一種城市地下汙水監測裝置的製作方法

2023-05-27 19:42:16

專利名稱：一種城市地下汙水監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汙水監測裝置，特別是涉及一種城市地下汙水監測裝置。
背景技術：
水是人類維繫生命的基本物質，是工農業生產和城市發展不可缺少的重要資源， 是人類環境的重要組成部分。當進入水體中的汙染物含量超過了水體的自淨能力，就會導 致水體的物理、化學及生物特性的改變和水質的惡化，從而影響水的有效利用，危害人類健 康，這種現象稱為水體汙染。城市地下汙水是我國水體汙染的重要汙染源之一，實現對城市地下汙水水體的實 時穩定監測對於研究汙水排放源、汙水排放成分，以及防止、控制和治理水體汙染都有非常 重要的意義。現有技術中對城市地下汙水監測的主要方法是通過監測人員到監測採樣點進行 樣品採集，然後帶回檢測中心進行檢測，這種監測方式人工成本高、效率低，而且樣品的運 輸和保存也增加了整體檢測的成本，而且汙水檢測缺乏時效性，汙染源往往由於缺乏時效 的檢測難以進行確定，這對汙水治理、汙染控制等工作造成極大的困擾。為解決上述問題，人們嘗試使用衛星遙感、飛機遙感等方式進行監測，但是由於城 市地下汙水是由地下排水管道排放，所以難以使用衛星遙感，飛機遙感等方式進行監測。隨之，隨著傳感器技術，計算機技術和通信技術的發展，人們將傳感器技術，計算 機技術和通信技術結合起來，利用傳感器網絡進行水質的監測。例如公開號為CN101266254的中國發明專利申請於2008年9月17日公開了一種 「水質自動在線監測系統」，其技術方案為「主要由數據採集模塊、數據傳輸模塊和數據處理 模塊三個部分組成的連續自動監測系統，其中，數據採集部分為多參數智能數據採集儀，數 據傳輸部分為移動通信的GPRS通用分組業務網，利用無線數傳終端DTU對數據進行傳輸， 數據處理部分的在線自動分析儀器將數據分析打包以UDP包的形式經空中接口傳送到移 動的伺服器後經公用hternet網送到監控中心數據伺服器，GPRS數據中心與系統的應用 軟體接口以動態連接庫以UDP/IP鏈路進行數據轉發。」本發明專利申請以在線自動分析儀 器為核心，運用現代傳感器技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機應用技術以及相關 的專用分析軟體和通訊網絡所組成的一個綜合性的在線自動監測體系。雖然，可儘早發現 水質的異常變化，為防止下遊水質汙染迅速做出預警預報，及時追蹤汙染源，從而為管理決 策服務。但是，這種水質自動監測儀自動採集數據和信息傳遞系統的成本較高，而且所採用 的水體監測裝置的網絡化程度低，組網技術單一，不能實現分布式多點同時長時間長距離 的高速數據的採集和監測，不適用於城市地下汙水的監測。因此，針對現有技術中的不足，亟需提供一種能夠對城市地下汙水水質進行長期、 穩定、實時、高效的監測，而且投資小、易於建設、穩定性強，並易於推廣的城市地下汙水監 測裝置。
實用新型內容本實用新型的目的在於避免現有技術中的不足之處而提供一種能夠對城市地下 汙水水質進行長期、穩定、實時、高效的監測，而且投資小、易於建設、穩定性強，並易於推廣 的城市地下汙水監測裝置。本實用新型的目的通過以下技術方案實現提供一種城市地下汙水監測裝置，包括有無線傳感信息採集模塊、微處理器和電 源供給與管理模塊，所述無線傳感信息採集模塊和所述電源供給與管理模塊分別與所述微 處理器相連接，所述無線傳感信息採集模塊包括有無線傳感器節點、由所述無線傳感器節 點組成的無線傳感器網絡、無線網關和射頻收發模塊，所述射頻收發模塊包括有無線傳感 器節點射頻收發模塊、無線傳感器網絡射頻收發模塊和無線網關射頻收發模塊，其中，每一 個所述無線傳感器網絡對應一個所述無線網關。其中，所述無線傳感器節點的電路包括有數據採集電路和無線傳感器節點射頻收 發電路，所述數據採集電路和所述無線傳感器節點射頻收發電路分別與所述微處理器相連 接，所述數據採集電路包括有集成傳感器組晶片和水質監測傳感器組，所述無線傳感器節 點射頻收發電路包括有所述無線傳感器節點射頻收發模塊。其中，所述水質監測傳感器組包括有溫度傳感器、電導率傳感器、溶解氧傳感器、 PH值傳感器和餘氯傳感器。其中，所述無線網關的電路由所述無線傳感器網絡射頻收發模塊和所述無線網關 射頻收發模塊組成，所述無線傳感器網絡射頻收發模塊和所述無線網關射頻收發模塊分別 與所述微處理器相連接。其中，所述無線網關為3G無線網關或者4G無線網關。