CN101118229A - 基于电化学传感器的水体环境污染监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的基于电化学传感器的水体环境污染监测系统包括浮体，浮体的上方固定有内置GPRS无线传输模块的设备仓，浮体的下方悬挂有数据采集设备，该设备包括置于密封壳体内的蓄电池、控制电路和固定在壳体一端的pH值传感器、H₂S传感器、溶解氧传感器、盐度传感器和浊度传感器，各传感器采集的模拟信号经放大电路放大后，由A/D转换电路转换成数字信号输入到微控制器。通过软件设置采集数据的时间间隔，并通过GPRS无线传输模块将测量值发送到岸站数据监测中心。本发明具有自动化程度高，能够实现实时监测及大量数据存储等优点。能够对被测水域的水体污染情况及其形成原因详细了解并且做出预测，为从根本上解决污染提供科学依据。

Description

基于电化学传感器的水体环境污染监测系统

技术领域

本发明涉及水体污染监测系统，尤其是基于电化学传感器的水体环境污染监测系统。

背景技术

当前在近海赤潮监测以及湖泊污染监测工作中，国外已经开展了AUV(水下自主机器人)以及原位观测浮标系统等相关技术的研究。长期以来，国内的监测方法仍然主要依靠卫星遥感或者人工采样等传统方法。卫星遥感只能获取赤潮发生的面积及其移动方向等信息，无法获取赤潮发生的原因等参数。人工采样消耗大量的人力且实时性并不好。那么通过原位观测系统实时采集影响水体污染的主要化学参数，对水体污染的成因进一步的了解，对污染的发展趋势做出预测就显得意义重大。

发明内容

本发明的目的提出一种结构简单、运行可靠、测量准确、能够实时监测并且无线传输数据的基于电化学传感器的水体环境污染监测系统。

本发明的基于电化学传感器的水体环境污染监测系统，包括浮体，浮体的上方固定有设备仓，设备仓内置有GPRS(通用分组无线业务)无线传输模块，GPRS天线伸出设备仓外；浮体的下方悬挂有数据采集设备，数据采集设备包括密封壳体，壳体内设有存放蓄电池的腔体和存放控制电路的腔体，壳体的一端安装有带孔的防护罩，防护罩内有PH值传感器、H₂S传感器、溶解氧传感器、盐度传感器和浊度传感器固定在壳体上，所说的控制电路包括微控制器、实时时钟、存储器、信号放大电路、A/D转换电路和两个电流电压变换电路，PH值传感器、H₂S传感器、盐度传感器的输出端分别与信号放大电路的输入端相连，溶解氧传感器输出的电流信号经第一电流电压变换电路输入到信号放大电路，浊度传感器输出的电流信号经第二电流电压变换电路输入到信号放大电路，信号放大电路输出的电压信号由A/D转换电路转换成数字信号输入到微控制器，实时时钟和存储器与微控制器相连，微控制器通过接口与设在浮体下方的接线端口与设备仓内的GPRS无线传输模块相连。

本发明的进一步特征是，在设备仓上装设有太阳能电池板，太阳能电池板与数据采集设备蓄电池腔体内的蓄电池相连。这样可以为蓄电池连续充电，防止电力不足，使整个设备供电充足。

为了防止水生动物及其他物体的撞击，可在浮体上装置防撞橡胶圈。

工作原理：

将基于电化学传感器的水体环境污染监测系统放到河水、湖泊或者海洋中，浮体漂浮于水面，悬挂在浮体下方的数据采集设备沉没在水下。数据采集设备通过固定在壳体上的PH值传感器、H₂S传感器、溶解氧传感器、盐度传感器和浊度传感器采集周围水体环境中被测量对应的模拟信号。上述各传感器采集的模拟信号经放大电路放大后，由A/D转换电路转换成数字信号输入到微控制器。经过微控制器运算得到水体中相应被测量的真实值，同时微控制器把PH值、H₂S、溶解氧、盐度、浊度这些测量值以及测量时间存储到存储器中作为备份数据，并将PH值、H₂S、溶解氧、盐度、浊度这些被测量的测量值通过GPRS网络发送出去。整个设备每隔一定时间间隔采一次样，由微控制器通过实时时钟控制两次采样之间的时间间隔。岸站数据中心通过GPRS无线Modem(调制解调器)接收并且显示存储数据。通过分析接收到的数据可以对被测水域的污染情况及其形成原因详细了解并且做出预测。岸站数据中心还可以通过上位机控制软件向数据采集设备发送指令，改变实时时钟控制的采样时间间隔。

