排水管网水质监测系统解决方案
一、核心电池选型与设计
高容量锂电池组
采用11.1V/20Ah磷酸铁锂电池（3S8P结构），支持峰值20A放电和持续4-5A工作电流，满足野外设备瞬时大功率需求（如抽水机、加热装置）。
内置多重保护功能：过充、过放、过流（30A保护值）、短路及温度保护（70±5℃触发）。
支持扩展设计：电池容量可升级至44,800mAh（24V/12V/5V多输出），通过LT1129-3.3降压模块为低功耗设备供电。
太阳能混合供电
搭配100W太阳能板+65Ah铁锂电池，实现无人值守长期运行。
采用MPPT电源控制器优化充放电效率，防止过充和欠压。
二、能源优化策略
动态功耗管理
基于规则引擎（如Node 3方案），根据电池剩余容量自动调整采样间隔（30秒至5分钟）和通信频率，休眠期间功耗降至75μA。
传感器分级唤醒：高优先级参数（如溶解氧、pH）实时监测，次要参数按需启动。
低功耗硬件设计
使用ZigBee/LoRa无线模块（待机电流5mA）替代传统GPRS，结合STM32F103ZET6处理器的休眠模式（内核功耗接近0）。
水电分离结构（IP65/IP68防护），减少漏电损耗。
三、多参数监测集成
传感器配置
核心参数：pH（KNF-101-1PH玻璃电极）、溶解氧（SEN0161）、电导率、浊度（0.1-300NTU）、温度（-50~80℃）。
扩展参数：氨氮、COD、盐度、ORP、液位等，支持模块化接入。
数据处理与传输
采用Arduino/Global Logger II平台，支持4种记录模式（固定间隔/快速/对数/异常），存储40,879组数据。
通过LoRa/Blynk物联网平台实现远程数据传输，加密协议保障安全性。
四、典型应用场景
野外移动监测
便携式设备：内置20Ah电池+硅胶线输出，连续工作10小时，支持USB/RS-232数据导出。
浮标系统：顶部安装太阳能板，日均发电量≥50Wh，满足传感器（≤5W）、数据采集器（≤2W）和4G模块（≤1W）需求。
城市管网监测
使用锂亚硫酰氯电池组（续航3年）+电极法无试剂传感器，减少维护频率。
防爆防水设计（IP68），适应井下高温高湿环境。
五、效能对比
| 方案类型 | 续航时间 | 适用场景 | 优势 | 参考证据 |
|---|---|---|---|---|
| 纯电池供电 | 10-180天 | 短期野外/临时部署 | 部署灵活，成本低 | |
| 太阳能混合供电 | 无限续航* | 长期无人值守 | 零碳排放，免维护 | |
| 物联网低功耗 | 3年 | 城市管网/固定站点 | 超低功耗，支持远程管理 |
该方案通过电池选型优化、动态能源管理和多技术融合，可覆盖从移动检测到固定监测的全场景需求，兼顾续航能力与数据精度。实际实施时需根据具体监测参数数量、通信频率和环境条件调整电池容量与太阳能配置。