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KnowFlow水质监测

2019/08/15
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KnowFlow 是一款为环境爱好者、研究者、行动者和学生设计的用于自动监测并记录水质信息的DIY电子套件。任何人都可以通过 KnowFlow 搭建低成本水文站分析河流水质。通过监测河流中的5个重要指标温度、pH、ORP、电导率、溶解氧来判断河流的健康程度。

KnowFlow AWM (即Automatic Water Monitor)是KnowFlow团队首款开放科学自动水质监测套件。团队起始于NGO培训机构GreenSeed(绿色种子计划)。 旨在教大众使用市场上购买得到的Arduino器材组装一台低成本的在 线自动水质监测仪,通过监测水质指标,实时掌握你关注的水体长期变化的情况,以达到环境研究、污染追踪以及教学等目的。KnowFlow团队专注于发现并解决农业与环境问题,提供最好的硬件软件、教程与云技术作为工具,支持科学家、学生、公民、环境从业人员,加速数字科技在农业和环保领域的应用,推动开放科学和开放创新。


KnowFlow套件采用Gravity系列传感器,安装方便,扩展兼容性强。安装后将已经提供的代码烧录入Bluno主板后即可进行在线的数据记录。用户可以将数据存储在TF卡中,用于后期的分析和使用。可以用充电宝或锂电池进行供电。


KnowFlow还被用于蘑菇云创客空间和绿色种子计划合作的《自动水质监测仪课程》,提供视频教程。供广大爱好者学习。


作为KnowFlow的完整版本,含 pH、ORP、溶解氧、电导率以及温度探头五个传感器探头。

此处输入图片的描述

KnowFlow推荐使用200mm×150mm×75mm防水盒及亚克力固定板安装。相关开孔图纸及设备开孔图纸详见Github。

https://github.com/KnowFlow/KnowFlow_AWM

特性

  • pH、氧化还原电位、溶解氧、电导率、温度数据自动记录
  • SD卡记录
  • 可扩展软件设计
  • 即装即用
  • 可扩展蓝牙通讯

技术规格

主控器:

  • 微控制器: ATmega328
  • BLE芯片类型: TI CC2540
  • 支持蓝牙HID
  • 支持通过AT指令调试蓝牙模组
  • 通过串口的透明通信
  • USB升级BLE固件
  • 供电接口:USB or DC2.1电源接口
  • 外部供电范围:7-12V
  • Bootloader: Arduino UNO
  • 兼容Arduino UNO的针脚接口,能够插上任何uno扩展板
  • 尺寸: 75×54mm
  • 重量: 30g

pH部分:

  • 模块电源:+5.00V
  • 模块尺寸:43mmx32mm
  • 测量范围:0-14PH
  • 测量温度:0-60℃
  • 精度:±0.1pH(25℃)
  • 响应时间:≤1min
  • BNC接口pH传感器
  • PH2.0接口(3脚贴片)
  • 增益调节电位器
  • 电源指示灯

EC部分

  • 工作电压:+5.00V
  • PCB尺寸:45mm×32mm
  • 测量范围:1ms/cm—20ms/cm
  • 适用温度:5-40℃
  • 精度:<±10%F.S.(具体精度取决于你的校准精度)
  • PH2.0接口(3脚贴片)
  • BNC接口型电导率电极(电极常数为1)
  • 电导电极线缆长度:大约60厘米
  • 电源指示灯

温度部分

  • 温度显示范围为-10°C to +85°C(误差±0.5°C)
  • 使用温度范围:-55 to 125°C (-67°F to +257°F)
  • 分辨率选择范围:9-12比特
  • 查询时间少于750ms

隔离模块

  • 工作电压:5.0V
  • 响应时间:4秒(typ)
  • 两端模拟量误差:<±20mV(typ)
  • 接口类型:PH2.0-3P
  • 空载电流:75mA(typ)
  • 产品尺寸:42*32mm
  • 非隔离端(接主控板)
  • 供电电压:5.0±0.1V
  • 模拟输出:0~5.0V
  • 隔离端(接传感器)
  • 输出电压:5.0±0.2V
  • 模拟输入:0~5.0V

RTC模块部分

  • 工作电压:3.3V\\\\\\\\5V
  • 工作电流:1.0μA 典型值 (时钟电路部分, Ta=25℃)
  • 接口方式:Gravity I2C
  • 工作温度:0℃~+70℃
  • 模块尺寸:35.50 * 22.00 mm/1.40 x0.866(inches)
  • 安装孔尺寸:内径3.1mm/外径6mm

说起非洲肯尼亚,除了茫茫大草原上的角马大迁徙,还有享誉世界的红茶和咖啡产区。目前肯尼亚是世界上第四大产茶国,同时是最大的红茶出口国。虽然肯尼亚的红茶种植历史不超过100年,但宜人的气候,充沛的雨水,酸性的火山红土壤,使其成为红茶种植的理想场所。

暑假期间(人生中的最后一个暑假,居然献给了肯尼亚)有幸去了一趟现场,然后从百宝里撸出了水质监测套件搞一搞事情,接下来跟着这位“户外地理考察砖家”,一起去教小黑们使用水质监测套件检测当地水源的PH值。

检测地点:肯尼亚梅鲁地区茶园

坐标定位:0°15'11.2"S37°35'27.8"E(南半球靠近赤道),海拔 1600m

硬件清单(附购买链接):

Bluno *1

IO ExpansionShield V7.1 *1

PH传感器(pH探头及pH信号转接板)*1

移动电源 *1

操作过程及结果:

1. APP下载(点此查看详细教程

2. 硬件连接及PH测试样例代码(点此查看详细教程),由于在户外,可使用移动电源对电路进行供电。

3. 水质检测,将探头放入待检测的样品中,可在手机App界面实时查看检测结果(PH值约为4.95)。

正在进行水质检测操作的“孩子王”丹尼斯今年19岁,目前已经拿到内罗毕技术大学的录取通知书,他非常渴望进入机械工程专业学习,不过由于家庭经济问题,加上肯尼亚的高等教育价格不菲,他准备延期到明年再入学。

图中他正在搭建硬件电路,向小盆友们解释什么是蓝牙,并教他们如何使用手机APP查看检测结果。

以前只是在书本里了解过PH这个概念,现在能有幸亲自测一测,加上第一次看见硬件电路板和PH传感器这样的新奇玩意儿,还能用手机查看,大家简直兴奋得不得了。

这个小黑应该还不知道PH是啥,不过在好奇心的驱使下,他也体验了一把“高科技”!

肯尼亚的公立教育水平相对中国来说还是差距很大,城市如此,山区更甚,虽然这次“户外考察”实践不是很长,但是也希望能让这些小盆友对科学多一丢丢热爱,那也是很值得的啦~

PS:梅鲁地区背靠非洲第二高峰——肯尼亚山,气候宜人,雨水充沛,鸟语花香的景致丝毫不输中国的江南水乡。六七月份这个时候在中国正被烤焦的夏天,肯尼亚的气温却只有20多度,非常适合去避暑,加上该地区物产丰富,尤其是对我这种水果吃货来说,简直就是天堂!~~~

(图片如若侵权,联系删除)

  • Know Flow 安装指南.pdf
    描述:Know Flow 安装指南

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