本发明的有益效果在于：基于电化学传感器的水体环境污染监测系统与传统的人工采样监测相比，具有节省人力，自动化程度高，能够实现实时监测及无线通讯等优点；与卫星遥感技术相比它可以获得引起水体污染各个因素的第一手资料，对于了解水体污染原因从根本上治理水体污染有着十分重要的意义。能够实现实时在线监测和数据传输。应用大容量存储器能够将监测数据进行长期备份。可以通过太阳能充电，在各个传感器中电解质不失效的前提下，整个设备可以长期工作。

附图说明

图1是浮体示意图；

图2是数据采集设备示意图；

图3数据采集控制电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

参照图1、图2和图3，基于电化学传感器的水体环境污染监测系统包括：

浮体1，在浮体的上方固定有设备仓3，设备仓3内置有GPRS无线传输模块，GPRS天线5伸出设备仓3外，图例中，在设备仓上安装有太阳能电池板4；浮体的下方设置有接线端口6和悬挂机构7。悬挂在浮体的下方数据采集设备包括密封壳体11，壳体11内设有存放蓄电池的腔体20和存放控制电路的腔体18，壳体11的一端安装有防护罩12，图例中，防护罩12的前端设有孔，防护罩内有PH值传感器13、H₂S传感器14、溶解氧传感器15、盐度传感器16和浊度传感器17固定在壳体11上。所说的控制电路包括微控制器28、实时时钟25、存储器27、信号放大电路23、A/D转换电路29和两个电流电压变换电路22、24，PH值传感器13、H₂S传感器14、盐度传感器16输出端分别与信号放大电路23的输入端相连，溶解氧传感器15输出的电流信号经第一电流电压变换电路24输入到信号放大电路23，浊度传感器17输出的电流信号经第二电流电压变换电路22输入到信号放大电路23，信号放大电路23输出的电压信号由A/D转换电路29转换成数字信号输入到微控制器28，实时时钟25和存储器27与微控制器28相连，微控制器28通过RS227接口与浮体1下方的接线端口6相连，该接线端口6与设备仓3内的GPRS无线传输模块26相连。太阳能电池板4与蓄电池腔体20内的蓄电池相连。

本发明中所使用的PH值传感器、H₂S传感器、溶解氧传感器、盐度传感器和浊度传感器均为市售商品。

本发明中所使用微控制器可采用芯片MSP425F99，实时时钟可采用芯片PCF8563，存储器可采用芯片AT45DB271C、RS227串口可为芯片LTC885。

Claims (3)

1.基于电化学传感器的水体环境污染监测系统，其特征是包括浮体(1)，浮体(1)的上方固定有设备仓(3)，设备仓(3)内置有GPRS无线传输模块，GPRS天线(5)伸出设备仓(3)外；浮体(1)的下方悬挂有数据采集设备，数据采集设备包括密封壳体(11)，壳体(11)内设有存放蓄电池的腔体(20)和存放控制电路的腔体(18)，壳体(11)的一端安装有带孔的防护罩(12)，防护罩(12)内有PH值传感器(13)、H₂S传感器(14)、溶解氧传感器(15)、盐度传感器(16)和浊度传感器(17)固定在壳体(11)上，所说的控制电路包括微控制器(28)、实时时钟(25)、存储器(27)、信号放大电路(23)、A/D转换电路(29)和两个电流电压变换电路(22、24)，PH值传感器(13)、H₂S传感器(14)、盐度传感器(16)的输出端分别与信号放大电路(23)的输入端相连，溶解氧传感器(15)输出的电流信号经第一电流电压变换电路(24)输入到信号放大电路(23)，浊度传感器(17)输出的电流信号经第二电流电压变换电路(22)输入到信号放大电路(23)，信号放大电路(23)输出的电压信号由A/D转换电路(29)转换成数字信号输入到微控制器(28)，实时时钟(25)和存储器(27)与微控制器(28)相连，微控制器(28)通过串口与设在浮体(1)下方的接线端口(6)与设备仓(3)内的GPRS无线传输模块(26)相连。

2.根据权利要求1所述的基于电化学传感器的水体环境污染监测系统，其特征是设备仓(3)上装设有太阳能电池板(4)，太阳能电池板与蓄电池腔体(20)内的蓄电池相连。

3.根据权利要求1所述的基于电化学传感器的水体环境污染监测系统，其特征是浮体(1)上装有防撞橡胶圈(2)。

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