一种太阳能自充电河道水质在线监测及无线远传装置

1.本实用新型属于河道水质监测技术领域，尤其涉及一种太阳能自充电河道水质在线监测及无线远传装置。


背景技术：

2.水质监测是通过监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势来评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海和地下水)及各种各样的工业排水等。主要监测项目可分为两大类：一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浊度、ph值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生化需氧量等；另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、汞和有机农药等，根据实际需求对水质种类进行相关监测。目前河道水质的监测技术中，往往是人工巡检方式现场进行采集，检测的水质信息数据单一，不仅不能实现无人看守，而且不能实时检测到多种数据的最新情况；在技术层面上，通常使用的是gsm、gprs等技术，但是其存在着价格昂贵的问题；另外在供电方面，使用单纯的电池供电较多，频繁更换电池较麻烦且容易丢失问题，使得监测数据采集不温度。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种太阳能自充电河道水质在线监测及无线远传装置，该装置可以监测水质信息数据种类较多且稳定，还可以将实时监测的水质信息数据及时上传至云端服务器，方便管理人员监控河道水质情况、水质异常时及时采取措施等。
4.本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种太阳能自充电河道水质在线监测及无线远传装置，包括主控电路、ph检测电路、浊度检测电路、总磷检测电路、太阳能电源电路、报警电路、nb网络电路、nb网络天线电路、nb降压电路、sim卡电路、nb无线通信信号电路、云端服务器，所述主控电路分别电连接ph检测电路、浊度检测电路、总磷检测电路、太阳能电源电路、报警电路、nb网络电路，所述太阳能电源电路包括太阳能充电电路、降压电路，所述太阳能充电电路分别电连接主控电路、降压电路，所述ph检测电路包括ph传感器电路、ph稳压电路，所述ph传感器电路分别电连接主控电路、ph稳压电路，所述nb网络电路分别电连接nb网络天线电路、nb降压电路、sim卡电路、nb无线通信信号电路，所述nb网络电路无线连接云端服务器。
5.进一步，所述主控电路还分别电连接晶振电路、复位电路、下载电路、滤波电路、boot电路。
6.进一步，所述主控电路还分别电连接后备电池电路、系统运行指示灯电路。
7.进一步，所述主控电路采用stm32f103c8t6单片机，所述nb网络电路采用m5311通讯模块。
8.进一步，所述ph传感器电路采用上海雷磁e-201-c系列ph传感器。
9.进一步，所述浊度检测电路采用tsw-30型号浊度传感器。
10.进一步，所述总磷检测电路采用lh-g8600型号总磷传感器。
11.进一步，所述ph稳压电路采用tl431型号稳压芯片，所述tl431稳压芯片将输入电压5v稳压到2.5v。
12.进一步，所述降压电路采用xl1509芯片将12v电压降至5v，采用ams1117芯片将5v电压降至3.3v；所述nb降压电路采用txs0104芯片将3.3v电压降至1.8v。
13.进一步，所述太阳能充电电路采用cn3722型号锂电池管理芯片。
14.本实用新型的有益效果为：
15.本实用新型的太阳能电源电路采用太阳能和锂电池双供电模式，既能有效的解决单一的供电需要经常进行换电池可能会造成数据丢失的问题，还可以保证实时检测河道水质中多种水质信息数据指标的含量值，提高了采集水质信息数据的稳定性；本实用新型的ph检测电路、浊度检测电路、总磷检测电路这三个电路联合实时对河道水质中的多种水质信息数据指标进行采集，提高了水质采集数据指标种类，方便管理人员更加全面及时的了解河道水质状况；本实用新型的主控电路将采集的水质指标数据处理后通过nb网络电路及时快速上传至云端服务器，方便管理人员实时监控河道水质情况，nb网络电路针对人烟稀少或者较远较差的河道环境都能实时稳定上传最新数据，当检测河道水质中的某个指标出现异常时，会及时发送警报数据到云端服务器，管理人员得知水质异常时及时采取措施对河道水质进行处理，本装置实现了安全得进行检测河道水质污染或者破坏问题，最大限度地降低人员的安全隐患和最大程度保障人生安全。
附图说明
16.图1为本实用新型一种太阳能自充电河道水质在线监测及无线远传装置的原理示意图。
17.图2为本实用新型的主控电路的电路图。
18.图3为本实用新型的ph传感器电路的电路图。
19.图4为本实用新型的ph稳压电路的电路图。
20.图5为本实用新型的浊度检测电路的电路图。
21.图6为本实用新型的总磷检测电路的电路图。
22.图7为本实用新型的太阳能充电电路的电路图。
