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水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，包括采集控制箱、電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、水質(zhì)傳感器；所述電機(jī)與所述采集控制箱相連，所述轉(zhuǎn)軸與所述電機(jī)相連，所述水質(zhì)傳感器與所述采集控制箱通過導(dǎo)線相連。該監(jiān)測分析終端通過電機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以精確調(diào)節(jié)水質(zhì)傳感器在水中的深度，實(shí)現(xiàn)不同深度的水質(zhì)參數(shù)采集，通過采集控制箱進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸與控制，獲得監(jiān)測點(diǎn)水質(zhì)隨時間和隨水位加深水質(zhì)的各項(xiàng)參數(shù)變化情況，使工作人員對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，了解水質(zhì)的變化情況，為水產(chǎn)品的多層養(yǎng)殖提供保證。
【專利說明】水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水質(zhì)監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行的水質(zhì)監(jiān)測手段主要是采用水質(zhì)傳感器對水質(zhì)進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時檢測，將傳感器固定于被測水域的某點(diǎn)，對水質(zhì)進(jìn)行定點(diǎn)采集，只能采集到該水域固定點(diǎn)固定深度的水質(zhì)數(shù)據(jù)。采集到的水質(zhì)數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線或無線收發(fā)模塊傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，工作人員可以看到當(dāng)前水質(zhì)狀況，但沒有對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
[0003]大規(guī)模的水產(chǎn)養(yǎng)殖水位較深，在不同深度水位養(yǎng)殖不同水產(chǎn)品種，定點(diǎn)采集對于水位較深、多層養(yǎng)殖的水域環(huán)境監(jiān)測效率低下，同一點(diǎn)不同深度安裝多組傳感器將會大大增加監(jiān)控成本。工作人員可隨時查看當(dāng)前水質(zhì)狀況，卻無法了解該點(diǎn)水質(zhì)隨時間的變化趨勢和隨水位加深水質(zhì)的各項(xiàng)參數(shù)變化情況，對現(xiàn)有的水質(zhì)數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行有效的分析，利用率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何監(jiān)測某點(diǎn)水質(zhì)隨水位深度變化導(dǎo)致水質(zhì)參數(shù)的變化情況。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，該終端包括:采集控制箱、電機(jī)、轉(zhuǎn)軸和水質(zhì)傳感器；
[0008]所述電機(jī)與所述采集控制箱相連，所述轉(zhuǎn)軸與所述電機(jī)相連，所述水質(zhì)傳感器與所述采集控制箱通過導(dǎo)線相連；
[0009]所述采集控制箱，用于控制所述電機(jī)轉(zhuǎn)動，并對所述水質(zhì)傳感器的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行控制，并接收所述水質(zhì)傳感器采集到的水質(zhì)參數(shù)；
[0010]所述導(dǎo)線繞設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上；
[0011]所述電機(jī)，用于帶動所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)所述水質(zhì)傳感器在水中的深度。
[0012]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)軸包括粗軸和細(xì)軸，所述導(dǎo)線包括傳感器電纜線和軟導(dǎo)線，所述傳感器電纜線繞設(shè)于所述粗軸上，所述軟導(dǎo)線繞設(shè)于所述細(xì)軸上，所述水質(zhì)傳感器與所述傳感器電纜線連接。
[0013]優(yōu)選的，所述傳感器電纜線與所述軟導(dǎo)線之間通過防水接口連接。
[0014]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)軸的一端與電位器的動觸點(diǎn)相連；
[0015]所述采集控制箱，還用于接收所述電位器的電壓信號，并根據(jù)所述電壓信號來確定所述水質(zhì)傳感器在水中的當(dāng)前深度。
[0016]優(yōu)選的，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上設(shè)有第一齒輪，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有第二齒輪，所述第一齒輪和第二齒輪相嚙合，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)時，帶動所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