其中，所述3G無線網關為WCDMA 3G無線網關或者CDMA2000 3G無線網關或者 TDSCDMA 3G無線網關。其中，所述微處理器由型號為ATMEGA128L的單片機及其外圍電路組成。其中，所述射頻收發模塊由型號為CC1000的射頻晶片及其外圍電路組成。其中，所述電源供給與管理模塊為太陽能供給的電源供給與管理模塊。本實用新型的有益效果由於本實用新型的城市地下汙水監測裝置包括有無線傳 感信息採集模塊、微處理器和電源供給與管理模塊，無線傳感信息採集模塊和電源供給與 管理模塊分別與微處理器相連接，無線傳感信息採集模塊包括有無線傳感器節點、由無線 傳感器節點組成的無線傳感器網絡、無線網關和射頻收發模塊，射頻收發模塊包括有無線 傳感器節點射頻收發模塊、無線傳感器網絡射頻收發模塊和無線網關射頻收發模塊，其中， 每一個無線傳感器網絡對應一個無線網關。由此使得，本實用新型與現有技術相比，通過無 線傳感器網絡以及無線網關實現了城市地下汙水水質的遠程監控，具有自動化程度高，效 率高，數據採集和傳輸精確等優點，能提高城市地下汙水監測的效率，精確性和可靠性，同 時還具有投資小、易於建設、穩定性強，並易於推廣的特點。

利用附圖對本實用新型作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本實用新型的 任何限制。[0022]圖1是本實用新型的一種城市地下汙水監測裝置的流程結構示意圖；圖2是本實用新型的一種城市地下汙水監測裝置的流程結構示意圖；圖3是本實用新型的一種城市地下汙水監測裝置的傳感器節點的電路原理圖；圖4是本實用新型的一種城市地下汙水監測裝置的無線網關的電路原理圖；圖5是本實用新型的一種城市地下汙水監測裝置的電源供給與管理模塊的電路 原理圖。在圖1、圖2、圖3、圖4和圖5中包括有1——無線傳感信息採集模塊、11——無線傳感器節點、111——數據採集電路、 112——無線傳感器節點射頻收發電路、12——無線傳感器網絡、13——無線網關、14—— 射頻收發模塊、2——微處理器、3——電源供給與管理模塊。
具體實施方式
結合以下實施例對本實用新型作進一步描述。本實用新型的一種城市地下汙水監測裝置的具體實施方式
，如圖1和圖2所示，包 括有無線傳感信息採集模塊1、微處理器2和電源供給與管理模塊3，所述無線傳感信息採 集模塊1和所述電源供給與管理模塊3分別與所述微處理器2相連接，所述無線傳感信息 採集模塊1包括有無線傳感器節點11、由所述無線傳感器節點11組成的無線傳感器網絡 12、無線網關13和射頻收發模塊14，所述射頻收發模塊14包括有無線傳感器節點射頻收發 模塊、無線傳感器網絡射頻收發模塊和無線網關射頻收發模塊，其中，每一個所述無線傳感 器網絡12對應一個所述無線網關13。具體的，如圖3所示，無線傳感器節點11的電路包括有數據採集電路111和無線 傳感器節點射頻收發電路112，所述數據採集電路111和所述無線傳感器節點射頻收發電 路112分別與所述微處理器2相連接，所述數據採集電路111包括有集成傳感器組晶片和 水質監測傳感器組，所述無線傳感器節點射頻收發電路112包括有所述無線傳感器節點射 頻收發模塊。具體的，水質監測傳感器組包括有溫度傳感器、電導率傳感器、溶解氧傳感器、PH 值傳感器和餘氯傳感器。具體的，如圖4所示，無線網關13的電路由所述無線傳感器網絡射頻收發模塊和 所述無線網關射頻收發模塊組成，所述無線傳感器網絡射頻收發模塊和所述無線網關射頻 收發模塊分別與所述微處理器2相連接。具體的，無線網關13為3G無線網關或者4G無線網關。具體的，3G無線網關為WCDMA 3G無線網關或者CDMA2000 3G無線網關或者 TDSCDMA 3G無線網關。本實施例中採用WCDMA 3G無線網關，該WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access-寬帶碼分多址)是一種第三代無線通訊技術，它基於GSM MAP 核心網，UTRAN(UMTS陸地無線接入網)為無線接口的第三代移動通信系統。WCDMA可支持 384Kbps到2Mbps不等的數據傳輸速率，在高速移動的狀態，可提供384Kbps的傳輸速率，在 低速或是室內環境下，則可提供高達2Mbps的傳輸速率。而GSM系統目前只能傳送9. 6Kbps, 固定線路Modem也只是56Kbps的速率，WCDMA是無線的寬帶通訊。通過WCDMA技術可實現 數據的高速傳輸。[0036]具體的，微處理器2由型號為ATMEGA128L的單片機及其外圍電路組成。