智能无线水情检测系统设计

1、 智能无线水情检测系统设计 摘 要：智能水情检测系统是一款便携、环保、简单、实用、监测精度高、智能化的水情检测系统。可利用该套设备对水库、雨水处理系统、水产养殖场等区域的水位、ph值和水温等参数进行实时的测量和监控，通过对监测数据进行分析，可以实时掌握相关水域的水质情况，对水域监测和评估等方面有非常实用的价值。该智能水情检测系统的监测数据通过zigbee无线传输的方式将水情数据传到接收汇聚节点，经汇聚节点处理后通过wi-fi和蓝牙两种方式传到手机、平板等进行显示，可实现多点监控的功能，以方便系统的扩统和用户对水位及水质情况进行观察和记录。关键词：ph值；液位；水温；zigbee；wi-fi；蓝

2、牙对于水库、雨水处理系统、水产养殖场等区域的测量和监测来说有相当重要的意义。本文设计了一款小型、使用简单、成本低廉、结构简单的便携式智能水情检测系统。该系统可对水质状况（包含水的ph值和温度）以及所处水域的水位深度进行监测，测试数据可通过wi-fi和蓝牙的方式发送至手机终端显示出来。智能终端水情监测系统的使用及操作非常的简单，智能化程度高，通过对系统的使用极大地减轻了水情监测人员对水质的检测工作的难度。1 终端节点设计智能水情检测系统主要分为终端节点、汇聚节点和上位机三部分。终端节点主要测量相关水域的ph值、温度、水位等参数。本系统采用的模块化的设计方式，主要由水位传感器模块、ph传感器、水温

3、传感器、2.4gzigbee无线发射接收模块、电源系统、mcu微控制器等部分组成。各个检测模块的数据经过mcu模块处理后经过无线传输方式发送到汇聚节点。终端节点结构图1所示。水位传感器：采用超声波非接触液位传感器dyp-ds1603l，其接口有vcc、gnd、tx和rx。利用超声波穿透技术，实现对水位的测量；通过uart通信技术，将传感器测量数据传输到微控制器，传感器uart数据输出为4字节，分别为数据帧头（0xff）、距离数据的高8位、距离数据的低8位、通信校验和。在mcu微控制器串口中断中只需检测是否接收到数据帧头和数据尾，然后通过程序算法得出最终液位值。ph传感器：采用e-201-c型p

4、h复合电极，对所在水域的水质进行检测。该传感器的测量范围为ph0-14，输出为模拟电压。由于ph值与温度有关，所以，一般还要增加一个温度传感器进行温度补偿。水温传感器选择ds18b20，输出为iic数字信号。为了该系统能在大范围区域正常工作，采用了zigbee无线传输模块，实现长距离的数据接收和发送。zigbee技术是一种测量范围在1000米内、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术，其主要用于典型的有周期性数据、间歇数据传输和低反应时间数据传输的应用。2 汇聚节点设计汇聚节点主要由wi-fi模块、蓝牙模块、微控制器、zigbee无线传输模块和电源模块组成，其结构图如图2所示。zigbee无

5、线传输模块接收终端节点发送的传感器数据，即ph值、水位和水温参数等。wi-fi模块和蓝牙模块负责短距离无线传输数据。3 系统软件设计系统软件分为水面检测站程序和地面站程序，水面站主要负责数据的采集，处理和无线发送。地面站主要负责数据的收集及汇总，其软件程序流程图如图3所示。4 结束语该系统实现模块分离化，大面积水域可投放多个检测模块检测不同区域水位，形成蜂窝式布局；实现无线数据传输，从水面数据传输地面站，地面站接收到数据然后显示在显示屏上，用户也可通过手机app进行wi-fi连接后获取当前数据。在后续的功能完善中，将采用gsm通信，只要在可以上网的地域都可通过终端接收，将水面站所测数据显示在手机app上，实现更远范围检测。参考文献1喻纪文，贾露，李青，朱晓辉.基于4g网络的水质监测分布式数据传输架构研究j.软件导刊，2018，17（2）.2郭鹏飞，温志渝，周颖，刘海涛.基于树莓派的远程水质监测系统设计j.重庆理工大学学报（自然科学），2018，4.3张静，皇甫玮喆.基于物联网技术的地表水质监测预警系统设计j.电子与封装，2016（12）.4郝強，王少坡，费琼，张鹏达等.海绵城市建设背景下校园雨水水质监测研究j.天津城建大学学报，2018，3.5申伟，杜文娟.基于zigbe