[0017]優(yōu)選的，所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括電源，用于對所述的采集控制箱供電。
[0018]優(yōu)選的，所述電源包括太陽能電池板和蓄電池；
[0019]所述蓄電池用于存儲所述太陽能電池板產(chǎn)生的能量并對所述采集控制箱供電。
[0020]優(yōu)選的，所述采集控制箱包括控制模塊、參數(shù)無線收發(fā)模塊；
[0021]所述控制模塊用于對所述水質(zhì)傳感器采集的水質(zhì)參數(shù)傳輸給所述參數(shù)無線收發(fā)模塊；
[0022]所述參數(shù)無線收發(fā)模塊，用于將所述水質(zhì)參數(shù)發(fā)送至上位機(jī)并接收來自上位機(jī)的數(shù)據(jù)命令。
[0023]優(yōu)選的，所述控制模塊，還用于根據(jù)采集到的水質(zhì)參數(shù)采用一元線性回歸模型對未來預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的水質(zhì)參數(shù)變化情況進(jìn)行預(yù)測，當(dāng)預(yù)測到的水質(zhì)參數(shù)變化情況超出預(yù)測范圍時進(jìn)行報警。
[0024]優(yōu)選的，所述采集控制箱還包括電機(jī)驅(qū)動模塊、供電模塊；
[0025]所述電機(jī)驅(qū)動模塊通過所述控制模塊輸出的控制信號驅(qū)動所述電機(jī)；
[0026]所述供電模塊用于提供恒定的電壓給所述控制模塊供電。
[0027](三)有益效果
[0028]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)傳感器在水中深度的調(diào)節(jié)，水質(zhì)傳感器可以通過電機(jī)自動調(diào)節(jié)其在水中的深度實(shí)現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)采集，同時檢測不同深度水質(zhì)的情況，幫助工作人員了解水質(zhì)參數(shù)隨水位深度變化，以及隨時間變化的情況，為水產(chǎn)品的多層養(yǎng)殖提供保證。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)軸及水質(zhì)傳感器深度調(diào)節(jié)示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的采集控制箱結(jié)構(gòu)圖；
[0032]其中，I采集控制箱；2電源；3電機(jī)；4轉(zhuǎn)軸；5水質(zhì)傳感器；6控制模塊；7供電模塊；8參數(shù)無線收發(fā)模塊；9電機(jī)驅(qū)動模塊；10防水接口單元；11粗軸；12軟導(dǎo)線；13傳感器電纜線；14細(xì)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖，對發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端結(jié)構(gòu)示意圖，該終端包括:采集控制箱1、電機(jī)3、轉(zhuǎn)軸4和水質(zhì)傳感器5 ;所述電機(jī)與所述采集控制箱相連，所述轉(zhuǎn)軸與所述電機(jī)相連，所述水質(zhì)傳感器與所述采集控制箱通過導(dǎo)線相連。在本實(shí)施例中，所述電機(jī)采用23HS系列2相6線步進(jìn)電機(jī)，其靜力矩可達(dá)100N*Cm以上，電機(jī)軸上安裝有半徑為Icm的金屬齒輪,與轉(zhuǎn)軸上半徑為IOcm金屬齒輪相扣,帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
[0034]所述采集控制箱，用于控制所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，并對所述水質(zhì)傳感器的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行控制，并接收所述水質(zhì)傳感器采集到的水質(zhì)參數(shù)；所述導(dǎo)線繞設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上；所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上設(shè)有第一齒輪，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有第二齒輪，所述第一齒輪和第二齒輪相嚙合，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)時，帶動所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)無需工作時，該采集控制箱將使電機(jī)斷電，降低系統(tǒng)功耗。
[0035]如圖2所示，所述轉(zhuǎn)軸包括粗軸11和細(xì)軸14，所述導(dǎo)線包括傳感器電纜線13和軟導(dǎo)線12 ;所述傳感器電纜線繞設(shè)于所述粗軸上，所述軟導(dǎo)線繞設(shè)于所述細(xì)軸上；所述水質(zhì)傳感器與所述傳感器電纜線連接，所述傳感器電纜線與所述軟導(dǎo)線之間通過防水接口 10連接，傳感器電纜的長度根據(jù)實(shí)際采樣深度選擇；所述轉(zhuǎn)軸的一端與電位器的動觸點(diǎn)相連，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，電位器隨動，電位器兩端引腳接電壓信號(即:0V和5V電壓)，動觸點(diǎn)(即:電位器的中間弓I腳)接控制模塊的AD采樣接口，通過采集控制箱接收所述電位器的電壓信號，根據(jù)所述電壓信號來判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)軸處于什么位置以及轉(zhuǎn)軸上有多少圈傳感器電纜線，進(jìn)而判斷所述水質(zhì)傳感器在水中的當(dāng)前深度。加入電位器是為了防止在電機(jī)斷電期間由于傳感器自重等原因?qū)е罗D(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而使電機(jī)下次上電時轉(zhuǎn)軸位置偏離上次斷電時的位置，以至于不能判斷傳感器的深度。當(dāng)電機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，傳感器電纜線繞制在粗軸上，使水質(zhì)傳感器深度發(fā)生變化，而通過軟導(dǎo)線繞于細(xì)軸可以防止在轉(zhuǎn)動過程中導(dǎo)線反復(fù)扭動導(dǎo)致表皮絕緣層破裂。