具體的，射頻收發模塊14由型號為CC1000的射頻晶片及其外圍電路組成。具體的，如圖5所示，電源供給與管理模塊3為太陽能供給的電源供給與管理模塊 3。電源供給與管理模塊3採用太陽能供電模式，實現對無線傳感器節點11的持續穩定供 H1^ ο本實用新型的城市地下汙水監測裝置的工作原理通過在城市中各個汙水排水管 道口布設無線傳感器節點11來進行汙水水質各個參數數據的收集，並利用無線傳感器網 絡12的聯網多跳能力實現數據在各個無線傳感器節點11之間的轉發，最後匯集到無線網 關13，通過該無線網關13將從無線傳感器網絡12匯集的數據發至水質監測中心計算機，由 數據接收與管理上位機軟體對數據進行接收和處理；同時，水質監測中心計算機亦能通過 無線網關13向無線傳感器發送指令，實現無線傳感器網絡12的休眠和喚醒。最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對本實 用新型保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領域的普 通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本 實用新型技術方案的實質和範圍。
權利要求1.一種城市地下汙水監測裝置，其特徵在於包括有無線傳感信息採集模塊、微處理 器和電源供給與管理模塊，所述無線傳感信息採集模塊和所述電源供給與管理模塊分別與 所述微處理器相連接，所述無線傳感信息採集模塊包括有無線傳感器節點、由所述無線傳 感器節點組成的無線傳感器網絡、無線網關和射頻收發模塊，所述射頻收發模塊包括有無 線傳感器節點射頻收發模塊、無線傳感器網絡射頻收發模塊和無線網關射頻收發模塊，其 中，每一個所述無線傳感器網絡對應一個所述無線網關。
2.根據權利要求1所述的城市地下汙水監測裝置，其特徵在於所述無線傳感器節點 的電路包括有數據採集電路和無線傳感器節點射頻收發電路，所述數據採集電路和所述無 線傳感器節點射頻收發電路分別與所述微處理器相連接，所述數據採集電路包括有集成傳 感器組晶片和水質監測傳感器組，所述無線傳感器節點射頻收發電路包括有所述無線傳感 器節點射頻收發模塊。
3.根據權利要求2所述的城市地下汙水監測裝置，其特徵在於所述水質監測傳感器 組包括有溫度傳感器、電導率傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器和餘氯傳感器。
4.根據權利要求1所述的城市地下汙水監測裝置，其特徵在於所述無線網關的電路 由所述無線傳感器網絡射頻收發模塊和所述無線網關射頻收發模塊組成，所述無線傳感器 網絡射頻收發模塊和所述無線網關射頻收發模塊分別與所述微處理器相連接。
5.根據權利要求1所述的城市地下汙水監測裝置，其特徵在於所述無線網關為3G無 線網關或者4G無線網關。
6.根據權利要求5所述的城市地下汙水監測裝置，其特徵在於所述3G無線網關為 WCDMA 3G無線網關或者CDMA20003G無線網關或者TDSCDMA 3G無線網關。
7.根據權利要求2所述的城市地下汙水監測裝置，其特徵在於所述微處理器由型號 為ATMEGA128L的單片機及其外圍電路組成。
8.根據權利要求1所述的城市地下汙水監測裝置，其特徵在於所述射頻收發模塊由 型號為CC1000的射頻晶片及其外圍電路組成。
9.根據權利要求1所述的城市地下汙水監測裝置，其特徵在於所述電源供給與管理 模塊為太陽能供給的電源供給與管理模塊。
專利摘要一種城市地下汙水監測裝置，包括有無線傳感信息採集模塊、微處理器和電源供給與管理模塊，所述無線傳感信息採集模塊和所述電源供給與管理模塊分別與所述微處理器相連接，所述無線傳感信息採集模塊包括有無線傳感器節點、由所述無線傳感器節點組成的無線傳感器網絡、無線網關和射頻收發模塊，所述射頻收發模塊包括有無線傳感器節點射頻收發模塊、無線傳感器網絡射頻收發模塊和無線網關射頻收發模塊，其中，每一個所述無線傳感器網絡對應一個所述無線網關。本實用新型與現有技術相比，能夠對城市地下汙水水質進行長期、穩定、實時、高效的監測，而且投資小、易於建設、穩定性強，並易於推廣的特點。
文檔編號G01N33/18GK201935909SQ20112000114
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月4日 優先權日2011年1月4日
發明者盧啟福, 楊敬鋒, 陳強 申請人:盧啟福