描述

介紹

2016 年 9 月，一家水處理廠因污水流入該廠而不得不關(guān)閉。供水公司無法查明污染源，導(dǎo)致供水服務(wù)嚴(yán)重中斷。

我的大學(xué)課程要求學(xué)生建立一個系統(tǒng)來解決社區(qū)問題。一個自動化的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)將減輕尋找污染源的工作！

系統(tǒng)總覽

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系統(tǒng)框圖

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4 個傳感器連接到 Arduino Genuino 101。它們都需要一些接口電路，因為它們是電流輸出傳感器。Arduino Genuino 101 定期收集測量數(shù)據(jù)，獲取 GPS 坐標(biāo)，并使用 GPRS 數(shù)據(jù)鏈路將數(shù)據(jù)包上傳到數(shù)據(jù)庫中。用戶可以到網(wǎng)站 查看結(jié)果如下圖。

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標(biāo)記顯示最新的測量數(shù)據(jù)

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容器中的傳感器

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三個電流輸出傳感器來自 Global Water，由指導(dǎo)講師提供。我在這個項目中使用溫度、pH 值和溶解氧水平傳感器。不幸的是，溶解氧水平傳感器出現(xiàn)故障。

另一個傳感器是濁度傳感器，它輸出與水中懸浮固體顆粒量成正比的電壓電平。

連接傳感器和 Arduino

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信號調(diào)理

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電阻器將電流輸出轉(zhuǎn)換為可測量的電壓電平。

A7 GPRS和GPS模塊

我選擇這個 A7 模塊是因為它比 SIM900 變體相對便宜，而且它在一個包中結(jié)合了 GPRS 和 GPS！

然而，更便宜的價格確實是有代價的。首先，模塊自帶的GPS天線并不是真正的GPS天線，需要自己購買。其次，它默認(rèn)只支持115200bps的UART通信，即使你用軟件改了，重啟后也會恢復(fù)默認(rèn)波特率，115200bps的Software Serial非常非常不可靠。我為這個問題拉了我的頭發(fā) 2 天。之后我在 Arduino 代碼中實現(xiàn)了波特率更改功能。

而且，由于這是一個新模塊，我需要為這個模塊創(chuàng)建我自己的庫。源代碼是從各種地方收集的，比如 SIM900 和 Adafruit GPS 模塊。亂七八糟，但是有用，請不要罵我。

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A7模塊控制電路

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必須設(shè)計一個電路來打開模塊。它有兩個引腳，RESET 引腳和 PWR_KEY 引腳需要控制。在 PWR_KEY 上加電壓至少 2s 以啟動模塊。要重置，請將 RESET 引腳拉至 GND。否則，RESET 引腳應(yīng)上拉至 5V。我首先重置模塊，然后繼續(xù)為模塊加電以確保它啟動正常。

能量源

由于電流輸出傳感器，電源在這里值得特別提及（我認(rèn)為？）。它們至少需要 10V 的電壓才能運行，高于我們鐘愛的 5V。由于我想演示該系統(tǒng)的遠程工作能力，因此我選擇了鋰離子電池。

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電源框圖

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2 個串聯(lián)的鋰離子電池將提供 7.4-8.4V，一個降壓轉(zhuǎn)換器將其降至 5V 用于我們的 Arduino 和 A7 模塊，另一個升壓轉(zhuǎn)換器為這些水傳感器提供 11V 電源軌。使用此設(shè)置，系統(tǒng)不會運行很長時間，但這不是該原型的主要問題。

董事會

該系統(tǒng)建立在原型板上。該板和 Arduino Genuino 101 非常適合外殼。

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原型

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外殼

講師還給了一個舊外殼，上面有以前的學(xué)生為與水傳感器相關(guān)的項目而鉆的孔。精彩的！

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外殼

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注意傳感器的連接器。我發(fā)現(xiàn)它們連接到傳感器上，因此我四處尋找可以與它們配合的連接器。我用代碼 GX16 找到了它們。它們用途廣泛，肯定會在未來的項目中派上用場！

網(wǎng)頁

最后，我花了數(shù)周時間從頭開始構(gòu)建的部分。我在服務(wù)器、網(wǎng)站方面的知識為零，在整個項目中我學(xué)習(xí)了 PHP、SQL 查詢、JavaScript、CSS 和 HTML。

我在 Microsoft Azure 上托管網(wǎng)站，因為他們?yōu)閷W(xué)生提供免費服務(wù)。它有一些限制，但對于此應(yīng)用程序來說已經(jīng)足夠了。

該數(shù)據(jù)庫由 ClearDB 與 Azure 合作提供。同樣，內(nèi)存限制，但對于這個項目來說已經(jīng)足夠了。

代碼在 repo 中提供，但請記住將您的憑據(jù)添加到 username_password.php 文件中。

log.php 將從 Arduino 接收到的所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到數(shù)據(jù)庫中。

然后該網(wǎng)頁會顯示一個谷歌地圖，在具有測量數(shù)據(jù)的位置顯示標(biāo)記。其他的php文件都是訪問數(shù)據(jù)庫檢索數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的“工具”。

網(wǎng)站的響應(yīng)速度很慢，因為我只是把這些都hack到了一起，所以我想改進一下。非常歡迎提出建議。:)