KnowFlow水质监测

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。

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接口型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）