Sistema de control de la calidad del agua

Acerca de este proyecto

Introducción

En septiembre de 2016, se tuvo que cerrar una planta de tratamiento de agua porque el agua contaminada fluyó hacia la planta. La compañía de suministro de agua no pudo identificar la fuente de contaminación y esto provocó una interrupción grave del servicio de agua.

Mi curso universitario requiere que los estudiantes construyan un sistema para resolver problemas comunitarios. ¡Un sistema automatizado de monitoreo de la calidad del agua facilitaría la tarea de encontrar la fuente de contaminación!

Descripción general del sistema

4 sensores están interconectados con Arduino Genuino 101. Todos ellos requieren algún circuito de interconexión porque son sensores de salida de corriente. Arduino Genuino 101 recopila los datos de las mediciones periódicamente, obtiene las coordenadas GPS y carga el paquete de datos en una base de datos mediante el enlace de datos GPRS. Los usuarios pueden ir al sitio web para ver el resultado como se muestra a continuación.

Sondas de sensor

Los tres sensores de salida de corriente son de Global Water, proporcionados por el profesor supervisor. Utilizo sensores de temperatura, pH y nivel de oxígeno disuelto en este proyecto. Desafortunadamente, el sensor de nivel de oxígeno disuelto está defectuoso.

El otro sensor es un sensor de turbidez, que genera un nivel de voltaje proporcional a la cantidad de partículas sólidas suspendidas en el agua.

Sensores de interfaz y Arduino

Una resistencia convierte la salida de corriente en un nivel de voltaje medible.

Módulo A7 GPRS y GPS

Elegí este módulo A7 porque es relativamente más barato que la variante SIM900 y combina tanto GPRS como GPS en un solo paquete.

Sin embargo, el precio más barato tiene un precio. Primero, la antena GPS que viene con el módulo no es realmente una antena GPS, tendrá que comprar una usted mismo. En segundo lugar, solo admite la comunicación UART de 115200 bps de forma predeterminada, e incluso si la cambia con el software, volverá a la velocidad en baudios predeterminada después de un ciclo de energía, y el Software Serial a 115200 bps es muy poco confiable. Me tiré de los pelos durante 2 días por este problema. Después de eso, implementé una función de cambio de velocidad en baudios en el código Arduino.

Y, dado que este es un módulo nuevo, necesito crear mi propia biblioteca para este módulo. Los códigos fuente se recopilan de varios lugares, como SIM900 y el módulo GPS Adafruit. Es desordenado, pero funciona, por favor no me condenen.

Debe diseñarse un circuito para encender el módulo. Tiene dos pines, pin RESET y pin PWR_KEY para ser controlado. Se aplica voltaje al PWR_KEY durante al menos 2 s para iniciar el módulo. Para reiniciar, coloque el pin RESET en GND. De lo contrario, el pin RESET debe elevarse a 5V. Primero restablezco el módulo y luego procedo a encenderlo para asegurarme de que se inicia correctamente.

Fuente de energía

La fuente de alimentación merece una mención especial aquí (¿creo?) Debido a los sensores de salida de corriente. Requieren un mínimo de 10V para funcionar, más alto que nuestros amados 5V. Como quería demostrar la capacidad de este sistema para funcionar de forma remota, opté por una batería de iones de litio.

2 baterías de iones de litio en serie darán 7,4-8,4 V, un convertidor reductor para reducirlo a 5 V para nuestro módulo Arduino y A7, otro convertidor de refuerzo para proporcionar un riel de alimentación de 11 V para esos sensores de agua. Con esta configuración, el sistema no funcionará durante mucho tiempo, pero esa no es una preocupación principal para este prototipo.

El tablero

El sistema está construido sobre una placa prototipo. La placa y Arduino Genuino 101 encajan perfectamente en la carcasa.

Recinto

El profesor también entregó un antiguo recinto, con agujeros perforados por alumnos anteriores para proyectos relacionados con los sensores de agua. ¡Maravilloso!

Observe los conectores de los sensores. Los encontré conectados a los sensores, por lo que busqué conectores que se acoplaran con ellos. Los encontré con el código GX16. ¡Son muy versátiles y seguramente serán útiles en proyectos futuros!

Página web

Finalmente, la parte que me tomó semanas construir desde cero. No tengo ningún conocimiento en servidor, sitio web y a lo largo de este proyecto aprendí PHP, consultas SQL, JavaScript, CSS y HTML.

Alojé el sitio web en Microsoft Azure porque brindan un servicio gratuito para los estudiantes. Viene con limitaciones, pero es suficiente para esta aplicación.

La base de datos es proporcionada por ClearDB, en asociación con Azure también. Nuevamente, limitaciones de memoria, pero suficientes para este proyecto.

Los códigos se proporcionan en el repositorio, pero recuerde agregar sus credenciales en el archivo username_password.php.

El log.php vuelca todos los datos recibidos de Arduino en una base de datos.

Luego, la página web presenta un mapa de Google, con marcadores que se muestran en ubicaciones que tienen datos de medición. Los otros archivos php son todos "herramientas" para acceder a la base de datos y recuperar los datos en la base de datos.

La respuesta del sitio web es bastante lenta, y como acabo de piratear todos estos juntos, deseo mejorarlo. Las sugerencias son bienvenidas. :)