系统总体结构框图如图 1 所示。系统从功能结构上可以划分为工业废水的 pH 值采集模块（上海昕瑞工业酸度计PHG-20）、LoRa 基站、公共云平台以及应用终端四部分。信息采集模块完成污水的 pH 值采集，通过数据处理、模数转换并经过 LoRa 发送端传输至 LoRa基站。LoRa 网关作为数据汇聚节点负责数据的接收、压缩并驱动网络传输模块内的 Ethernet 通信模块，把采集到的数据传输到处于 Internet 中的物联网云端服务平台。数据包存储于云端服务平台的数据库中。应用终端可以是微信公众平台和 Web 平台。通过互联网对物联网云服务器中的工业污水 pH 值数据进行实时获取，并对获取的数据进行解析处理，最后通过直观的实时曲线图显示。通过上述四部分完成了工业污水 pH 值信息从监测点到监测中心的传输，实现了一个完整的工业污水远程实时监测系统结构。
系统硬件设计
pH 值采集终端和通信系统的硬件结构设计如图 2 所示。系统主要包括 pH 值检测模块（上海昕瑞工业酸度计PHG-20）、数据采集处理模块、微处理器模块、LoRa 无线通信模块和电源管理模块等。在需要检测的工业污水池中按照面积需求，部署一个或多个 pH 值检测模块，执行工业污水 pH 值的数据采集、处理以及无线传输等操作。采集到的 pH 值数据通过 LoRa 无线通信模块汇聚到 LoRa 网关，再通过 Ethernet 网络传输模块通过 Internet网络传输到远程污水监控中心。工作人员或用户利用应用终端（微信公众号平台和 Web 查询平台）访问云端服务器，实现对所监测区域内工业废水 pH 值的实时查询、历史数据查询、生成趋势变化曲线以及进行其他数据的分析工作。
pH 值检测模块
pH 值检测探头采用上海昕瑞工业酸度计PHG-20，其测量范围为 0 ～ 14，测量精度≤ 0.01，适用温度为 0 ～ 60 ℃，响应时间为 5 s。传感器可直接放入水下测量。pH 值探头通过 BNC 接头和 T16 型信号采集模块相连接，把采集到的 pH 值信号放大，以模拟电压的形式输出，该信号连接到 MCU 模块的模拟输入端口，进行模数转换处理等操作。
系统软件设计
（1）pH 值监测终端作为一个水质分析的检查节点，水质监控中心既可远程进行控制管理，也可实现单机运行，人工交互等控制分析。
（2）具有 24 小时全天候智能化无人监测功能。
（3）远程监控中心的服务器可实时在线监测水质污染程度，并存储历史监测数据。
（4）可通过微信公众平台和 Web 平台实现对工业废水pH 值的实时查询、历史数据查询、生成趋势变化曲线以及进行其他数据的分析工作。
公共云平台
本文系统以中国移动物联网开放平台（OneNet 平台）作为云端数据的存储处理中心。OneNet 物联网平台作为数据中转协调中枢，是上层管理系统与设备终端进行数据交换的核心，设备终端把采集到的 pH 值信息通过 WLAN 网络以平台可以识别的 EDP 协议数据包格式上传给平台，并接收平台的 EDP 数据包指令 ；上层控制系统通过 RESTFUl API 与平台进行数据交换。
结 语
本文提出的基于云平台和 LoRa 工业废水 pH 值监测系统，通过在相关污水池或者排污口等关键位置部署无线水质监测终端，并在一定范围内设置监测基站对所有传感数据进行收集，然后通过互联网将数据传送给远程监控中心服务器，方便工作人员远程实时监控相关水域的污染程度。系统实现了实时监控、历史数据的存储与查询等功能，其易用性与可扩展性均大幅提高，且大范围水域监控网络建设成本较低，具有极高的推广价值。
