專利名稱：基于無線傳感器的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于自動化及環(huán)境保護領(lǐng)域，尤其涉及基于無線傳感器的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水資源是經(jīng)濟發(fā)展和社會可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素，城市污水處理率已成為一個地區(qū)文明與否的一個重要標志。污水處理已從原始的自然處理，簡單的一級處理發(fā)展到利用各種先進技術(shù)，深度處理污水，并回用。處理工藝也從傳統(tǒng)活性污泥法，氧化溝工藝發(fā)展到現(xiàn)在多種工藝，以達到不同的出水要求。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方法多是在某些斷面或監(jiān)測點定時定點取樣，然后將樣品帶回實驗室分析或者進行現(xiàn)場測定，檢測頻率也是每月數(shù)次，無法及時，準確地反應(yīng)水質(zhì)污染變化過程，很難適應(yīng)現(xiàn)代水源地水質(zhì)保護的要求。隨著傳感器技術(shù)，計算機技術(shù)，通信技術(shù)以及微電子技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)外在水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)上的研究和應(yīng)用已經(jīng)從傳統(tǒng)的人力監(jiān)測發(fā)展到現(xiàn)在的在線監(jiān)測系統(tǒng)，在線監(jiān)測具有傳輸數(shù)據(jù)及時，運行穩(wěn)定可靠的特點，但數(shù)據(jù)傳輸多采用有線網(wǎng)絡(luò)，布線繁瑣，網(wǎng)絡(luò)維護困難，消耗大量人力物力資源。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對上述技術(shù)缺陷，提出一種基于無線傳感器的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案如下基于無線傳感器的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，包括水質(zhì)監(jiān)測傳感器、微處理器模塊和無線通信模塊，所述水質(zhì)監(jiān)測傳感器用于采集數(shù)據(jù)，所述微處理器模塊與所述水質(zhì)監(jiān)測傳感器和所述無線通信模塊相連并受其控制。作為可選方案，所述微處理器模塊采用TI公司的MSP430F144單片機。作為可選方案，無線通信模塊采用Chipcon公司的CC240無線收發(fā)芯片。本實用新型的有益效果在于通過采用TI公司的MSP430F144單片機具有能在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作，并且還含有豐富的片內(nèi)外設(shè)，可是整個電路變得異常簡化，減少了節(jié)點的功耗和體積，采用Chipcon公司的CC240無線收發(fā)芯片可確保短距離通信的有效性和可靠性，從而形成集環(huán)保高效治理和低成本高科技智能與一體，測量數(shù)據(jù)準確，數(shù)據(jù)傳輸可靠，監(jiān)控方便靈活的污水水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)裝置。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型工作流程示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。[0013]一種能夠?qū)拥牢鬯|(zhì)進行動態(tài)監(jiān)控和控制的在線監(jiān)控裝置，該裝置以微處理器模塊為核心，連接無線通信模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊包括A/D轉(zhuǎn)換模塊和水質(zhì)監(jiān)測傳感器模塊，可以同時對污水水質(zhì)的電導(dǎo)率，溶解氧濃度與PH值等相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)控。數(shù)據(jù)采集/處理裝置具有將實時檢測到的各種水質(zhì)指標的模擬信號匯集，處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，具有即時存儲和分析處理，當出現(xiàn)水質(zhì)超標情況時及時通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控中心發(fā)出報警信號的功能。如圖1所示，水質(zhì)傳感器夠?qū)⒉杉降男畔⑥D(zhuǎn)換成模擬信號， 再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并由單片機讀取，水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)再經(jīng)無線傳感模塊發(fā)送至監(jiān)控中心進行進一步處理，從而達到水質(zhì)實時采樣，數(shù)據(jù)及時處理以及變換適時預(yù)警的目的。該系統(tǒng)的為處理器采用TI公司的MSP430F 147單片機，MSP430F147是超低功耗Flash 型16為RISC指令混合信號控制器，能夠在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作，有1種活動模式 (AM)和5種低功耗模式(LPMCTLPM4)，以適應(yīng)不同的需要；其控制器具有豐富的尋址方式， 間接地27條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令，使其處理能力強大；存儲空間有16個16為片內(nèi)寄存器，多達32K的FLASH程序存儲器，IK的片上RAM; MSP430F147還含有豐富的片內(nèi)外設(shè)，可是整個電路變得異常簡化，減少了節(jié)點的功耗和體積。