[發明專利]一種基于NB-IoT的水質監測系統

有效

• 申請號: 201910389911.0
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110174179B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 張濤;孫碩;李水銘;韓家言;馬楠楠;郭星宇
• 申請（專利權）人: 深圳市數字城市工程研究中心;江南大學
• 主分類號: G01K7/22
• 分類號: G01K7/22;G01N27/30;H04W4/38
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

1.一種基于NB-IoT的水質監測系統，其特征在于：包括主控單元(100)以及與所述主控單元(100)分別進行連接的檢測單元(200)和通訊單元(300)；

所述檢測單元(200)能夠獲得監測數據，并將其傳輸至主控單元(100)，所述主控單元(100)通過所述通訊單元(300)將所述監測數據進行上傳；

所述通訊單元(300)包括NB-IoT模塊(301)和電平轉換模塊(302)，所述NB-IoT模塊(301)通過所述電平轉換模塊(302)與所述主控單元(100)連接；所述NB-IoT模塊(301)的NB核心板為BC28無線通信模組；

當有數據需要上傳時，則給BC28模組上電，BC28設置手動入網，進入活躍狀態，開啟最大功能模式，關閉eDRX功能，并觸發網絡附著，網絡附著成功后，檢查自身是否入網，若入網成功，就開始進行數據傳輸業務，在數據傳輸成功后進入Idle模式，之后若不需要斷電，就進入PSM模式，若需要斷電，就斷電關機；如果數據上傳失敗，則重啟模組，開啟最小功能模式，清除先驗頻點，并再次嘗試入網；如果未能成功入網，則重啟模組，開啟最小功能模式，清除先驗頻點，并再次嘗試入網；

所述檢測單元(200)包括測量模塊(201)和讀取模塊(202)，所述測量模塊(201)通過所述讀取模塊(202)與所述主控單元(100)連接；所述讀取模塊(202)讀取所述測量模塊(201)所監測的原始數據，并將其轉化為所述監測數據后傳輸至所述主控單元(100)；

所述測量模塊(201)包括溫度傳感器(201a)和pH 傳感器(201b)，兩者分別與所述讀取模塊(202)進行連接；

所述pH 傳感器(201b)采用pH電極探頭，其通過檢測被測物的氫離子濃度并轉換成相應的電信號來完成pH值的檢測；所述pH電極探頭基于原電池系統，此電池的端電壓為電極電位，此電位由兩個半電池構成，其中一個為測量電極，另一個為參比電極；此電位遵循能斯特方程：

對于金屬電極，活度設為常數1，則有：

式中：E—電極電位，E₀—電極標準電壓，R—氣體常數，T—開氏絕對溫度，F—法拉第常數，n—被測離子化合價，—離子活度；

所述pH 電極是一支端部吹成泡狀的對于pH敏感的玻璃膜的玻璃管，管內充填有含飽和AgCl的3mol/lkcl緩沖溶液，pH值為7；存在于玻璃膜二面的反映pH 值的電位差用Ag/AgCl傳導系統，內參比電極的電位是恒定不變的；當玻璃電極浸入被測溶液時，玻璃膜處于內部溶液和待測溶液之間，這時跨越玻璃膜產生一電位差ΔE_M，這種電位差稱為膜電位，它與氫離子活度之間的關系符合能斯特公式：

當時，ΔE＝0；但實際上ΔE≠0，跨越玻璃膜仍有電位差，這種電位差稱為不對稱電位，其是由玻璃膜內外表面情況不完全相同而產生的；玻璃電極ΔE_M與pH成正比。

2.如權利要求1所述的基于NB-IoT的水質監測系統，其特征在于：所述讀取模塊(202)采用Modbus-RTU通訊協議，并通過Modbus-RTU通訊協議將所述測量模塊(201)所獲得的電壓值數據轉化成對應的正負溫度值和pH值，形成所述監測數據，并發送給所述主控單元(100)。

3.如權利要求2所述的基于NB-IoT的水質監測系統，其特征在于：所述電平轉換模塊(302)通過插針連接器(303)與所述主控單元(100)連接。

4.如權利要求1～3任一所述的基于NB-IoT的水質監測系統，其特征在于：還包括第一電源單元(400)，所述第一電源單元(400)包括供電模塊(401)；

所述供電模塊(401)分別與所述主控單元(100)和通訊單元(300)連接，并為其進行供電。

5.如權利要求4所述的基于NB-IoT的水質監測系統，其特征在于：還包括第二電源單元(500)，其分別與所述測量模塊(201)、讀取模塊(202)連接，并為其進行供電。