Jste zde

Bezdrátový systém sledování kvality vody

Redakce, 14. Květen 2020 - 7:11

Referenční návrh Analog Devices ukazuje kompletní návrh bezdrátových senzorů, sběru dat, jejich spolehlivé odesílání a zpracování s využitím cloudu.

Řada odvětví, jako je výroba nápojů, farmaceutické závody, čistírny odpadních vod atd., spoléhá na systémy monitorování kvality vody, které měří a řídí důležité ukazatele kvality vody. Jako ukazatele kvality vody lze použít parametry definující fyzikální, chemické a biologické vlastnosti vody. Ty zahrnují teplotu, zakalení, pH, oxidační redukční potenciál (ORP), vodivost, rozpuštěný kyslík, přítomnost řas a bakterie nebo další ukazatele

Referenční návrh se zaměřuje na chemické parametry měření, které byly historicky nezbytné ale zároveň nespolehlivé, což představuje implementační zátěž. Elektrochemie je odvětví chemie, které charakterizuje chování redukčně oxidačních (redoxních) reakcí měřením přenosu elektronů z jednoho reakčního činidla na druhého. Elektrochemické techniky mohou být použity přímo nebo nepřímo k detekci a měření příkladů dříve uvedených indikátorů kvality vody. Elektrochemický měřicí systém se skládá ze dvou hlavních bloků:

Senzor: zařízení používané k měření ukazatele kvality vody a generování odpovídajícího elektrického signálu.
Měřicí a zpracovatelská jednotka: obvody, které měří a zpracovávají elektrický signál.

Typicky jsou jednotlivé kabelové senzory rozmístěny napříč zpracovatelskými závody. Senzory v terénu je třeba často čistit a kalibrovat a často vyměňovat. Bezdrátové sítě by mohly část této zátěže snížit, přesto se obvykle nepovažují za dostatečně robustní k nasazení v drsných prostředích těchto aplikací.

Díky novým měřicím a síťovým technologiím lze postavit bezdrátové snímací sítě s vysokou spolehlivostí. Ukázková platforma kombinuje univerzální schopností rozhraní senzor ADuCM355 a spolehlivou technologii SmartMesh IP pro vytvoření robustního monitorovacího systému s nízkou spotřebou energie pro měření pH jako příkladu indikace kvality vody. Tento princip lze snadno rozšířit na další elektrochemické parametry a vytvořit sadu měření kvality vody pro každý bezdrátový senzorový uzel.

Jednotka měření pH s ADuCM355

ADuCM355 integruje front-end měření chemického senzoru pH se všemi nezbytnými měřícími funkcemi integrovanými s low-power mikroprocesorem. ADuCM355 umožňuje sestavit miniaturní jednotku s nízkým příkonem, která je dostatečně malá na to, aby mohla být implementována uvnitř krytu senzoru, přičemž poskytuje schopnost a výkon stolních nástrojů. Obrázek ukazuje desku pro měření pH ADuCM355 s konektory BNC a RCA pro připojení sondy pH a teplotního čidla.

Čtyři uzly senzorů

Každý uzel senzoru sestává z pH-sondy s elektrodou z skleněné elektrody s integrovaným teplotním senzorem připojeným k ADuCM355 a SmartMesh IP node. Sonda pH snímá pH, ADuCM355 provádí měření a výpočty a poskytuje změřené pH v digitálním výstupu, který je poté přenesen prostřednictvím bezdrátové sítě SmartMesh do správce SmartMesh IP.

Bránu v tomto systému představuje počítač. Tento počítač má nainstalovanou sadu Node-Red a SmartMesh SDK. Sada SmartMesh SDK se používá k vytvoření serveru pro zápis objektů JavaScriptu (JSON) pro data, která jsou připojena k Node-RED. Node-RED se používá k zobrazení naměřených dat pH z každého uzlu senzoru a umožňuje připojení k cloudovým službám, jako je IBM Watson, Amazon AWS atd.