0 引言
为了彻底解决传统人工水质监测及DCS、现场总线方式在管理及应用上存在的布线困难、成本高等不足，本文提出了以智能水质传感器、无线传感器网络、专家库数据库为核心的物联网水质在线监测系统。本系统通过分布式动态组网，可实现大范围、24 h不间断的监测，同时通过布设在水源地具有定位功能的无线传感器节点，能够侦测到饮用水源的污染情况，从而提高管理效率、保障供水安全，解决饮用水及养殖业水质在线监测和管理问题。
1 系统结构及工作过程
本系统的组成图如图1所示。系统在水源地布置多个水上节点(水质参数采集节点、远程视频采集节点、水质参数调节节点、ZigBee+GP RS无线网关)，然后通过水质参数采集节点实时采集PH值、水温、水位、溶氧量等水质参数，并通过ZigBee Endpoint上传给无线网关的Zig Bee Coor dinator，再由后者经串口送入GPRS传送到服务器；同时通过IPCamera(网络摄像机)采集水面视频信息，由3G方式送入(移动)服务器。运行于服务器上的信息管理系统将对数据进行统计、分析，并根据饮用水用水管理要求实时预警、告警，自动下发控制指令到GPRS无线网关，然后由ZigBee网络下发指令到水质参数调节节点，启动增氧机或PH值调节设备、水泵等，实时调节用水参数。管理人员则可通过PC、平板电脑或PDA等方式获取实时水质数据，并对设备进行远程控制。
2 硬件电路设计
2．1 水质传感器选型
以养殖用水为例，一般需要对水环境中的PH值、浊度、水位、溶氧量、温度等五项基本参数进行监测。本系统选用北京联创与中国农大开发的、具有测温和温度补偿功能的PH10、TS10、WL10、DO10四类智能传感器来对水的PH值、浊度、水位、溶氧量、温度等五项参数进行监测。四类传感器均可通过RS485总线接收来自外部MCU的控制指令，然后返回测量原始值、温度值、工程值等三个参数，因而可以大大简化感知层的设计工作。
2．2 CC2530节点的接口电路设计
本系统的ZigBee节点选用成都感智信息技术有限公司的CC2530节点，该类节点带有CC2591增益放大模块，最远通汛距离可达1 km。由于CC2530不支持RS485通讯，因而需要设计RS485转3．3 V TTL电路，图2所示就是CC2530无线节点与RS485传感器的接口电路。其中，5．0 V直流电压主要为传感器供电，3．3 V直流电压为CC2530节点供电。通讯接口转换芯片选择MAXIM公司的MAX13487，光耦T1、T2用于CC2530与RS485总线的隔离，R8、R9用于采样电源电压以便服务器端能实时判断节点的供电情况，R5、R6、R7、C5、C6、D1、D2、D3、L1、L2等为RS485总线匹配电路。
2．3 增氧机控制电路设计
系统中的增氧机控制电路如图3所示，CC2530节点通过P0．1控制光耦T1，并驱动Q1控制继电器J1，从而控制增氧机电源的通断，达到启动／停止增氧机的目的。
