[发明专利]一种基于NB-IoT的水质监测系统

权利要求书

1.一种基于NB-IoT的水质监测系统，其特征在于：包括主控单元(100)以及与所述主控单元(100)分别进行连接的检测单元(200)和通讯单元(300)；

所述检测单元(200)能够获得监测数据，并将其传输至主控单元(100)，所述主控单元(100)通过所述通讯单元(300)将所述监测数据进行上传；

所述通讯单元(300)包括NB-IoT模块(301)和电平转换模块(302)，所述NB-IoT模块(301)通过所述电平转换模块(302)与所述主控单元(100)连接；所述NB-IoT模块(301)的NB核心板为BC28无线通信模组；

当有数据需要上传时，则给BC28模组上电，BC28设置手动入网，进入活跃状态，开启最大功能模式，关闭eDRX功能，并触发网络附着，网络附着成功后，检查自身是否入网，若入网成功，就开始进行数据传输业务，在数据传输成功后进入Idle模式，之后若不需要断电，就进入PSM模式，若需要断电，就断电关机；如果数据上传失败，则重启模组，开启最小功能模式，清除先验频点，并再次尝试入网；如果未能成功入网，则重启模组，开启最小功能模式，清除先验频点，并再次尝试入网；

所述检测单元(200)包括测量模块(201)和读取模块(202)，所述测量模块(201)通过所述读取模块(202)与所述主控单元(100)连接；所述读取模块(202)读取所述测量模块(201)所监测的原始数据，并将其转化为所述监测数据后传输至所述主控单元(100)；

所述测量模块(201)包括温度传感器(201a)和pH 传感器(201b)，两者分别与所述读取模块(202)进行连接；

所述pH 传感器(201b)采用pH电极探头，其通过检测被测物的氢离子浓度并转换成相应的电信号来完成pH值的检测；所述pH电极探头基于原电池系统，此电池的端电压为电极电位，此电位由两个半电池构成，其中一个为测量电极，另一个为参比电极；此电位遵循能斯特方程：

对于金属电极，活度设为常数1，则有：

式中：E—电极电位，E₀—电极标准电压，R—气体常数，T—开氏绝对温度，F—法拉第常数，n—被测离子化合价，—离子活度；

所述pH 电极是一支端部吹成泡状的对于pH敏感的玻璃膜的玻璃管，管内充填有含饱和AgCl的3mol/lkcl缓冲溶液，pH值为7；存在于玻璃膜二面的反映pH 值的电位差用Ag/AgCl传导系统，内参比电极的电位是恒定不变的；当玻璃电极浸入被测溶液时，玻璃膜处于内部溶液和待测溶液之间，这时跨越玻璃膜产生一电位差ΔE_M，这种电位差称为膜电位，它与氢离子活度之间的关系符合能斯特公式：

当时，ΔE＝0；但实际上ΔE≠0，跨越玻璃膜仍有电位差，这种电位差称为不对称电位，其是由玻璃膜内外表面情况不完全相同而产生的；玻璃电极ΔE_M与pH成正比。

2.如权利要求1所述的基于NB-IoT的水质监测系统，其特征在于：所述读取模块(202)采用Modbus-RTU通讯协议，并通过Modbus-RTU通讯协议将所述测量模块(201)所获得的电压值数据转化成对应的正负温度值和pH值，形成所述监测数据，并发送给所述主控单元(100)。

3.如权利要求2所述的基于NB-IoT的水质监测系统，其特征在于：所述电平转换模块(302)通过插针连接器(303)与所述主控单元(100)连接。

4.如权利要求1～3任一所述的基于NB-IoT的水质监测系统，其特征在于：还包括第一电源单元(400)，所述第一电源单元(400)包括供电模块(401)；

所述供电模块(401)分别与所述主控单元(100)和通讯单元(300)连接，并为其进行供电。

5.如权利要求4所述的基于NB-IoT的水质监测系统，其特征在于：还包括第二电源单元(500)，其分别与所述测量模块(201)、读取模块(202)连接，并为其进行供电。