[实用新型]一种基于无线传感器网络的水质环境远程监测系统

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络的水质环境远程监测系统，其特征在于：包括：多个传感器节点数据采集装置、汇聚节点船体装置及远程界面控制装置；

每个传感器节点数据采集装置包括传感器水质参数采集装置、传感器节点定位模块、电源模块和ZigBee无线通信模块；所述传感器水质参数采集装置和传感器节点定位模块均无线连接于ZigBee无线通信模块，所述电源模块用于给传感器节点数据采集装置供电；所述传感器水质参数采集装置包括酸碱度传感器、温度传感器、溶氧量传感器和电导率传感器；

所述ZigBee无线通信模块采用的是E18-MS1PA1-PCB集成模块，由CC2530芯片和板载天线集成而成，由所述电源模块提供的3.3V的电压进行供电；CC2530芯片的引脚P0_0连接所述电导率传感器，用来接收监测到的水质环境的电导率；引脚P0_1连接所述酸碱度传感器，用来接收监测到的水质环境的酸碱度；引脚P2_0连接所述温度传感器，用来接收监测到的水质环境的温度；引脚P0_2和引脚P0_3分别连接所述传感器节点定位模块中的TX0和RX0串口，用来进行当前传感器节点数据采集装置的实时定位信息传输；引脚P1_3和P1_2分别连接上拉电阻R20和R21，上拉电阻R20和R21连接到3.3V电压；

所述传感器节点定位模块采用的是L80-R型号的集成天线芯片；所述L80-R型号的集成天线芯片的引脚4连接3.3V电压，用来给所述传感器节点定位模块供电；所述L80-R型号的集成天线芯片的引脚6为1PPS脉冲输出，引脚6连接LED灯D5一端，LED灯D5用于定位指示，当定位成功后，LED灯D5会由熄灭状态变为闪烁状态；所述L80-R型号的集成天线芯片的引脚1和引脚2为RXD和TXD，引脚1和引脚2分别连接到CC2530芯片的引脚P0_3和引脚P0_2，引脚1和引脚2用于进行定位信息的传输；电阻R12一端接地，另一端连接LED灯D5另一端，用于控制电流，防止LED灯D5因过流而烧坏；电容C10一端接地，另一端分别连接3.3V电压及所述L80-R型号的集成天线芯片的引脚4和引脚5，用于过滤电压输出的噪声信号；

所述电导率传感器的型号为DJS-1C；采用的是CD4060BM计数器芯片，所述CD4060BM计数器芯片由所述电源提供的±5V电压供电；CD4060BM计数器芯片的引脚8和引脚12均连接-5V电压作为所述CD4060BM计数器芯片的参考地和复位电压；所述CD4060BM计数器芯片的引脚10和引脚11分别连接电阻R2和电阻R1的一端，电阻R2和电阻R1的另一端均连接电容C5的一端，电容C5的另一端连接所述CD4060BM计数器芯片的引脚9，用来提供时钟信号；电容C5用来滤波；所述CD4060BM计数器芯片的引脚16连接+5V电压，所述CD4060BM计数器芯片的引脚7连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接电阻R3的一端和运放1的反向输入端，运放1的同向输入端接地，运放1的输出端连接电阻R3的另一端和运放7的反向输入端；运放7的同向输入端接地，运放7的反向输入端与运放7的输出端之间连接电阻R8，运放7的输出端连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端分别连接运放8反向输入端、电阻R9的一端和电阻R12的一端，电阻R9的另一端分别连接单极性二极管D1的阳极和电阻R6的一端，单极性二极管D1的阴极连接运放8的输出端；运放8的输出端连接单极性二极管D2的阳极，单极性二极管D2的阴极连接运放14的同向输入端；电阻R12的另一端连接单极性二极管D2的阴极；电阻R6的另一端分别连接运放14的反向输入端和电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接分别连接电容C14和单极性二极管D3的阴极，电容C14和单极性二极管D3的阳极均接地，电阻R10用于稳定所述电导率传感器的电流，防止电流回流烧坏所述电导率传感器，单极性二极管D3与电容C14起到滤波的作用；运放14输出端输出稳定的信号ADOUT；所述运放14的输出端连接所述CC2530芯片的引脚P0_0，用于传输稳定的信号ADOUT；其中，运放1、运放6、运放7和运放8采用的均是TLC034CD运放芯片，TLC034CD运放芯片由双极性电源供电；

所述酸碱度传感器选用的是E-201-C型号的PH传感器，所述PH传感器的接头为BNC接头，所述BNC接头一端接地，另一端连接电阻R14，电阻R14另一端连接CA3140AMZ运放的同向输入端，电阻R14用来防止电流过大烧坏电路；所述CA3140AMZ运放6采用的是双极性电压供电，所述CA3140AMZ运放的反向输入端连接电容C23和电位器R19，电容C23用来滤波，电位器R19用来和电阻R17及电阻R18分压，以便根据水环境的酸碱度来调节电位器R19使得酸碱度的参考点为正常采集值；所述CA3140AMZ运放的输出端连接电阻R15的一端，电阻R15另一端分别连接下拉电阻R16和TL081BCG4运放的引脚2，下拉电阻R16另一端接-5V电压，所述TL081BCG4运放的同向输入端接地，所述TL081BCG4运放的反向输入端和输出端分别连接电阻R13两端，电阻R13通过分压的作用与所述TL081BCG4运放起到放大作用；所述TL081BCG4运放由所述电源模块提供的正负5V双电源供电，所述TL081BCG4运放的输出端输出放大信号并传输至所述CC2530芯片的引脚P0_1；

汇聚节点船体装置包括电机驱动船体运动装置、舵机驱动摄像头摆动装置、汇聚节点定位模块、ZigBee协调器模块、树莓派开发板、图像采集单元和无线网络通信单元；树莓派开发板分别单向连接电机驱动船体运动装置、舵机驱动摄像头摆动装置、图像采集单元和无线网络通信单元，汇聚节点定位模块单向连接树莓派开发板，树莓派开发板与ZigBee协调器模块双向连接；

多个传感器节点数据采集装置分别被固定安装在不同的位置，并与汇聚节点船体装置无线通信连接，形成网状组网模式；多个传感器节点数据采集装置通过ZigBee无线通信模块将传感器水质参数采集装置采集的水质参数和传感器节点定位模块得到的各个传感器节点数据采集装置的地理位置信息传输至汇聚节点船体装置，汇聚节点船体装置中的ZigBee协调器模块接收所述水质参数和对应的地理位置信息，并与汇聚节点船体装置中汇聚节点定位模块得到的汇聚节点船体装置的地理位置信息和图像采集单元采集的汇聚节点船体装置所在水域环境的图像信息一起传输至远程界面控制装置。