[發明專利]一種LoRaWAN多參數水質在線監測系統及方法

在審

• 申請號: 201710498917.2
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107132329A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 沈杜海
• 申請（專利權）人: 福建強閩信息科技有限公司
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01K7/22;H04W4/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及水質多參數測量及通訊技術領域，特別是一種LoRaWAN多參數水質在線監測系統及方法。

背景技術

傳統的單參數或者多參數水質在線監測系統一般有兩種方式，比較常見的一種是水體監測設備配備GPRS模塊（或其他GSM模塊），結合水體監測傳感器使用，傳感器采集原始水體信號，在經過硬件處理和軟件運算后，通過GPRS將最終工程值上傳至平臺，實現水質參數的在線監測。這種方式在水產養殖的水質監測領域更為普遍，由于水體參數通常受到各種因素的影響，單純通過水質傳感器采集的數據并不能當作有效的最終工程值，基本上都需要進行其他參數的補償。這就導致了每個水體監測設備除了配備相應的水體監測傳感器外，還需要配備用來檢測其他參數的傳感器，造成硬件成本上的浪費，也增加維護難度和運維成本。比較突出的一個參數就是大氣壓力值，比如水體溶解氧值，必須進行壓力補償，否則檢測的溶解氧值沒有實際意義。

而且這種方式由于功耗大，一般要求通過市電再經電源適配器后供電，必然造成電源及電源線等成本的增加。更為重要的是，由于是市電供電，為了安全起見，監測設備通常安裝在遠離水面監測點地域，而傳感器是放置在監測點，進一步拉長了傳感器與監測設備之間的距離，從而導致需要很長的傳感器數據線，這也增加了不少的成本開支，整個系統整體的造價很高。

還有另一種常見的方式，每個水體監測設備也是一個相對完整的設備，可能采集單個水體參數或者多個水體參數，和上述第一種方式一樣，進行運算處理后，再通過短距離無線組網的方式傳輸至數據集中器，最后由數據集中器統一以GPRS等方式遠程傳輸至平臺。這種短距離無線組網方式有用ZigBee、WiFi、或者自定義協議的其它RF射頻模塊，除了通訊距離偏短外，同樣存在需要在每個監測設備上配備測量其他參數傳感器的問題。

發明內容

本發明針對上述技術問題做出改進，即本發明所要解決的技術問題是提供一種基于LoRaWAN協議的、檢測節點采用電池供電且只傳輸原始AD參數的、統一在網關節點上算法運算的多參數水質在線監測系統，及系統實現的方法。

為了解決上述技術問題，本發明的一種技術方案是：一種LoRaWAN多參數水質在線監測系統，包括一個或多個LoRa在線檢測節點、一個或多個LoRa網關節點、遠程平臺及手機APP應用，用于水體環境中的多種水質參數的在線檢測及遠程傳輸，所述LoRa在線檢測節點包括有第一LoRa通訊模組，與所述LoRa網關節點上的第二LoRa通訊模組通訊連接，所述LoRa網關節點上的遠傳通訊模組與所述遠程平臺通訊連接，所述手機APP應用與所述遠程平臺網絡連接。

進一步地，所述遠程平臺還安裝有數據管理系統。

進一步地，所述第一LoRa通訊模組與第二LoRa通訊模組的通訊基于LoRaWAN Class B模式。

進一步地，所述多種水質參數的溫度及壓力補償在所述LoRa網關節點上完成。

進一步地，所述多種水質參數的現場校準通過按鍵操作或者通過所述手機APP應用完成。

進一步地，所述LoRa在線檢測節點包括還包括DO傳感器、EC傳感器、pH傳感器、ORP探頭、第一中央處理單元，及與所述第一中央處理單元連接的溫度傳感器、A/D轉換模塊、人機互動單元、供電單元。

進一步地，所述DO傳感器、所述EC傳感器、所述pH傳感器、所述ORP探頭與一信號調理電路連接，所述信號調理電路與所述A/D轉換模塊連接。

進一步地，所述供電單元分別為所述第一LoRa通訊模組、所述第一中央處理單元、所述人機互動單元、所述A/D轉換模塊、所述溫度傳感器、所述DO傳感器、所述EC傳感器、所述pH傳感器、所述ORP探頭、所述信號調理電路供電。

進一步地，所述供電單元包括一次性鋰電池及相關電源管理電路，所述電源管理電路輸出3.3VDC直流電壓，所述一次性鋰電池優選3.6V的大容量電池。

進一步地，所述LoRa在線檢測節點采用周期喚醒或指令喚醒的工作模式，在非采集與通訊期間，處理休眠待機狀態。

進一步地，所述DO傳感器是一種溶解氧傳感器，優選原電池原理的電化學溶解氧傳感器，所述原電池原理的電化學溶解氧傳感器還內置有溫度補償電阻，采用負溫度系數的NTC熱敏電阻。

進一步地，所述電化學溶解氧傳感器的工作原理是：水體的溶解氧在所述電化學溶解氧傳感器內置的陰極、陽極及電解液體的共同作用下，產生化學反應，從而產生微弱電流，所述微弱電流與水體的溶解氧含量成正比。