[实用新型]一种基于NB‑IoT的pH检测装置及其数据管理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及水质检测及无线通讯技术领域，特别是一种基于NB-IoT的pH检测装置及其数据管理系统。

背景技术

常见的pH检测装置一般有三种，其一是电池供电的便携式的pH检测仪，其二是外接电源供电的pH检测设备，还有一种是具有通讯功能的在线pH检测设备。传统的pH检测装置都有其技术缺点：便携式的pH检测仪与外接电源供电的pH检测设备由于没有通讯功能，只能片断地检测当前水质的情况，无法获知连续的水质pH变化趋势，遇到水质不良情况无法及时采取应对措施，而且外接电源供电的pH检测设备还经常受现场无电源供电、电源线拉线长等种种麻烦。而传统的具有通讯功能的在线pH检测设备一般采用短距离ZigBee通讯方式、WiFi通讯方式或者直接整合各种RF通讯模块进行通讯，这些通讯方式也都有技术缺陷，采用ZigBee等短距离通讯方式，通常还要增加一个ZigBee网关，以及具备GPRS通讯功能的数据集中器，检测设备与数据集中器距离远一些，通常还要增加ZigBee路由节点设备进行接力传输；整合各种RF通讯模块也一样需要GPRS集中数据远传，不但提高成本，由于GPRS功耗大，电源供应也成问题。而采用WiFi无线通讯方式，除了要在现场布置路由器外，也存在电源供应的问题。

而传统采用电池供电的在线pH检测设备中，无论采用Wifi还是GPRS进行远程通讯，通常无法连续长时间工作，需要增加太阳能供电或者及时进行人工充电，或者定期更换电池。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于低功耗可用电池长时间供电的且可通过NB-IoT远程通讯的pH检测装置，及其数据管理系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种技术方案是：一种基于NB-IoT的pH检测装置，用于水体pH值检测，包括NB-IoT模组、中央处理单元、人机交互单元、蜂鸣器、温度传感器、pH电极、信号调理单元、锂电池模块、充电电路模块。

进一步地，所述pH电极放置于待测水域中，所述中央处理单元定期从休眠状态进入工作状态，启动水体信号采集工作，信号经过硬件处理和软件换算后存储，用于直接通过所述人机交互单元中的液晶屏显示，并且周期性通过所述NB-IoT模组上报远程平台。

进一步地，在采集工作完成后，所述pH检测装置重新进入休眠待机状态，等待下一个工作周期的到来，实现低功耗，延长电池可使用的时间。

进一步地，所述pH电极经过所述信号调理单元进行信号调理后，再与所述中央处理单元内置的ADC部件相连。

进一步地，所述信号调理单元将所述pH电极的采集信号转换为标准电压信号后，进入所述中央处理单元内置的ADC部件进一步运算，并按相应算法换算成对应的水体当前pH值存储、显示和数据上报。

进一步地，所述NB-IoT模组、所述人机交互单元、所述蜂鸣器、所述温度传感器、所述锂电池模块、所述充电电路模块与所述中央处理单元相连。

进一步地，所述蜂鸣器用于校准完成提醒和数据异常提醒，并预设不同的鸣叫时间周期及鸣叫频率的程序规则加以区分。

进一步地，所述NB-IoT模组是基于蜂窝的低功耗窄带物联网通讯模组，用于与远程平台通讯连接和数据互动，所述NB-IoT模组具备高可靠、低成本、低功耗、广覆盖、深穿透的特点，帮助使用者提高监测效率；所述NB-IoT模组还包括有一采用物联网专有号段的SIM卡，所述NB-IoT模组预分配有一个唯一的设备ID号，并存储于所述中央处理单元内部的存储单元中。

进一步地，所述温度传感器是采用DS18B20单总线温度传感器，所述DS18B20单总线温度传感器的电源脚VDD没有接外部电源供电，采用内部寄生电源方式供电。

进一步地，所述人机交互单元包括一低功耗的段码式LCD显示屏、三个轻触按钮。

进一步地，所述三个轻触按钮用于查看水体pH监测值、菜单选择、参数查看和设置，所述三个轻触按钮分别对应为向上键、向下键和确认键。

进一步地，所述充电电路模块用于对所述锂电池模块进行充电管理，同时还包括有一外接电源LDO电路，通过外接电源直接对所述基于NB-IoT的pH检测装置进行供电。

一种基于NB-IoT的pH检测的数据管理系统，包括多个所述的基于NB-IoT的pH检测装置、一远程监管云平台、一手机APP应用、一微信小程序应用。