[实用新型]在线低功耗无线余氯传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于无线通信数据采集技术领域，具体涉及一种低功耗扩频通信技术在水质监测中的集成应用。

背景技术

随着物联网和无线通信技术的飞速发展，人们与信息网络已经密不可分，无线通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈要求。短距离无线通信的低成本、相对其它无线通信技术的低功耗、及其对等通信特征等适应了飞速发展的便捷信息传输的需求。在技术、成本、可靠性及可实用性等各方面的综合考虑下，低功耗长距离无线通信技术成为了当今通信领域研究的热点。

目前市面上的余氯传感器主要分两种，一种是操作台式的，测量之后直接在显示屏上显示测量值，但不具有在线功能；另一种是测量电极与二次仪表配套使用，电极测量二次仪表通过处理测量信号，将测量值输出至显示屏或者4-20mA或者Modbus 对外传送数据。若要实现在线功能，还需要另加采集和网络通讯设备，才能将余氯数据传送至互联网。其中，每一个环节不论远近都需要电缆导线，数据采集设备和网络通讯设备都需要220V供电，此种方式有结构复杂、造价高、运营成本高和维护量大等诸多问题。

实用新型内容

为解决现有技术存在的成本低、传输距离近和高功耗的技术问题，本实用新型提供了一种应用在水质监测中的余氯参数采集装置，成本低，功耗低，传输距离远。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：在线低功耗无线余氯传感器，包括LoRa网关和与LoRa网关连接的LoRa终端节点。

LoRa网关包括微控制单元，微控制单元上的R端口、T端口通过数据线与LoRa接收模块连接，LoRa接收模块与多个LoRa终端节点无线连接，微控制单元的A端口、B端口通过数据线与LTE模块连接，LTE模块通过互联网模块与云端数据服务器连接。LoRa接收模块接收来自多个LoRa终端节点的数据，LoRa接收模块将数据依次发送至互联网模块、云端数据服务器，云端数据服务器将回送的数据反馈至微控制单元内，微控制单元对回送数据进行处理后，再通过LoRa接收模块将回送数据播送出去。

LoRa终端节点包括终端MCU、参比电极和两个铂电极，一个铂电极通过第一数据线与终端MCU连接，另一个铂电极通过第二数据线与终端MCU连接，参比电极通过第三数据与终端MCU连接，第二数据线与第三数据线之间并联有电阻，终端MCU的R端口、T端口通过终端SPI总线与LoRa终端模块连接，LoRa终端模块与LoRa接收模块无线连接。两个铂电极和一个参比电极组成一个微电池测量系统，测量时，在两个铂电极的测量端保持一个稳定电位势，不同的被测成份在该电位势下产生不同的、线性良好的电流强度。终端MCU检测通过连接在参比电极线路中的电阻电压来计算压力数据，并将计算后的数据通过LoRa终端模块发送至LoRa网关。LoRa接收模块接收LoRa终端节点发来的数据，在系统内部做差错校验和完整性检测以后，把正确的完整数据转发给云端数据服务器，LoRa网关同时担任将云端数据服务器发来的数据转发给LoRa终端节点。

LoRa接收模块通过LoRaWAN与多个LoRa终端节点通信，采用LoRa扩频通信技术，LoRa网关与LoRa终端节点之间最远可达3-10公里的通信距离，多个LoRa终端节点与LoRa网关之间采用星型拓扑结构，同时，LoRa终端节点可以在不同的LoRa网关之间无缝漫游通信，采用此通信模式，延时小，更好地提高了通信实时性。

LTE模块通过2G/3G/4G通信网络与互联网模块连接，相对于传统的物理通信，通信距离远，通信设备少，无需配置大功率的供电系统，维护成本低。

微控制单元通过接收端SPI总线与LoRa接收模块连接, 接收端SPI总线是一种高速、全双工、同步的通信总线，布局空间小。

微控制单元通过UART与LTE模块连接,UART是一种异步收发传输器，它将要传输的数据在串行通信与并行通信之间加以转换，并在微控制单元与LTE模块之间实现双向信号传输。

其中，作为优选的，微控制单元为32位微控制单元。

本实用新型与现有技术相比，具体有益效果体现在：