一種基于無線傳感器網絡的水質電導率監測節點裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于無線傳感器網絡的水質電導率監測節點裝置，屬于水質監測的無線傳感器網絡技術領域。
【背景技術】
[0002]近年來，對水資源實施監測與保護方面，國內外已經出現了許多重要方法。無線傳感器網絡(WSN)集計算機技術、通信技術和傳感器技術于一體，具有監測范圍廣、系統成本低、可靠性高、監測節點自組織以及對生態環境破壞小等優點，十分適合野外大型水域的水質監測。
[0003]上世紀中期以后，美國等發達國家就開始對河流、湖泊等地表水質實行自動在線監測。在美國，密蘇里等州的水域于1948年以后相繼開始進行水質監測，到1958年共建立44個水質監測站，初步形成了全國性的水質監測網。1960年紐約州的環保部門開始著手建立自動水質監測系統，用以代替人工監測網絡的工作，在1966年安裝了第一臺水質自動電化學監測儀。美國在1975年各州共有1.3萬個站點組成水質監測網，在這個監測網中有150個組建成了全美水質監測網，即國家水質監測網(NWMS)。
[0004]我國在水質監測方面的研宄雖然起步較晚，但發展速度非常快，已經能夠建立基于WSN和其它現代化科技的水質監測系統。20世紀60年代初期，水利部在全國多條大中型河流上建立了 900多個水質監測站，對河水的主要物理性質、離子成分等進行了監測。1998年以來，我國先后在七大水系的10個流域建成了 100個國家地表水水質移動監測站，各地方根據環境管理需求，也陸續建立了 400多個地方級水質監測站，并實現對污染總負荷65 %的企業排污進行自動監測。
[0005]許多科研機構已經開始在內陸淡水湖或近海海洋環境中進行小規模的組網實驗，中國科學院、中國海洋大學、哈爾濱工業大學等大學和科研機構在組網協議、網絡體系結構等方面已經取得了一定的研宄成果，并成功組建了很多有價值的水質監測系統平臺。
[0006]然而，現有的水質監測系統所采用的水質電導率檢測裝置，通常使用復雜的采集單元、信號處理單元、以及控制單元來實現，體積龐大，組網后不便維護，成本高，不利于大規模投入使用。
【發明內容】
[0007]為了解決現有技術的不足，本實用新型提供了一種基于無線傳感器網絡的水質電導率監測節點裝置，集成度高，采集到的水質電導率信號處理高效穩定，適合大規模組網。
[0008]本實用新型為解決其技術問題所采用的技術方案是:提供了一種基于無線傳感器網絡的水質電導率監測節點裝置，包括用于供電的電源、電導率傳感器探頭、核心控制單元，以及與核心控制單元雙向連接的數據傳輸單元，所述電導率傳感器探頭通過信號調理單元與數據采集單元連接，所述核心控制單元采用STM32F407芯片，所述數據傳輸單元采用CC2530芯片。
[0009]所述信號調理單元包括CD4060芯片和TL084芯片(U21)，其中，CD4060芯片的第
1、2、3、4、5、6、13、14、15引腳懸空，第16引腳接5V電源VDD5V，并通過瓷片電容C13接地，⑶4060芯片的第8引腳和第12引腳接-5V電源VDD-5V，并一起通過0.1uF的瓷片電容C67接地，⑶4060芯片的的第9引腳與1.5nF的瓷片電容Cll的一端連接，第10引腳與2.5ΚΩ的電阻R21的一端連接，第11引腳與51ΚΩ的電阻R18的一端連接，電阻R18、電阻R21以及瓷片電容Cll的另一端連接在一起，⑶4060芯片的第7引腳與TL084芯片(U21)的第3引腳間通過100K Ω的電阻R19連接，TL084芯片(U21)的第4引腳接+5V電源VDD5V，并通過0.1uF的瓷片電容C68接地，第11引腳接-5V電源，并通過0.1uF的瓷片電容C69接地，TL084芯片(U21)的第2引腳通過1K Ω的電阻R25與電導率傳感器探頭的輸入端RES+4連接，同時TL084芯片(U21)的第I引腳與電導率傳感器探頭的輸入端RES+4連接，TL084芯片(U21)的第6引腳與電導率傳感器探頭的輸出端RES-4連接，第7引腳與第6引腳間通過249 Ω的電阻R26連接，第7引腳與第9引腳間通過1K Ω電阻R17連接，TL084芯片(U21)的第8引腳與第一二極管SSH(Dl)的陽極以及第二二極管SS14(D2)的陰極連接，第9引腳通過36ΚΩ的電阻R22與第二二極管SS14(D2)的陽極連接，第9引腳通過36ΚΩ的電阻R27與二極管SS14的陰極連接，TL084芯片(U21)的第12引腳與第一二極管SS14 (Dl)的陰極連接，第13引腳通過36ΚΩ的電阻R23與第二二極管SS14(D2)連接，第14引腳與第13引腳間通過36ΚΩ的電阻R24連接，第14引腳通過1K Ω的電阻R20與STM32F407芯片的PA6端口、第三二極管SS14(D3)的陰極以及20pF的電容C12的一端連接，第三二極管SS14(D3)的陽極以及電容C12的另一端接地。
[0010]本實用新型基于其技術方案所具有的有益效果在于:
[0011](I)本實用新型的核心控制單元采用STM32F407芯片，該芯片具有十分豐富的存儲器和外設資源如USART、ADC、SP1、I2C以及10，其內嵌的FPU可以用于數據融合，調高了監測節點裝置的擴展性能；；
[0012](2)本實用新型的信號調理單元利用了集成芯片⑶4060芯片和TL084芯片(U21)，再設計其外圍電路，用來對電導率傳感器探頭的信號進行矩形波產生、I/V變換、精密整流和低通濾波等處理，元件參數進過精心計算和試驗調整得出，電路穩定性好、準確度高，并且芯片普遍易得、成本低廉、電路體積小；
[0013](3)本實用新型的數據傳輸單元的射頻芯片CC2530具有低功耗特性，并且采用ZigBee協議棧編程，能夠組建大規模無線傳感器網絡，極大地提高了數據傳輸的可靠性；
[0014](4)利用多個本實用新型的基于無線傳感器網絡的水質PH監測節點裝置，能夠組件無線傳感器網絡，實現大面積水域的電導率監測，提高了監測數據的準確性和監測的可靠性，克服了傳統方式單傳感器節點的局限性；
[0015](5)本實用新型的整體硬件電路簡單、成本低廉、便于制造實施，特別是在監測區域需要大規模地部署無線傳感器網