水质监测系统开源分享

描述

介绍

2016 年 9 月，一家水处理厂因污水流入该厂而不得不关闭。供水公司无法查明污染源，导致供水服务严重中断。

我的大学课程要求学生建立一个系统来解决社区问题。一个自动化的水质监测系统将减轻寻找污染源的工作！

系统总览

 

系统框图

 

4 个传感器连接到 Arduino Genuino 101。它们都需要一些接口电路，因为它们是电流输出传感器。Arduino Genuino 101 定期收集测量数据，获取 GPS 坐标，并使用 GPRS 数据链路将数据包上传到数据库中。用户可以到网站 查看结果如下图。

 

标记显示最新的测量数据

 

容器中的传感器

 

三个电流输出传感器来自 Global Water，由指导讲师提供。我在这个项目中使用温度、pH 值和溶解氧水平传感器。不幸的是，溶解氧水平传感器出现故障。

另一个传感器是浊度传感器，它输出与水中悬浮固体颗粒量成正比的电压电平。

连接传感器和 Arduino

 

信号调理

 

电阻器将电流输出转换为可测量的电压电平。

A7 GPRS和GPS模块

我选择这个 A7 模块是因为它比 SIM900 变体相对便宜，而且它在一个包中结合了 GPRS 和 GPS！

然而，更便宜的价格确实是有代价的。首先，模块自带的GPS天线并不是真正的GPS天线，需要自己购买。其次，它默认只支持115200bps的UART通信，即使你用软件改了，重启后也会恢复默认波特率，115200bps的Software Serial非常非常不可靠。我为这个问题拉了我的头发 2 天。之后我在 Arduino 代码中实现了波特率更改功能。

而且，由于这是一个新模块，我需要为这个模块创建我自己的库。源代码是从各种地方收集的，比如 SIM900 和 Adafruit GPS 模块。乱七八糟，但是有用，请不要骂我。

 

A7模块控制电路

 

必须设计一个电路来打开模块。它有两个引脚，RESET 引脚和 PWR_KEY 引脚需要控制。在 PWR_KEY 上加电压至少 2s 以启动模块。要重置，请将 RESET 引脚拉至 GND。否则，RESET 引脚应上拉至 5V。我首先重置模块，然后继续为模块加电以确保它启动正常。

能量源

由于电流输出传感器，电源在这里值得特别提及（我认为？）。它们至少需要 10V 的电压才能运行，高于我们钟爱的 5V。由于我想演示该系统的远程工作能力，因此我选择了锂离子电池。

 

电源框图

 

2 个串联的锂离子电池将提供 7.4-8.4V，一个降压转换器将其降至 5V 用于我们的 Arduino 和 A7 模块，另一个升压转换器为这些水传感器提供 11V 电源轨。使用此设置，系统不会运行很长时间，但这不是该原型的主要问题。

董事会

该系统建立在原型板上。该板和 Arduino Genuino 101 非常适合外壳。

 

原型

 

外壳

讲师还给了一个旧外壳，上面有以前的学生为与水传感器相关的项目而钻的孔。精彩的！

 

外壳

 

注意传感器的连接器。我发现它们连接到传感器上，因此我四处寻找可以与它们配合的连接器。我用代码 GX16 找到了它们。它们用途广泛，肯定会在未来的项目中派上用场！

网页

最后，我花了数周时间从头开始构建的部分。我在服务器、网站方面的知识为零，在整个项目中我学习了 PHP、SQL 查询、JavaScript、CSS 和 HTML。

我在 Microsoft Azure 上托管网站，因为他们为学生提供免费服务。它有一些限制，但对于此应用程序来说已经足够了。

该数据库由 ClearDB 与 Azure 合作提供。同样，内存限制，但对于这个项目来说已经足够了。

代码在 repo 中提供，但请记住将您的凭据添加到 username_password.php 文件中。

log.php 将从 Arduino 接收到的所有数据转储到数据库中。

然后该网页会显示一个谷歌地图，在具有测量数据的位置显示标记。其他的php文件都是访问数据库检索数据库中数据的“工具”。

网站的响应速度很慢，因为我只是把这些都hack到了一起，所以我想改进一下。非常欢迎提出建议。:)