23.图8为本实用新型的降压电路的电路图。
24.图9为本实用新型的后备电池电路的电路图。
25.图10(a)-10(b)为本实用新型的晶振电路的电路图。
26.图11为本实用新型的复位电路的电路图。
27.图12为本实用新型的boot电路的电路图。
28.图13为本实用新型的下载电路的电路图。
29.图14为本实用新型的滤波电路的电路图。
30.图15为本实用新型的系统运行指示灯电路的电路图。
31.图16为本实用新型的nb网络电路的电路图。
32.图17(a)-17(b)为本实用新型的nb网络天线电路的电路图。
33.图18为本实用新型的nb降压电路的电路图。
34.图19为本实用新型的sim卡电路的电路图。
35.图20(a)-20(d)为本实用新型的nb无线通信信号电路的电路图。
具体实施方式
36.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.如图1至图20所示，本实用新型提供的一种太阳能自充电河道水质在线监测及无线远传装置，包括主控电路、ph检测电路、浊度检测电路、总磷检测电路、太阳能电源电路、报警电路、nb网络电路、nb网络天线电路、nb降压电路、sim卡电路、nb无线通信信号电路、云端服务器，主控电路分别电连接ph检测电路、浊度检测电路、总磷检测电路、太阳能电源电路、报警电路、nb网络电路，太阳能电源电路包括太阳能充电电路、降压电路，太阳能充电电路分别电连接主控电路、降压电路，ph检测电路包括ph传感器电路、ph稳压电路，ph传感器电路分别电连接主控电路、ph稳压电路，nb网络电路分别电连接nb网络天线电路、nb降压电路、sim卡电路、nb无线通信信号电路，nb网络电路无线连接云端服务器。
40.主控电路还分别电连接晶振电路、复位电路、下载电路、滤波电路、boot电路。
41.主控电路还分别电连接后备电池电路、系统运行指示灯电路。
42.主控电路采用stm32f103c8t6单片机，nb网络电路采用m5311通讯模块。
43.ph传感器电路采用上海雷磁e-201-c系列ph传感器。
44.浊度检测电路采用tsw-30型号浊度传感器。
45.总磷检测电路采用lh-g8600型号总磷传感器。
46.ph稳压电路采用tl431型号稳压芯片，tl431稳压芯片将输入电压5v稳压到2.5v。
47.降压电路采用xl1509芯片将12v电压降至5v，采用ams1117芯片将5v电压降至3.3v；nb降压电路采用txs0104芯片将3.3v电压降至1.8v。
48.太阳能充电电路采用cn3722型号锂电池管理芯片。
49.图3所示，ph传感器电路采用bnc接头输入，通过mcp6002进行处理，将ph电极对外界ph数值进行采集，把采集并且放大的模拟量信号给主控电路处理。
50.图4所示，ph稳压电路将5v输入通过tl431稳压到2.5v，便于ph传感器进行校准，调节电压。
51.图7所示，太阳能充电电路使用cn3722锂电池管理芯片，将太阳光输入到系统中，最高可达28v，通过该电路实现给12v锂电池充电，实现装置的自充电。
52.图8所示，xl1509将锂电池12v电压降至5v，以供5v用电器使用。ams1117将5v电压降至3.3v，以供3.3v用电器使用。
53.图18所示，txs0104将3.3v电压降至1.8v，以供1.8v用电器(nb)使用。
54.晶振主要为控制电路提供脉冲，32.768mhz为主控电路后备电源提供脉冲为图10(b)中y2，8mhz晶振为控制电路正常工作提供脉冲为图10(a)中y1,两个晶振均为无源晶振。
55.图11所示，按键按下后给stm32单片机的nrst复位管脚提供低电平即复位信号，未按下时上拉直3.3v。
56.图13所示，采用j-link下载方式通过mcu的pa13、pa14引脚口进行程序烧写。
57.图14所示，滤波电路利用电容充放电原理使脉冲波形变平坦，进而得到一个相对稳定的直流电压。
58.实施例
59.本装置启动后，ph检测电路、浊度检测电路、总磷检测电路分别实时采集河道水质中的ph值、浑浊度、总磷含量等指标含量，主控电路接收采集的这些水质信息数据并进行数据处理分析，当检测河道水质中的某个数据指标含量出现异常时，主控电路通过报警电路的警示灯闪亮进行警示，提示工作人员此地危险、尽快撤离；同时，主控电路再将处理后数据发送至nb网络电路，nb网络电路通过nb网络和mqtt协议发送到云端服务器，云端服务器可以远距离实时监控河道水质情况，供管理人员进行查看管理河道水质状态，当河道水质中某个数据指标异常时，云端服务器端管理人员可通过sim卡电路找到水质异常事故位置，方便管理人员进行河道水质维修处理。另外，本装置的太阳能电源电路采用太阳能和锂电池双供电模式供电，太阳能供电不仅节能环保，也避免频繁更换锂电池数据丢失问题。通过本装置可以快速了解河道水质中数据成分指标，方便管理人员及时采取相应措施，安全得进行检测河道水质污染或者破坏问题，最大限度地降低人员的安全隐患和最大程度保障人生安全。
60.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。