無線通信模塊采用Chipcon公司推出的CCMO，CC2420是Chipcon公司推出的首款符合2. 4GHzIEEE802. 15. 4標準的無線收發(fā)芯片，可快速應(yīng)用到ZigBee產(chǎn)品中。CC2420 基于Chipcon公司的SmartRF03技術(shù)，以0. 18umCM0S工藝制成，采用QLP48封裝，具有很高的集成度。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備支持數(shù)據(jù)傳輸率高達2501ApS，具有16個信道， 可以實現(xiàn)多點對多點的快速組網(wǎng)。CCM20具有完全集成的壓控振蕩器，只需要天線，16MHz 晶體等非常少的外圍電路就能在2. 4GHz頻段上工作。CCM20的選擇性和敏感性指數(shù)超過了 IEEE802. 15. 4標準的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。本實用新型采用針對現(xiàn)代無線傳感器的特殊性與需求設(shè)計的TinyOS嵌入式操作系統(tǒng)。TinyOS中針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)無線通訊的特點采用了底層通訊控制和操作系統(tǒng)相結(jié)合的方式，提高了操作系統(tǒng)的效率，具有很強的網(wǎng)絡(luò)處理和資源收集能力，滿足無線傳感網(wǎng)絡(luò)的要求，同時TinyOS集成了面向無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和處理的TinyDB數(shù)據(jù)系統(tǒng)，使系統(tǒng)更適合水質(zhì)監(jiān)測。如圖2所示，節(jié)點初始化用于參數(shù)的初始化以及數(shù)據(jù)采集器各接口的初始化，主要是傳感器的初始化，MSP430F147時鐘頻率的選擇，串口的SPI初始化，CC2420的初始化等。數(shù)據(jù)采集和處理模塊首先讀取生物水質(zhì)監(jiān)測傳感器采集的數(shù)據(jù)，驅(qū)動MSP430單片機進行數(shù)據(jù)處理。無線通信模塊用來發(fā)送消息與接收消息。將單片機存處理分析過的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心，并能接收監(jiān)控中心發(fā)來的命令。本系統(tǒng)采用了定時采集數(shù)據(jù)與根據(jù)需要采集數(shù)據(jù)兩種方式。在水質(zhì)檢測中沒有出現(xiàn)異常狀況時是每個3小時發(fā)送一次數(shù)據(jù)，然后接收命令并進行相應(yīng)的處理，如果出現(xiàn)異常狀況或者需要及時采集則被喚醒進入終端服務(wù)程序，然后重新進入低功耗模式。本系統(tǒng)采用3小時采集并發(fā)送一次的方式，平時處于休眠狀態(tài)，定時被喚醒一次執(zhí)行采集數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)，接受命令等一系列操作后再次進入休眠狀態(tài)。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.基于無線傳感器的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括水質(zhì)監(jiān)測傳感器、微處理器模塊和無線通信模塊，所述水質(zhì)監(jiān)測傳感器用于采集數(shù)據(jù)，所述微處理器模塊與所述水質(zhì)監(jiān)測傳感器和所述無線通信模塊相連并受其控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器模塊采用TI公司的MSP430F144單片機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，無線通信模塊采用Chipcon公司的CC240無線收發(fā)芯片。
專利摘要本實用新型公開了基于無線傳感器的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，包括水質(zhì)監(jiān)測傳感器、微處理器模塊和無線通信模塊，所述水質(zhì)監(jiān)測傳感器用于采集數(shù)據(jù)，所述微處理器模塊與所述水質(zhì)監(jiān)測傳感器和所述無線通信模塊相連并受其控制，通過采用TI公司的MSP430F144單片機具有能在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作，并且還含有豐富的片內(nèi)外設(shè)，可是整個電路變得異常簡化，減少了節(jié)點的功耗和體積，采用Chipcon公司的CC240無線收發(fā)芯片可確保短距離通信的有效性和可靠性，從而形成集環(huán)保高效治理和低成本高科技智能與一體，測量數(shù)據(jù)準確，數(shù)據(jù)傳輸可靠，監(jiān)控方便靈活的污水水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)裝置。
文檔編號G08C17/02GK202230074SQ20112030522
公開日2012年5月23日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者張琴, 鄭展望 申請人:浙江商達環(huán)保有限公司