[0036]優(yōu)選的，所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括電源2，用于對所述的采集控制箱供電，所述電源包括太陽能電池板和蓄電池；所述蓄電池用于存儲所述太陽能電池板產(chǎn)生的能量并對所述采集控制箱供電。
[0037]如圖3所示，所述采集控制箱包括控制模塊6、參數(shù)無線收發(fā)模塊8、電機(jī)驅(qū)動模塊9和供電模塊7 ；
[0038]所述控制模塊用于對所述水質(zhì)傳感器采集的水質(zhì)參數(shù)傳輸給所述參數(shù)無線收發(fā)模塊；所述參數(shù)無線收發(fā)模塊，用于將所述水質(zhì)參數(shù)發(fā)送至上位機(jī)并接收來自上位機(jī)的數(shù)據(jù)命令，通過參數(shù)無線收發(fā)模塊將控制模塊傳輸?shù)母黜?xiàng)傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，使遠(yuǎn)程監(jiān)控人員能夠及時了解和觀察到水質(zhì)情況的變化，同時本地帶有顯示屏，可以實(shí)時的顯示最近一次采集到的水質(zhì)情況，供本地工作人員了解水質(zhì)變化情況。所述上位機(jī)可以為PC客戶端、手機(jī)客戶端等。
[0039]所述電機(jī)驅(qū)動模塊通過所述控制模塊輸出的控制信號驅(qū)動所述步進(jìn)電機(jī)；所述供電模塊用于提供恒定的電壓給所述控制模塊供電。所述太陽能電池板和所述蓄電池均連接于所述供電模塊上，由供電模塊提供恒定12V直流電壓，最終輸入到控制模塊內(nèi)，再經(jīng)過控制模塊內(nèi)不同的穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換成各模塊所需要的工作電壓。
[0040]所述控制模塊，還用于根據(jù)采集到的水質(zhì)參數(shù)采用一元線性回歸模型對未來預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的水質(zhì)參數(shù)變化情況進(jìn)行預(yù)測，當(dāng)預(yù)測到的水質(zhì)參數(shù)變化情況超出預(yù)測范圍時進(jìn)行報警。并且當(dāng)電機(jī)空閑時，控制模塊將使電機(jī)斷電，降低系統(tǒng)功耗。
[0041]控制模塊6例如為單片機(jī)、PLC、DSP等控制單元，所有數(shù)據(jù)和控制命令均由其處理，以ATmegal28A為例，其中包括時鐘功能、存儲功能、顯示功能、按鍵調(diào)節(jié)功能、串口發(fā)送接收數(shù)據(jù)功能、電源管理功能、預(yù)警報警功能。時鐘功能用于提供能量采集單元采集的信號，時鐘定時以分鐘為單位，由控制芯片即本實(shí)施例所述的ATmegal28A寫入具體值，范圍時l_255min，默認(rèn)情況下為lOmin，到定時時間后，時鐘芯片產(chǎn)生中斷信號，ATmegal28A接收到中斷請求后使控制模塊中斷采集；存儲功能將水質(zhì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲到本地，提供一定的存儲空間，至少能夠備份存儲最近一個月的水質(zhì)參數(shù)的數(shù)據(jù)；顯示功能可以提供當(dāng)前的水質(zhì)參數(shù)及其他一些相關(guān)參數(shù)；按鍵調(diào)節(jié)功能用于調(diào)節(jié)配置一些測量過程中的一些參數(shù)，如:采集時間間隔、本地時鐘設(shè)置等；通過RS232串口與參數(shù)無線收發(fā)模塊相連，可以接收和發(fā)送數(shù)據(jù)給參數(shù)無線收發(fā)模塊，串口也可以與上位機(jī)直接相連，直接讀取存儲器中的數(shù)據(jù)；電源管理功能能夠使水質(zhì)傳感器和電機(jī)在空閑時刻斷電，使該終端進(jìn)入省電模式，降低功耗。
[0042]本實(shí)施例還解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能夠?qū)δ滁c(diǎn)水質(zhì)隨時間的變化趨勢進(jìn)行了解，預(yù)警報警功能根據(jù)當(dāng)前采集到的傳感器數(shù)據(jù)，對其變化進(jìn)行詳細(xì)分析，找出水質(zhì)情況的變化趨勢，然后按照該趨勢，對未來一段時間內(nèi)或者已經(jīng)出現(xiàn)的水質(zhì)參數(shù)異常情況進(jìn)行報警，另夕卜，控制模塊采用上電自動復(fù)位和手動復(fù)位兩種方式，加入看門狗定時器，使系統(tǒng)能夠在運(yùn)行出錯時重啟。
[0043]另外，本實(shí)施例控制模塊還可以提供六組航空防水接口，包括8路模擬信號IO接口和8路數(shù)字IO接口，模擬接口可以手動選擇接電壓信號或接電流信號，六組接口中有包括兩組模擬接口、兩組數(shù)字接口和兩組可復(fù)用接口。數(shù)字信號輸入為OV和5V兩種電平，直接接入ATmegal28A，模擬信號為電壓信號時輸入范圍為0-5V，10位二進(jìn)制AD采樣精度，當(dāng)模擬信號為電流信號時，輸入范圍為0-20mA，通過內(nèi)部電路轉(zhuǎn)化成0-5V電壓信號，然后接入單片機(jī)。每個接口提供12V、5V、3.3V電壓，可根據(jù)傳感器具體情況調(diào)節(jié)接口電源電壓。
