一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)ph監(jiān)測節(jié)點裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)PH監(jiān)測節(jié)點裝置，屬于水質(zhì)監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，對水資源實施監(jiān)測與保護(hù)方面，國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)了許多重要方法。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)集計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)于一體，具有監(jiān)測范圍廣、系統(tǒng)成本低、可靠性高、監(jiān)測節(jié)點自組織以及對生態(tài)環(huán)境破壞小等優(yōu)點，十分適合野外大型水域的水質(zhì)監(jiān)測。
[0003]上世紀(jì)中期以后，美國等發(fā)達(dá)國家就開始對河流、湖泊等地表水質(zhì)實行自動在線監(jiān)測。在美國，密蘇里等州的水域于1948年以后相繼開始進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，到1958年共建立44個水質(zhì)監(jiān)測站，初步形成了全國性的水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)。1960年紐約州的環(huán)保部門開始著手建立自動水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，用以代替人工監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的工作，在1966年安裝了第一臺水質(zhì)自動電化學(xué)監(jiān)測儀。美國在1975年各州共有1.3萬個站點組成水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)，在這個監(jiān)測網(wǎng)中有150個組建成了全美水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)，即國家水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)(NWMS)。
[0004]我國在水質(zhì)監(jiān)測方面的研宄雖然起步較晚，但發(fā)展速度非?？?，已經(jīng)能夠建立基于WSN和其它現(xiàn)代化科技的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代初期，水利部在全國多條大中型河流上建立了 900多個水質(zhì)監(jiān)測站，對河水的主要物理性質(zhì)、離子成分等進(jìn)行了監(jiān)測。1998年以來，我國先后在七大水系的10個流域建成了 100個國家地表水水質(zhì)移動監(jiān)測站，各地方根據(jù)環(huán)境管理需求，也陸續(xù)建立了 400多個地方級水質(zhì)監(jiān)測站，并實現(xiàn)對污染總負(fù)荷65 %的企業(yè)排污進(jìn)行自動監(jiān)測。
[0005]許多科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始在內(nèi)陸淡水湖或近海海洋環(huán)境中進(jìn)行小規(guī)模的組網(wǎng)實驗，中國科學(xué)院、中國海洋大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)在組網(wǎng)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)等方面已經(jīng)取得了一定的研宄成果，并成功組建了很多有價值的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)平臺。
[0006]然而，現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)所采用的PH值檢測裝置，通常使用復(fù)雜的采集單元、信號處理單元、以及控制單元來實現(xiàn)，體積龐大，組網(wǎng)后不便維護(hù)，成本高，不利于大規(guī)模投入使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)PH監(jiān)測節(jié)點裝置，集成度高，采集到的PH值信號處理高效穩(wěn)定，適合大規(guī)模組網(wǎng)。
[0008]本實用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)PH監(jiān)測節(jié)點裝置，包括PH值傳感單元、數(shù)據(jù)采集單元，以及與數(shù)據(jù)采集單元雙向連接的無線通信單元，所述PH值傳感單元通過信號調(diào)理單元與數(shù)據(jù)采集單元連接，所述數(shù)據(jù)采集單元與無線通信單元采用CC2530芯片實現(xiàn)。
[0009]所述信號調(diào)理電路包括TL081芯片、INA826芯片以及REF3318芯片，其中，TL081芯片的第I引腳、第5引腳和第8引腳懸空，第2引腳與第6引腳之間通過0Ω電阻R2連接，TL081芯片的第3引腳作為電壓輸入端Vin用于接PH值傳感單元的傳感器探頭，第4引腳接接-5V電源并通過0.1uF瓷片電容Cl接地，第7引腳接+5V電源并通過0.1uF瓷片電容C2接地；TL081芯片的第6引腳接INA826芯片的第4引腳，INA826芯片的第I引腳接地，第2引腳與第3引腳通過1.5K Ω的電阻Rl連接，第5引腳接地，第6引腳接REF3318芯片的第3引腳并通過電容C5接地，INA826芯片的第7引腳作為電壓輸出端，用于與數(shù)據(jù)采集單元的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入引腳連接，INA826芯片的第8引腳接電源VDD3V，并通過0.1uF電容C4接地；REF3318芯片的第I引腳接地，第2引腳接+5V電源，第I引腳和第2引腳之間通過電容C3連接，電容C3和電容C5均為1uF無極性電容。
[0010]本實用新型基于其技術(shù)方案所具有的有益效果在于:
[0011](I)本實用新型的數(shù)據(jù)采集單元和無線通信單元采用了一片無線單片機(jī)CC2530芯片實現(xiàn)，無需人工值守，減小了工程造價，減小了施工量，并且CC2530芯片作為控制核心，數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸由一塊單片芯片完成，節(jié)約系統(tǒng)硬件電路空間，整個硬件單元體積小巧，使得單元硬件電路設(shè)計最小化，極大地節(jié)省了系統(tǒng)成本；
[0012](2)本實用新型的信號調(diào)理單元利用了集成芯片TL081芯片、INA826芯片以及REF3318芯片，再設(shè)計其外圍電路，用來對PH值傳感單元的信號進(jìn)行放大、穩(wěn)壓等處理，信號調(diào)理單元處理性能穩(wěn)定高效且集成度高；
[0013](3)利用多個本實用新型的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)PH監(jiān)測節(jié)點裝置，能夠組件無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)大面積水域的水質(zhì)PH值監(jiān)測，提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和監(jiān)測的可靠性，克服了傳統(tǒng)方式單傳感器節(jié)點的局限性；
[0014](4)本實用新型的整體硬件電路簡單、成本低廉、便于制造實施，特別是在監(jiān)測區(qū)域需要大規(guī)模地部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的場合。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)PH監(jiān)測節(jié)點裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2是本實用新型的信號調(diào)理單元的連接電路圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0018]結(jié)合圖1和圖2，本實用新型提供了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)PH監(jiān)測節(jié)點裝置，包括PH值傳感單元、數(shù)據(jù)采集單元，以及與數(shù)據(jù)采集單元雙向連接的無線通信單元，所述PH值傳感單元通過信號調(diào)理單元與數(shù)據(jù)采集單元連接，所述數(shù)據(jù)采集單元與無線通信單元采用CC2530芯片實現(xiàn)。
[0019]所述信號調(diào)理電路包括TL081芯片(Ul)、INA826芯片(U2)以及REF3318芯片(U3)，其中，TL081芯片(Ul)的第I引腳、第5引腳和第8引腳懸空，第2引腳與第6引腳之間通過0Ω電阻R2連接，TL081芯片(Ul)的第3引腳作為電壓輸入端Vin用于接PH值傳感單元的傳感器探頭，第4引腳接接-5V電源并通過0.1uF瓷片電容Cl接地，第7引腳接+5V電源并通過0.1uF瓷片電容C2接地；TL081芯片(Ul)的第6引腳接INA826芯片(U2)的第4引腳，INA826芯片(U2)的第I引腳接地，第2引腳與第3引腳通過1.5ΚΩ的電阻Rl連接，第5引腳接地，第6引腳接REF3318芯片(U3)的第3引腳并通過電容C5接地，INA826芯片(U2)的第7引腳作為電壓輸出端，用于與數(shù)據(jù)采集單元的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入引腳連接，INA826芯片(U2)的第8引腳接電源VDD3V，并通過0.1uF電容C4接地；REF3318芯片(U3)的第I引腳接地，第2引腳接+5V電源，第I引腳和第2引腳之間通過電容C3連接，電容C3和電容C5均為1uF無極性電容。
【主權(quán)項】
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)PH監(jiān)測節(jié)點裝置，包括PH值傳感單元、數(shù)據(jù)采集單元，以及與數(shù)據(jù)采集單元雙向連接的無線通信單元，其特征在于:所述PH值傳感單元通過信號調(diào)理單元與數(shù)據(jù)采集單元連接，所述數(shù)據(jù)采集單元與無線通信單元采用CC2530芯片實現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)PH監(jiān)測節(jié)點裝置，其特征在于:所述信號調(diào)理電路包括TL081芯片、INA826芯片以及REF3318芯片，其中，TL081芯片的第I引腳、第5引腳和第8引腳懸空，第2引腳與第6引腳之間通過O Ω電阻R2連接，TL081芯片的第3引腳作為電壓輸入端Vin用于接PH值傳感單元的傳感器探頭，第4引腳接接-5V電源并通過0.1uF瓷片電容Cl接地，第7引腳接+5V電源并通過0.1uF瓷片電容C2接地；TL081芯片的第6引腳接INA826芯片的第4引腳，INA826芯片的第I引腳接地，第2引腳與第3引腳通過1.5ΚΩ的電阻Rl連接，第5引腳接地，第6引腳接REF3318芯片的第3引腳并通過電容C5接地，INA826芯片的第7引腳作為電壓輸出端，用于與數(shù)據(jù)采集單元的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入引腳連接，INA826芯片的第8引腳接電源VDD3V，并通過0.1uF電容C4接地；REF3318芯片的第I引腳接地，第2引腳接+5V電源，第I引腳和第2引腳之間通過電容C3連接，電容C3和電容C5均為1uF無極性電容。
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)PH監(jiān)測節(jié)點裝置，包括PH值傳感單元、數(shù)據(jù)采集單元，以及與數(shù)據(jù)采集單元雙相連接的無線通信單元，所述PH值傳感單元通過信號調(diào)理單元與數(shù)據(jù)采集單元連接，所述數(shù)據(jù)采集單元與無線通信單元采用CC2530芯片實現(xiàn)。本實用新型的整體硬件電路簡單、集成度高、成本低廉、便于制造實施，特別適用于需要大規(guī)模地部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的監(jiān)測區(qū)域。
【IPC分類】H04W84-18, G08C17-02, G01N33-18
【公開號】CN204269641
【申請?zhí)枴緾N201420784411
【發(fā)明人】王典洪, 袁學(xué)劍, 陳分雄, 付杰, 劉喬西, 顏學(xué)杰, 王勇
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年12月12日