一、前言
1.1 项目介绍
【1】项目功能介绍
随着社会经济的快速发展和人类活动的加剧，水环境污染问题日益严重，对水资源的质量保障提出了更高的要
求。特别是对于湖泊、河流以及海洋等水体的水质监测，传统的人工采样监测方式存在效率低、数据实时性差、
覆盖面窄等诸多局限性。因此，研发一款能够实时、准确监测水下水质参数，并能远程传输数据的智能设备显得
尤为重要。
本项目设计了一款基于STM32微控制器为核心的水下水质检测设备，该设备具有高度集成化、智能化的特点，能
够实时监测水深、温度、浊度及溶解性总固体（TDS）等关键水质参数，并通过4G网络将数据上传至腾讯云IOT
物联网平台，实现远程监控和数据分析。同时，为了便于操作和移动观测，还配套开发了微信小程序，用户可通
过微信小程序实时查看并控制设备的各项功能，如调整下潜深度等。
DIY制作思路中，巧妙利用日常生活中的塑料饭盒作为设备外壳，既经济实用又易于加工改造。内部集成高精度
传感器、低功耗主控芯片以及潜水电机等核心组件，确保设备能够在0-1m的水深范围内稳定工作，满足±5cm的
深度测量误差要求和±1℃的温度测量误差要求。设备采用锂电池供电以保证设备在野外或无固定电源环境下长时
间运行。
该基于STM32设计的水下水质检测设备实现了从数据采集、无线传输、云端存储到移动端展示与控制的一整套智
能监测解决方案，具有高精度、实时性好、易于部署与维护等特点，为水环境保护、水资源利用研究和污染治理
提供了有力的数据支持和技术保障。
【2】设计实现的功能
项目实现的功能主要包括以下几点：
（1）深度测量：通过集成谐振式水位水深测量传感器，设备能够实时、准确地检测并记录下潜至水下的深度信
息，测量范围为0-1m，误差控制在±5cm以内。
（2）水质监测：采用模拟量水质传感器，设备可以同时测量和分析水体的浑浊度和溶解性总固体（TDS）含量。
浑浊度测量范围为0-1000NTU，TDS测量范围为0-1000ppm，确保了对水体质量的全面评估。
（3）温度感知：利用防水型DS18B20温度传感器，设备可在水下环境中实时监测水温，测量范围覆盖0-40℃，
温度测量精度达到±1℃，满足不同环境与季节下对水温变化的监控需求。
（4）远程数据传输：设备搭载合宙Air724UG-4G模块，通过MQTT协议将实时采集到的水深、温度、浑浊度以
及TDS值等数据上传至腾讯云IOT物联网平台，实现了远程实时数据监控与分析功能。
（5）智能控制与反馈：基于Qt开发的微信小程序，用户可以随时随地查看设备上传至腾讯云的最新水质参数，
并根据需要通过手机微信小程序远程控制设备的上浮与下潜动作，使设备能够在指定深度范围内进行水质采样和
监测。
（6）动力系统：采用两个5V潜水式小水泵作为动力源，通过继电器进行抽水和放水控制，从而调整设备在水中
的浮力以实现上下移动，确保设备在设定的水深范围内稳定工作。
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