[0044]所述控制模塊還可以通過參數(shù)無線收發(fā)模塊發(fā)送本地?cái)?shù)據(jù)和接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)，通過接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)可以調(diào)節(jié)設(shè)備采樣周期、校對本地時鐘、使能傳感器接口和設(shè)定傳感器采樣深度。
[0045]以上所述僅是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，其特征在于，該終端包括:米集控制箱、電機(jī)、轉(zhuǎn)軸和水質(zhì)傳感器； 所述電機(jī)與所述采集控制箱相連，所述轉(zhuǎn)軸與所述電機(jī)相連，所述水質(zhì)傳感器與所述采集控制箱通過導(dǎo)線相連； 所述采集控制箱，用于控制所述電機(jī)轉(zhuǎn)動，并對所述水質(zhì)傳感器的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行控制，并接收所述水質(zhì)傳感器采集到的水質(zhì)參數(shù)； 所述導(dǎo)線繞設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上； 所述電機(jī)，用于帶動所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)所述水質(zhì)傳感器在水中的深度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸包括粗軸和細(xì)軸，所述導(dǎo)線包括傳感器電纜線和軟導(dǎo)線，所述傳感器電纜線繞設(shè)于所述粗軸上，所述軟導(dǎo)線繞設(shè)于所述細(xì)軸上，所述水質(zhì)傳感器與所述傳感器電纜線連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，其特征在于，所述傳感器電纜線與所述軟導(dǎo)線之間通過防水接口連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸的一端與電位器的動觸點(diǎn)相連； 所述采集控制箱，還用于接收所述電位器的電壓信號，并根據(jù)所述電壓信號來確定所述水質(zhì)傳感器在水中的當(dāng)前深度。
5.如權(quán)利要求1所述的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，其特征在于，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上設(shè)有第一齒輪，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有第二齒輪，所述第一齒輪和第二齒輪相嚙合，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)時，帶動所述轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，其特征在于，所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括電源，用于對所述的采集控制箱供電。
7.如權(quán)利要求6所述的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，其特征在于，所述電源包括太陽能電池板和蓄電池； 所述蓄電池用于存儲所述太陽能電池板產(chǎn)生的能量并對所述采集控制箱供電。
8.如權(quán)利要求1所述的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，其特征在于，所述采集控制箱包括控制模塊、參數(shù)無線收發(fā)模塊； 所述控制模塊用于對所述水質(zhì)傳感器采集的水質(zhì)參數(shù)傳輸給所述參數(shù)無線收發(fā)模塊； 所述參數(shù)無線收發(fā)模塊，用于將所述水質(zhì)參數(shù)發(fā)送至上位機(jī)并接收來自上位機(jī)的數(shù)據(jù)命令。
9.如權(quán)利要求8所述的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，其特征在于，所述控 制模塊，還用于根據(jù)采集到的水質(zhì)參數(shù)采用一元線性回歸模型對未來預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的水質(zhì)參數(shù)變化情況進(jìn)行預(yù)測，當(dāng)預(yù)測到的水質(zhì)參數(shù)變化情況超出預(yù)測范圍時進(jìn)行報警。
10.如權(quán)利要求8所述的一種水質(zhì)傳感器入水深度可自動調(diào)節(jié)的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測分析終端，其特征在于，所述采集控制箱還包括電機(jī)驅(qū)動模塊、供電模塊； 所述電機(jī)驅(qū)動模塊通過所述控制模塊輸出的控制信號驅(qū)動所述電機(jī)；所述 供電模塊用于提供恒定的電壓給所述控制模塊供電。
【文檔編號】G01N33/18GK103913552SQ201410114162
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】陳天恩, 張瑞瑞, 陳立平, 王維, 姜舒文, 王聰, 馬小凈 申請人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心