Sistema de monitoramento da qualidade da água
Componentes e suprimentos
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Ferramentas e máquinas necessárias
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Sobre este projeto
Introdução
Em setembro de 2016, uma estação de tratamento de água teve que ser fechada porque água poluída entrou na estação. A empresa de abastecimento de água não conseguiu identificar a fonte de contaminação e isso causou uma grave interrupção do serviço de água.
Meu curso universitário exige que os alunos construam um sistema para resolver os problemas da comunidade. Um sistema automatizado de monitoramento da qualidade da água facilitaria o trabalho de encontrar a fonte de poluição!
Visão geral do sistema
4 sensores têm interface com o Arduino Genuino 101. Todos eles requerem algum circuito de interface porque são sensores de saída de corrente. O Arduino Genuino 101 coleta os dados de medição periodicamente, obtém as coordenadas do GPS e carrega o pacote de dados em um banco de dados usando o link de dados GPRS. Os usuários podem ir ao site para visualizar o resultado conforme mostrado abaixo.
Sondas de sensores
Os três sensores de saída de corrente são da Global Water, fornecidos pelo professor supervisor. Eu uso sensores de temperatura, pH e nível de oxigênio dissolvido neste projeto. Infelizmente, o sensor de nível de oxigênio dissolvido está com defeito.
O outro sensor é um sensor de turbidez, que produz um nível de tensão proporcional à quantidade de partículas sólidas suspensas na água.
Sensores de interface e Arduino
Um resistor converte a saída de corrente em nível de tensão mensurável.
Módulo A7 GPRS e GPS
Escolhi este módulo A7 porque é relativamente mais barato do que a variante SIM900 e combina GPRS e GPS em um único pacote!
No entanto, o preço mais barato tem um preço. Em primeiro lugar, a antena GPS que vem com o módulo não é realmente uma antena GPS, você mesmo terá que comprar uma. Em segundo lugar, ele só oferece suporte a comunicação UART de 115200 bps por padrão e, mesmo se você alterá-la usando o software, ele retornará à taxa de transmissão padrão após um ciclo de energia, e o software serial a 115200 bps é muito pouco confiável. Eu puxei meus cabelos por 2 dias para esse problema. Depois disso, implementei uma função de alteração da taxa de transmissão no código do Arduino.
E, como este é um novo módulo, preciso criar minha própria biblioteca para este módulo. Os códigos-fonte são coletados de vários lugares, como SIM900 e módulo GPS Adafruit. É bagunçado, mas funciona, por favor, não me condene.
Um circuito deve ser projetado para ligar o módulo. Ele tem dois pinos, o pino RESET e o pino PWR_KEY para serem controlados. Uma tensão é aplicada à PWR_KEY por pelo menos 2s para inicializar o módulo. Para reiniciar, puxe o pino RESET para GND. Caso contrário, o pino RESET deve ser puxado para 5V. Eu primeiro reinicializo o módulo e, em seguida, prossigo para ligá-lo para ter certeza de que ele inicializa corretamente.
Fonte de energia
A fonte de alimentação merece uma menção especial aqui (eu acho?) Por causa dos sensores de saída de corrente. Eles exigem um mínimo de 10 V para operar, maior do que nossos amados 5 V. Como queria demonstrar a capacidade desse sistema de funcionar remotamente, optei pela bateria de íons de lítio.
2 baterias de íons de lítio em série fornecerão 7,4-8,4 V, um conversor de buck para reduzir para 5 V para o nosso módulo Arduino e A7, outro conversor de reforço para fornecer um barramento de alimentação de 11 V para esses sensores de água. Com esta configuração, o sistema não funcionará por muito tempo, mas essa não é a principal preocupação para este protótipo.
O tabuleiro
O sistema é construído em uma placa de protótipo. A placa e o Arduino Genuino 101 se encaixam perfeitamente no gabinete.
Gabinete
O palestrante também deu um recinto antigo, com furos feitos por alunos anteriores para projetos relacionados aos sensores de água. Maravilhoso!
Observe os conectores para os sensores. Eu os encontrei presos aos sensores, então procurei por conectores que combinassem com eles. Encontrei-os com o código GX16. Eles são muito versáteis e certamente seriam úteis em projetos futuros!
Página da web
Finalmente, a parte que levei semanas para construir do zero. Não tenho nenhum conhecimento em servidor, site e ao longo desse projeto aprendi PHP, consultas SQL, JavaScript, CSS e HTML.
Eu hospedei o site no Microsoft Azure porque eles fornecem um serviço gratuito para alunos. Ele vem com limitações, mas é suficiente para esta aplicação.
O banco de dados é fornecido pela ClearDB, em parceria com o Azure também. Novamente, limitações de memória, mas o suficiente para este projeto.
Os códigos são fornecidos no repo, mas lembre-se de adicionar suas credenciais ao arquivo username_password.php.
O log.php despeja todos os dados recebidos do Arduino em um banco de dados.
Em seguida, a página apresenta um mapa do Google, com marcadores mostrados em locais que possuem dados de medição. Os outros arquivos php são todos "ferramentas" para acessar o banco de dados para recuperar os dados no banco de dados.
A resposta do site é bem lenta e, como acabei de hackear todos esses itens, gostaria de melhorá-lo. As sugestões são muito bem-vindas. :)
Código
Sistema de monitoramento da qualidade da água
Códigos de site em / Site, esboços do Arduino e biblioteca de módulo A7 em /Arduinohttps://github.com/JohnHJ01/Water-Quality-Monitoring-SystemEsquemas
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