據處理模塊用于根據接收的數字信號進行計算處理得出待測水質的重金屬含量；所述無線傳輸模塊用于將微控制器模塊計算出的重金屬含量傳輸至遠程監控終端；所述射頻收發器用于識別接收數據傳輸模塊傳輸的重金屬含量同時傳輸至微控制器模塊；所述顯示模塊用于實時顯示控制器模塊接收的重金屬含量；所述數據存儲模塊用于實時存儲控制器模塊接收的重金屬含量。所述監控終端包含微控制器模塊以及分別與其連接的射頻收發器、顯示模塊、數據存儲模塊、時鐘模塊、報警模塊。離子濃度檢測模塊的原理：離子選擇性電極是一種電勢型電化學傳感器，離子選擇性電極的關鍵部分是離子選擇膜，在離子選擇膜上不會發生電子得失，但由于存在離子濃度差異，在離子選擇膜的兩側表面上會發生離子交換，形成濃差膜電勢。其中，所述離子濃度檢測模塊采用電化學傳感器，所述報警模塊采用聲光報警模塊。本專利技術采用了高性能的微處理器SPCE061A為核心經過實際測試，該系統具有較強的網絡通信能力、高實時性、通信快速可靠的特點，具有很高的實用價值；SPCE061A微處理器是凌陽科技公司所生產的16位μ'nSPTM微處理器，內部采用總線結構。主要參數有：工作電壓(CPU)VDD為2．4～3．6V，(I／O)VDDH為2．4～5．5V；時鐘：0．32～49．152MHz；內置2KBSRAM和32KBFLASH；2個16位可編程定時器／計數器(可自動預置初始計數值)；2個10位DAC(數／模轉換)輸出通道；32位I／O位通用可編程輸入／輸出端口；14個中斷源可來自定時器A／B時基，2個外部時鐘源輸入，鍵喚醒；中斷系統支持10個中斷向量及10余個中斷源，具有低電壓復位(LVR)功能和低電壓監測(LVD)功能，內置在線仿真電路ICE接口，具有保密能力，具有WatchDog功能，μ'nSPTM的指令系統提供具有較高運算速度的16位×16位乘法運算指令和內積運算指令，為其應用增添了DSP功能。SPCE061A具有很高的計算速度，這對于實時操作系統是極為重要的。對于SPCE061A，傳統的微處理器硬件和軟件的開發已被簡化，不再需要在線仿真。其SPCE061A大容量FLASH及SRAM，內建以太網接口，可直接通過網絡實現監控；具備UART接口，可使各種串行設備快速進行網絡連接。SPCE061A微處理器的軟件開發平臺ICE集編程、編譯、鏈接、調試、下載于一體，并有完善的TCP／IP協議棧，支持全功能UART通信，配備各種I／O驅動函數庫。本
技術人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術語（包括技術術語和科學術語）具有與本專利技術所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。以上實施例僅為說明本專利技術的技術思想，不能以此限定本專利技術的保護范圍，凡是按照本專利技術提本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種工業水質重金屬含量智能監控系統，其特征在于：包含監控終端、匯聚節點和由多個用于水質檢測的數據采集終端構成的無線傳感器網絡，所述數據采集終端通過匯聚節點連接監控終端，所述數據采集終端包含離子濃度檢測模塊、模數轉換器、放大電路模塊、數據處理模塊、無線傳輸模塊、電源管理器和供電模塊，所述無線傳輸模塊包含控制器和射頻發射器，所述離子濃度檢測模塊依次通過模數轉換器、放大電路模塊連接數據處理模塊，所述供電模塊通過電源管理器連接數據處理模塊，所述數據處理模塊通過控制器連接射頻發射器。

【技術特征摘要】
1.一種工業水質重金屬含量智能監控系統，其特征在于：包含監控終端、匯聚節點和由多個用于水質檢測的數據采集終端構成的無線傳感器網絡，所述數據采集終端通過匯聚節點連接監控終端，所述數據采集終端包含離子濃度檢測模塊、模數轉換器、放大電路模塊、數據處理模塊、無線傳輸模塊、電源管理器和供電模塊，所述無線傳輸模塊包含控制器和射頻發射器，所述離子濃度檢測模塊依次通過模數轉換器、放大電路模塊連接數據處理模塊，所述供電模塊通過電源管理器連接數據處理模塊，所述數據處理模塊通過控制器連接射頻發射器。2.根據權利要求1所述的一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：范磊，
申請(專利權)人：江蘇智石科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32