一种水质氨氮检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水质氨氮检测系统，它包括传感器模块、数据采集与信号处理模块、微处理器模块、电源模块、客户端和监测端，所述的电源模块分别与传感器模块、数据采集与信号处理模块以及微处理器模块连接，所述的数据采集与信号处理模块分别与传感器模块和微处理器模块连接，所述的微处理器模块分别与客户端和监测端数据连接；所述的监测端为OneNET云端，所述微处理器模块和监测端通过无线网络或无线WiFi模块发送/接收监测数据；所述的微处理器模块与客户端通过有线或无线网络发送/接收监测数据。本实用新型专利技术所述水质氨氮检测系统可长时间在线监测，并可对测量数据进行补偿校正以获得更为精确的测量数据。

【技术实现步骤摘要】
一种水质氨氮检测系统
本技术涉及一种水质氨氮检测系统，属于环境监测

技术介绍
氨氮作为水质污染的重要污染物之一，是导致水体富营养化以及环境污染的重要指标之一。因此研发设计出一款水质中氨氮浓度在线检测系统具有良好的应用前景。目前，对水体中氨氮的测定主要采用比色或分光光度法以及电极法，其中比色或分光光度法应用广泛，几乎所有的无机离子都可直接或间接的用比色或分光光度法测定，但利用比色法测量水中氨氮，测量要求严格，需要等待显色反应完成才能测试，因此响应速度慢，而且易受样品色度和浊度的干扰，且分光光度法易受测量环境的光照强度，温湿度等条件影响。国外多采用氨气敏电极法，这种电极较传统的离子选择电极具有更高的精密度及准确度。电极法能够在各种水质的检测中使用，并且具有较强的抗干扰能力，不受水中浊度色度的影响，响应时间短，还可以实现连续测试。伴随着电极法的不断更新与发展，其所具有的检出限能够充分满足清洁水的基本需求。但是，氨气敏电极是一种电化学传感器，而电化学传感器的特性经常会受到很多因素的影响，如环境温度、湿度、大气压、场强、电源波动等外在物理因素，在这些因素的影响下，势必会产生一定的误差，因此运用传感器测量的结果并不一定还是原来的严格线性关系，更多的是呈现一种非线性关系。因此有必要针对电化学传感器的特性，对电化学传感器进行一定的数据补偿。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种可长时间在线监测，并可对测量数据进行补偿校正以获得更为精确的测量数据的水质氨氮检测系统。为解决上技术技术问题，本技术采用以下技术方案：一种水质氨氮检测系统，包括传感器模块、数据采集与信号处理模块、微处理器模块、电源模块、客户端和监测端，所述的电源模块分别与传感器模块、数据采集与信号处理模块以及微处理器模块连接，所述的数据采集与信号处理模块分别与传感器模块和微处理器模块连接，所述的微处理器模块分别与客户端和监测端数据连接；其中：所述的传感器模块包括用于监测水体中各项指标的若干个传感器；所述的数据采集与信号处理模块包括依次连接的数据采集模块、信号调节模块和A/D转换模块，所述的数据采集模块分别与各传感器连接，所述的A/D转换模块与微处理器模块连接；所述的监测端为OneNET云端，所述微处理器模块和监测端通过无线网络或无线WiFi模块发送/接收监测数据；所述的微处理器模块与客户端通过有线或无线网络发送/接收监测数据。本技术所述的水质氨氮检测系统，由电源模块为采用数据的设备、采集数据及处理数据的模块(传感器模块、数据采集与信号处理模块和微处理器模块)提供电力，由传感器模块采集数据，这些数据经数据采集与信号处理模块进行存储、放大滤波、模数转换后所得信号送入微处理器模块，并由微处理器模块采用最小二乘支持向量机模型对上述信号(即测量数据)进行补偿校正，即得到经补偿后的精确测量数据，该数据再由微处理器模块经有线或无线网络传送到客户端和监测端，使客户端实现数据的实时显示并根据保存的历史数据绘制趋势图，而在监测端则能实现远距离实时在线监测水体中pH值、氨氮浓度、环境温度等各种参数。上述技术方案中，所述传感器模块通常包括氨气敏电极、pH电极和温度传感器。上述技术方案中，微处理器模块采用最小二乘支持向量机模型对上述信号(即测量数据)进行补偿校正上述技术方案中，所述的客户端通常为PC机，所述PC机上安装有数据监测的相应软件。所述客户端与微处理器模块之间的连接可以通过如USB转串口等进行有线连接，也可以通过局域网等无线网络进行无线连接，以实现两者之间监测数据的发送/接收。上述技术方案中，所述的无线网线可以是以太网等常规应用的无线网络。与现有技术相比，本技术的特点在于：1、本技术所述系统中的微处理器模块能够对由传感器模块检测所得的测量数据进行补偿校正，因而克服了现有氨氮在线检测系统中因氨气敏电极等电化学传感器易受外界因素影响而导致测量结果不准确的不足。2、本技术所述系统对氨氮浓度的检测限宽，为0-100mg/L；在上述检测范围内，本申请人对不同氨氮浓度的溶液进行多次重复测量，经过实验计算结果得出，本专利技术所述系统的最大相对误差在±3％以内，并且系统处于稳定状态时响应时间较短，平均响应时间在10s以内。