수질 모니터링 시스템

이 프로젝트 정보

소개

2016년 9월, 오염된 물이 공장으로 유입되어 정수장을 폐쇄해야 했습니다. 상수도 회사는 오염원을 정확히 찾아낼 수 없었고 이로 인해 심각한 수도 서비스 중단이 발생했습니다.

나의 대학 과정은 학생들이 지역 사회 문제를 해결하기 위한 시스템을 구축하도록 요구합니다. 자동화된 수질 모니터링 시스템은 오염원을 찾는 작업을 용이하게 합니다!

시스템 개요

4개의 센서가 Arduino Genuino 101에 인터페이스되어 있습니다. 모두 전류 출력 센서이기 때문에 약간의 인터페이스 회로가 필요합니다. Arduino Genuino 101은 주기적으로 측정 데이터를 수집하고 GPS 좌표를 가져오고 GPRS 데이터 링크를 사용하여 데이터 번들을 데이터베이스에 업로드합니다. 사용자는 웹 사이트로 이동하여 아래와 같이 결과를 볼 수 있습니다.

센서 프로브

3개의 전류 출력 센서는 지도 강사가 제공하는 Global Water에서 가져온 것입니다. 이 프로젝트에서 온도, pH 및 용존 산소 수준 센서를 사용합니다. 안타깝게도 용존산소량 센서에 결함이 있습니다.

다른 센서는 탁도 센서로, 물에 부유하는 고체 입자의 양에 비례하는 전압 수준을 출력합니다.

센서와 Arduino의 인터페이스

저항은 전류 출력을 측정 가능한 전압 레벨로 변환합니다.

A7 GPRS 및 GPS 모듈

이 A7 모듈을 선택한 이유는 SIM900 변형보다 상대적으로 저렴하고 GPRS와 GPS를 단일 패키지에 결합했기 때문입니다!

그러나 저렴한 가격에는 가격이 따릅니다. 첫째, 모듈과 함께 제공되는 GPS 안테나는 실제로 GPS 안테나가 아니므로 직접 구입해야 합니다. 둘째, 기본적으로 115200 bps UART 통신만 지원하며, 소프트웨어를 사용하여 변경하더라도 전원을 껐다 켜면 기본 전송률로 돌아가며 115200 bps의 Software Serial은 매우 신뢰할 수 없습니다. 나는이 문제에 대해 2 일 동안 머리카락을 뽑았습니다. 그 후 아두이노 코드에 baud rate 변경 기능을 구현했습니다.

그리고 이것은 새로운 모듈이기 때문에 이 모듈을 위한 나만의 라이브러리를 만들어야 합니다. 소스 코드는 SIM900 및 Adafruit GPS 모듈과 같은 다양한 위치에서 수집됩니다. 지저분하지만 작동합니다. 저를 비난하지 마십시오.

모듈을 켜도록 회로를 설계해야 합니다. RESET 핀과 PWR_KEY 핀 2개의 핀을 제어합니다. 모듈을 부팅하기 위해 최소 2초 동안 PWR_KEY에 전압이 인가됩니다. 재설정하려면 RESET 핀을 GND로 당깁니다. 그렇지 않으면 RESET 핀을 5V로 끌어올려야 합니다. 먼저 모듈을 재설정한 다음 모듈의 전원을 켜서 제대로 시작되는지 확인합니다.

전원

전원은 전류 출력 센서 때문에 여기에서 특별히 언급할 가치가 있습니다(제 생각에는?). 작동하려면 우리가 사랑하는 5V보다 높은 최소 10V가 필요합니다. 원격으로 작동하는 이 시스템의 기능을 보여주고 싶었기 때문에 리튬 이온 배터리를 선택했습니다.

직렬로 연결된 2개의 리튬 이온 배터리는 7.4-8.4V, 하나의 벅 컨버터는 Arduino 및 A7 모듈에 대해 5V로 낮추고, 또 다른 부스트 컨버터는 해당 물 센서에 11V 전원 레일을 제공합니다. 이 설정을 사용하면 시스템이 오랫동안 실행되지 않지만 이 프로토타입의 주요 관심사는 아닙니다.

보드

시스템은 프로토타입 보드에 구축됩니다. 보드와 Arduino Genuino 101이 인클로저에 잘 맞습니다.

인클로저

강사는 또한 물 센서와 관련된 프로젝트를 위해 이전 학생들이 뚫은 구멍이 있는 오래된 인클로저를 제공했습니다. 훌륭한!

센서에 대한 커넥터를 확인하십시오. 나는 그것들이 센서에 부착된 것을 발견했고, 그래서 그들과 짝을 이룰 커넥터를 이리저리 검색했습니다. 코드 GX16으로 찾았습니다. 매우 다재다능하며 향후 프로젝트에서 확실히 유용할 것입니다!

웹페이지

마지막으로, 처음부터 만드는 데 몇 주가 걸렸던 부분입니다. 저는 서버, 웹사이트에 대한 지식이 전혀 없으며 이 프로젝트를 통해 PHP, SQL 쿼리, JavaScript, CSS 및 HTML을 배웠습니다.

학생들에게 무료 서비스를 제공하기 때문에 Microsoft Azure에서 웹 사이트를 호스팅했습니다. 제한 사항이 있지만 이 응용 프로그램에는 충분합니다.

데이터베이스는 Azure와 협력하여 ClearDB에서도 제공됩니다. 다시 말하지만 메모리 제한이 있지만 이 프로젝트에는 충분합니다.

코드는 리포지토리에 제공되지만 자격 증명을 username_password.php 파일에 추가하는 것을 잊지 마십시오.

log.php는 Arduino에서 받은 모든 데이터를 데이터베이스에 덤프합니다.

그런 다음 웹페이지는 측정 데이터가 있는 위치에 표시되는 마커와 함께 Google 지도를 표시합니다. 다른 PHP 파일은 모두 데이터베이스에 액세스하여 데이터베이스의 데이터를 검색하는 "도구"입니다.

웹사이트의 반응이 상당히 느린데, 이것들을 다 같이 해킹해서 개선하고 싶습니다. 제안은 매우 환영합니다. :)

코드

수질 모니터링 시스템

회로도