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Système de surveillance de la qualité de l'eau

Composants et fournitures

Arduino UNO
× 1
Module GPRS/GPS A7
× 1
Capteurs de qualité de l'eau
× 1

Outils et machines nécessaires

Fer à souder (générique)

Applications et services en ligne

Microsoft Azure
Arduino IDE

À propos de ce projet

Présentation

En septembre 2016, une usine de traitement d'eau doit être fermée car de l'eau polluée s'est infiltrée dans l'usine. La compagnie d'approvisionnement en eau n'a pas pu identifier la source de contamination et cela a causé une grave interruption du service d'eau.

Mon cursus universitaire demande aux étudiants de construire un système pour résoudre les problèmes de la communauté. Un système automatisé de surveillance de la qualité de l'eau faciliterait le travail de recherche de la source de pollution !

Présentation du système

4 capteurs sont interfacés à Arduino Genuino 101. Tous nécessitent un circuit d'interfaçage car ce sont des capteurs de sortie de courant. Arduino Genuino 101 collecte périodiquement les données de mesure, obtient les coordonnées GPS et télécharge le paquet de données dans une base de données à l'aide d'une liaison de données GPRS. Les utilisateurs peuvent se rendre sur le site Web pour voir le résultat, comme indiqué ci-dessous.

Sondes de capteur

Les trois capteurs de sortie de courant proviennent de Global Water, fournis par le conférencier superviseur. J'utilise des capteurs de température, de pH et de niveau d'oxygène dissous dans ce projet. Malheureusement, le capteur de niveau d'oxygène dissous est défectueux.

L'autre capteur est un capteur de turbidité, qui délivre un niveau de tension proportionnel à la quantité de particules solides en suspension dans l'eau.

Interfaçage des capteurs et Arduino

Une résistance convertit le courant de sortie en un niveau de tension mesurable.

Module A7 GPRS et GPS

J'ai choisi ce module A7 car il est relativement moins cher que la variante SIM900, et il combine à la fois GPRS et GPS dans un seul package !

Cependant, le prix le moins cher a un prix. Premièrement, l'antenne GPS fournie avec le module n'est pas vraiment une antenne GPS, vous devrez en acheter une vous-même. Deuxièmement, il ne prend en charge que la communication UART 115200 bps par défaut, et même si vous le modifiez à l'aide d'un logiciel, il reviendra à la vitesse de transmission par défaut après un cycle d'alimentation, et Software Serial à 115200 bps est très très peu fiable. Je me suis arraché les cheveux pendant 2 jours pour ce problème. Après cela, j'ai implémenté une fonction de changement de vitesse de transmission dans le code Arduino.

Et, puisqu'il s'agit d'un nouveau module, je dois créer ma propre bibliothèque pour ce module. Les codes sources sont collectés à divers endroits, comme SIM900 et le module GPS Adafruit. C'est salissant, mais ça marche, s'il vous plaît ne me condamnez pas.

Un circuit doit être conçu pour allumer le module. Il a deux broches, la broche RESET et la broche PWR_KEY à contrôler. Une tension est appliquée au PWR_KEY pendant au moins 2 s pour démarrer le module. Pour réinitialiser, tirez la broche RESET sur GND. Sinon, la broche RESET doit être tirée jusqu'à 5V. Je réinitialise d'abord le module, puis je mets le module sous tension pour m'assurer qu'il démarre correctement.

Source d'alimentation

La source d'alimentation mérite une mention spéciale ici (je pense?) En raison des capteurs de sortie de courant. Ils nécessitent un minimum de 10V pour fonctionner, supérieur à notre bien-aimé 5V. Comme je voulais démontrer la capacité de ce système à travailler à distance, j'ai opté pour la batterie Li-Ion.

2 batteries Li-Ion en série donneront 7,4 à 8,4 V, un convertisseur buck pour le ramener à 5 V pour nos modules Arduino et A7, un autre convertisseur boost pour fournir un rail d'alimentation 11 V pour ces capteurs d'eau. Avec cette configuration, le système ne fonctionnera pas longtemps, mais ce n'est pas une préoccupation majeure pour ce prototype.

Le plateau

Le système est construit sur une carte prototype. La carte et l'Arduino Genuino 101 s'intègrent parfaitement dans le boîtier.

Enceinte

Le conférencier a également donné une ancienne enceinte, avec des trous percés par les étudiants précédents pour des projets liés aux capteurs d'eau. Merveilleux!

Remarquez les connecteurs vers les capteurs. Je les ai trouvés attachés aux capteurs, j'ai donc cherché des connecteurs qui s'accoupleraient avec eux. Je les ai trouvés avec le code GX16. Ils sont très polyvalents et seraient sûrement utiles dans de futurs projets !

Page Web

Enfin, la partie qui m'a pris des semaines à construire à partir de zéro. Je n'ai aucune connaissance en serveur, site Web et tout au long de ce projet, j'ai appris PHP, les requêtes SQL, JavaScript, CSS et HTML.

J'ai hébergé le site Web sur Microsoft Azure car ils fournissent un service gratuit pour les étudiants. Il vient avec des limitations, mais est suffisant pour cette application.

La base de données est fournie par ClearDB, en partenariat avec Azure également. Encore une fois, des limitations de mémoire, mais suffisantes pour ce projet.

Les codes sont fournis dans le référentiel, mais n'oubliez pas d'ajouter vos informations d'identification dans le fichier username_password.php.

Le log.php vide toutes les données reçues d'Arduino dans une base de données.

Ensuite, la page Web présente une carte Google, avec des marqueurs affichés dans des emplacements contenant des données de mesure. Les autres fichiers php sont tous des "outils" pour accéder à la base de données pour récupérer les données en base de données.

La réponse du site Web est assez lente, et comme je viens de pirater tout cela ensemble, je souhaite l'améliorer. Les suggestions sont les bienvenues. :)

Code

Système de surveillance de la qualité de l'eau
Codes de site Web dans /Site Web, croquis Arduino et bibliothèque de modules A7 dans /Arduinohttps://github.com/JohnHJ01/Water-Quality-Monitoring-System

Schémas

Schémas pour l'ensemble du système

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