3、采用无线网络传输，实现了对数据信息的实时在线监测与保存、绘制数据监测曲线等，自动化程度较高；同时利用中移动OneNET开放云平台实现物联网应用，实现了远距离实时在线监测水体中pH值、氨氮浓度、环境温度等各种参数。附图说明图1为本技术一种实施方式的模块结构图。图中标号为：10电源模块，20传感器模块，21氨气敏电极，22pH电极，23温度传感器，30数据采集与信号处理模块，31数据采集模块，32信号调节模块，33A/D转换模块，40微处理器模块，50客户端，60无线WiFi模块，70监测端。具体实施方式图1为本技术所述水质氨氮检测系统一种实施方式的模块结构图。如图1所示，本技术所述的水质氨氮检测系统包括传感器模块20、数据采集与信号处理模块30、微处理器模块40、电源模块10、客户端50、监测端70和无线WiFi模块60，其中：所述的传感器模块20包括用于监测水体中各项指标数据，具体包括3个传感器，分别为测量水体中氨氮浓度的氨气敏电极21、测量水体pH值的pH电极22、以及测量水体所在环境温度的温度传感器23；所述的电源模块10为整个系统提供电力，该电源模块10分别与传感器模块20、数据采集与信号处理模块30以及微处理器模块40连接；所述的数据采集与信号处理模块30用于将传感器采集的数据进行存储、放大滤波、模数转换，之后将所得信号送入微处理器模块40；所述的数据采集与信号处理模块30包括数据采集模块31、信号调节模块32和A/D转换模块33，其中，数据采集模块31分别与传感器模块20中的氨气敏电极21、pH电极22和温度传感器23连接，用于采集上述传感器的数据信号以形成监测数据并存储；所述的信号调节模块32分别与数据采集模块31和A/D转换模块33连接，该模块对数据采集模块31中送来的数据进行放大滤波，所得数据再送到A/D转换模块33中进行模数转换操作；所述的A/D转换模块33还与微处理器模块40连接(通过标准接口(如IIC、SPI、串口等)连接)，微处理器对A/D转换模块33送来的数字信号采用最小二乘支持向量机模型进行补偿校正，使所得测量结果更为精确；所述的微处理器模块40还分别与客户端50和监测端70数据连接；在本实施方式中，所述的客户端50通常为PC机，所述PC机上安装有数据监测的相应软件；所述的监测端70为OneNET云端；具体的，微处理器模块40与客户端50通过USB转串口连接以实现监测数据的发送/接收，而微处理器模块40与监测端70则通过无线WiFi模块60连接以实现监测数据的发送/接收。上述实施方式中，所述的氨气敏电极21、pH电极22可用上海雷磁仪表公司生产的型号为PNH3-1-01的氨气敏电极21和型号为E-201-C的pH电极22，温度传感器23具体可以是型号为MLX90614的温度传感器23。电源模块10采用型号为MC34063的IC芯片搭建而成的电源电路，由3.7V锂电池供电，产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水质氨氮检测系统，其特征在于：该检测系统包括传感器模块(20)、数据采集与信号处理模块(30)、微处理器模块(40)、电源模块(10)、客户端(50)和监测端(70)，所述的电源模块(10)分别与传感器模块(20)、数据采集与信号处理模块(30)以及微处理器模块(40)连接，所述的数据采集与信号处理模块(30)分别与传感器模块(20)和微处理器模块(40)连接，所述的微处理器模块(40)分别与客户端(50)和监测端(70)数据连接；其中：所述的传感器模块(20)包括用于监测水体中各项指标的若干个传感器；所述的数据采集与信号处理模块(30)包括依次连接的数据采集模块(31)、信号调节模块(32)和A/D转换模块(33)，所述的数据采集模块(31)分别与各传感器连接，所述的A/D转换模块(33)与微处理器模块(40)连接；所述的监测端(70)为OneNET云端，所述微处理器模块(40)和监测端(70)通过无线网络或无线WiFi模块(60)发送/接收监测数据；所述微处理器模块(40)与客户端(50)通过有线或无线网络发送/接收监测数据。

【技术特征摘要】
1.一种水质氨氮检测系统，其特征在于：该检测系统包括传感器模块(20)、数据采集与信号处理模块(30)、微处理器模块(40)、电源模块(10)、客户端(50)和监测端(70)，所述的电源模块(10)分别与传感器模块(20)、数据采集与信号处理模块(30)以及微处理器模块(40)连接，所述的数据采集与信号处理模块(30)分别与传感器模块(20)和微处理器模块(40)连接，所述的微处理器模块(40)分别与客户端(50)和监测端(70)数据连接；其中：所述的传感器模块(20)包括用于监测水体中各项指标的若干个传感器；所述的数据采集与信号处理模块(30)包括依次连接的数据采集模块(31)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫德清，汪楠，刘坤，沈世铭，陈佳，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西,45