水质监测系统

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关于这个项目

简介

2016 年 9 月，一家水处理厂因污水流入工厂而不得不关闭。供水公司无法确定污染源，这导致供水服务严重中断。

我的大学课程要求学生建立一个系统来解决社区问题。自动水质监测系统将简化查找污染源的工作！

系统概览

4 个传感器连接到 Arduino Genuino 101。它们都需要一些接口电路，因为它们是电流输出传感器。 Arduino Genuino 101 定期收集测量数据，获取 GPS 坐标，并使用 GPRS 数据链路将数据包上传到数据库中。用户可以到网站查看结果如下图。

传感器探头

三个电流输出传感器来自 Global Water，由指导讲师提供。我在这个项目中使用了温度、pH 值和溶解氧水平传感器。不幸的是，溶解氧水平传感器有问题。

另一个传感器是浊度传感器，它输出的电压水平与水中悬浮固体颗粒的数量成正比。

连接传感器和 Arduino

电阻器将电流输出转换为可测量的电压电平。

A7 GPRS和GPS模块

我选择这款 A7 模块是因为它比 SIM900 版本相对便宜，并且它在一个包中结合了 GPRS 和 GPS！

然而，更便宜的价格确实是有代价的。首先，模块自带的GPS天线并不是真正的GPS天线，需要自己购买。其次，它默认只支持115200 bps UART通信，即使你用软件改变它，重启后它也会恢复到默认波特率，而115200 bps的Software Serial非常非常不可靠。为了这个问题，我拉了两天的头发。之后我在Arduino代码中实现了波特率变化功能。

而且，由于这是一个新模块，我需要为此模块创建自己的库。源代码是从各种地方收集的，比如SIM900，和Adafruit GPS 模块。它很乱，但它有效，请不要谴责我。

必须设计一个电路来接通模块。它有两个引脚，RESET 引脚和 PWR_KEY 引脚需要控制。给 PWR_KEY 施加电压至少 2s 以启动模块。要复位，请将 RESET 引脚拉至 GND。否则，应将 RESET 引脚上拉至 5V。我首先重置模块，然后继续给模块加电以确保其正常启动。

电源

由于电流输出传感器，电源在这里值得特别提及（我认为？）。它们需要至少 10V 的电压才能运行，高于我们心爱的 5V。由于我想展示该系统远程工作的能力，我选择了锂离子电池。

2 个串联的锂离子电池将提供 7.4-8.4V，一个降压转换器将其降至 5V，用于我们的 Arduino 和 A7 模块，另一个升压转换器为这些水传感器提供 11V 电源轨。通过这种设置，系统不会运行很长时间，但这不是这个原型的主要问题。

董事会

该系统建立在原型板上。电路板和 Arduino Genuino 101 非常适合装入外壳。

外壳

讲师还提供了一个旧外壳，上面有以前学生为与水传感器相关的项目钻的孔。精彩的！

注意传感器的连接器。我发现它们连接到传感器上，因此我四处寻找可以与它们配合的连接器。我用代码 GX16 找到了它们。它们用途广泛，肯定会在未来的项目中派上用场！

网页

最后，我花了数周时间从头开始构建的部分。我在服务器、网站方面的知识为零，在整个项目中我学习了 PHP、SQL 查询、JavaScript、CSS 和 HTML。

我在 Microsoft Azure 上托管了该网站，因为它们为学生提供免费服务。它有局限性，但对于此应用程序来说已经足够了。

该数据库由 ClearDB 提供，也与 Azure 合作提供。同样，内存限制，但对于这个项目来说已经足够了。

代码在 repo 中提供，但请记住将您的凭据添加到 username_password.php 文件中。

log.php 将从 Arduino 收到的所有数据转储到数据库中。

然后网页显示一个谷歌地图，在有测量数据的位置显示标记。其他的php文件都是访问数据库、检索数据库中数据的“工具”。

网站的反应很慢，因为我只是把这些都混在一起，所以我想改进一下。非常欢迎提出建议。 :)

代码

水质监测系统

示意图