[实用新型]一种基于无线传感器网络的水质PH监测节点装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于无线传感器网络的水质PH监测节点装置，属于水质监测的无线传感器网络技术领域。

背景技术

近年来，对水资源实施监测与保护方面，国内外已经出现了许多重要方法。无线传感器网络(WSN)集计算机技术、通信技术和传感器技术于一体，具有监测范围广、系统成本低、可靠性高、监测节点自组织以及对生态环境破坏小等优点，十分适合野外大型水域的水质监测。

上世纪中期以后，美国等发达国家就开始对河流、湖泊等地表水质实行自动在线监测。在美国，密苏里等州的水域于1948年以后相继开始进行水质监测，到1958年共建立44个水质监测站，初步形成了全国性的水质监测网。1960年纽约州的环保部门开始着手建立自动水质监测系统，用以代替人工监测网络的工作，在1966年安装了第一台水质自动电化学监测仪。美国在1975年各州共有1.3万个站点组成水质监测网，在这个监测网中有150个组建成了全美水质监测网，即国家水质监测网(NWMS)。

我国在水质监测方面的研究虽然起步较晚，但发展速度非常快，已经能够建立基于WSN和其它现代化科技的水质监测系统。20世纪60年代初期，水利部在全国多条大中型河流上建立了900多个水质监测站，对河水的主要物理性质、离子成分等进行了监测。1998年以来,我国先后在七大水系的10个流域建成了100个国家地表水水质移动监测站,各地方根据环境管理需求,也陆续建立了400多个地方级水质监测站,并实现对污染总负荷65％的企业排污进行自动监测。

许多科研机构已经开始在内陆淡水湖或近海海洋环境中进行小规模的组网实验，中国科学院、中国海洋大学、哈尔滨工业大学等大学和科研机构在组网协议、网络体系结构等方面已经取得了一定的研究成果，并成功组建了很多有价值的水质监测系统平台。

然而，现有的水质监测系统所采用的PH值检测装置，通常使用复杂的采集单元、信号处理单元、以及控制单元来实现，体积庞大，组网后不便维护，成本高，不利于大规模投入使用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于无线传感器网络的水质PH监测节点装置，集成度高，采集到的PH值信号处理高效稳定，适合大规模组网。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种基于无线传感器网络的水质PH监测节点装置，包括PH值传感单元、数据采集单元，以及与数据采集单元双向连接的无线通信单元，所述PH值传感单元通过信号调理单元与数据采集单元连接，所述数据采集单元与无线通信单元采用CC2530芯片实现。

所述信号调理电路包括TL081芯片、INA826芯片以及REF3318芯片，其中，TL081芯片的第1引脚、第5引脚和第8引脚悬空，第2引脚与第6引脚之间通过0Ω电阻R2连接，TL081芯片的第3引脚作为电压输入端Vin用于接PH值传感单元的传感器探头，第4引脚接接-5V电源并通过0.1uF瓷片电容C1接地，第7引脚接+5V电源并通过0.1uF瓷片电容C2接地；TL081芯片的第6引脚接INA826芯片的第4引脚，INA826芯片的第1引脚接地，第2引脚与第3引脚通过1.5KΩ的电阻R1连接，第5引脚接地，第6引脚接REF3318芯片的第3引脚并通过电容C5接地，INA826芯片的第7引脚作为电压输出端，用于与数据采集单元的模/数转换器输入引脚连接，INA826芯片的第8引脚接电源VDD3V，并通过0.1uF电容C4接地；REF3318芯片的第1引脚接地，第2引脚接+5V电源，第1引脚和第2引脚之间通过电容C3连接，电容C3和电容C5均为10uF无极性电容。

本实用新型基于其技术方案所具有的有益效果在于：

(1)本实用新型的数据采集单元和无线通信单元采用了一片无线单片机CC2530芯片实现，无需人工值守，减小了工程造价，减小了施工量，并且CC2530芯片作为控制核心，数据的采集和无线传输由一块单片芯片完成，节约系统硬件电路空间，整个硬件单元体积小巧，使得单元硬件电路设计最小化，极大地节省了系统成本；

(2)本实用新型的信号调理单元利用了集成芯片TL081芯片、INA826芯片以及REF3318芯片，再设计其外围电路，用来对PH值传感单元的信号进行放大、稳压等处理，信号调理单元处理性能稳定高效且集成度高；