CN104459070A - 浅水水域用水质监测设备搭载平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浅水水域用水质监测设备搭载平台，涉及水体监测装置技术领域。它包括中央处理器、均与中央处理器连接的GPS定位模块、无线通信模块、水质监测模块，还包括圆柱形外壳、锂离子电池组、重力感应模块、驱动控制模块、地形探测模块，圆柱形外壳轴心处开有通孔；通孔内同轴安装有叶轮泵；叶轮泵的侧壁在圆周方向上均匀设置有延伸至圆柱形外壳侧壁外部的四个喷射管；每个喷射管上均安装有电磁流量调节阀；圆柱形外壳侧壁上均匀安装有四组均与地形探测模块连接的测距传感器。本发明的有益效果是：可以跟随水流追踪水质变化，无线传输水质信息、方位信息，相比固定监测点，其反应速度快、采样连续、节约人力物力资源。

Description

浅水水域用水质监测设备搭载平台

技术领域

本发明涉及水体监测装置技术领域，尤其是一种用于浅水水域的水质监测设备搭载平台。

背景技术

目前，用于水质监测的可移动无人平台逐渐代替了固定监测点，可移动无人平台可以跟随水流追踪水质变化，无线传输水质信息、方位信息，相比固定监测点，其反应速度快、采样连续、节约人力物力资源。

现有的水质监测可移动无人平台整合了水质监测模块、GPS定位模块、无线传输模块等，比如专利号为CN201535778U的中国实用新型专利-《一种漂流水质监测平台》、专利号为203020547U的中国实用新型专利-《水体监测用无人预警机及无人船》以及申请号为201010522649.1的中国发明专利-《锚泊浮标用太阳能自动跟踪控制器》，上述公开专利均成功集成了智能水质监测平台。但是，现有的监测平台均在结构设计上均针对水况较简单的水域，比如面积大、水流平缓、水深较大的水域，对于浅水易搁浅水域、水流湍急水域等适应性差，在实际应用中非常容易出现倾翻、搁浅现象，很大程度上限定应用领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种浅水水域用水质监测设备搭载平台，它对浅水易搁浅水域适应性强，结构稳定，弥补了浅水水域水质监测跟踪设备的不足。

本发明采用的技术方案是：提供一种浅水水域用水质监测设备搭载平台，包括中央处理器以及均与中央处理器连接的GPS定位模块、无线通信模块、水质监测模块，还包括圆柱形外壳、锂离子电池组、均与中央处理器连接的重力感应模块、驱动控制模块、地形探测模块，圆柱形外壳轴心处开有通孔；通孔内同轴安装有叶轮泵；叶轮泵的侧壁在圆周方向上均匀设置有延伸至圆柱形外壳侧壁外部的四个喷射管；每个喷射管上均安装有电磁流量调节阀；圆柱形外壳的顶面和底面均匀分布有为锂离子电池组供电的太阳能板；圆柱形外壳侧壁上均匀安装有四组均与地形探测模块连接的测距传感器；每组距离传感器包括分别呈斜上方和斜下方的两个超声波距离传感器；叶轮泵以及四个电磁流量调节阀均与驱动控制模块连接。

进一步优化本技术方案，浅水水域用水质监测设备搭载平台的叶轮泵的叶轮为竖直设置的平面形叶轮。

进一步优化本技术方案，浅水水域用水质监测设备搭载平台的叶轮泵采用永磁直流无刷电机，电机与叶轮之间采用磁力隔离防水连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用喷水推进的动力结构，叶轮泵吸入的水流可从四个喷射管中喷射出来，并且通过驱动控制模块控制每个喷射管的喷射流量，从而控制平台的方位，当本发明在浅水水域时，喷水推进可以防止搁浅。2、四组超声波距离传感器可以分别探测平台四周水域的水深，经地形探测模块将探测数据传输至中央处理器后，中央处理器可以控制驱动控制模块，保持平台向水深较大的区域移动，这样可以防止平台受到风浪作用逐渐漂流到浅滩或岸边，从根本上防止本发明在浅水水域逐渐漂流到水边搁浅。3、本发明采用正反面对称结构，即在圆柱形外壳的顶面和底面均设置有太阳能板，当平台被风浪掀翻后，仍然有一面太阳能板在为锂离子电池组供电，确保平台的续航能力；另外，通孔贯穿圆柱形外壳的底面和顶面，这样能确保叶轮泵始终能吸入水流，确保平台的动力；再者，每组超声波距离传感器由两个向上倾斜和向下倾斜的超声波距离传感器组成，这样能够确保平台正反颠倒后，仍然有四个超声波距离传感器正常探测平台四周的水深，确保平台不被搁浅；最后，重力感应模块可以感应到平台颠倒，将颠倒信息传输至中央处理器改变对驱动控制模块和地形探测模块的数据处理方式。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为叶轮泵的结构示意图；

图3为本发明的电路逻辑框图。

图中，1、圆柱形外壳；2、通孔；3、叶轮泵；4、喷射管；5、电磁流量调节阀；6、太阳能板；7、超声波距离传感器；8、叶轮；9、电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本说明书中所涉及到的平台为本发明的简称。如图1所示，本平台为跟随水流的方向漂流的，目的是对流动性水体的跟踪监测，喷水推进结构仅仅是保证本平台不被风浪或其他原因推至浅滩或岸边搁浅，采用圆柱形外壳1的作用是受力均衡，不易倾覆摇摆，调整方向时受到的阻力更小。太阳能板6环绕通孔2安装在圆柱形外壳1的顶面和底面上，太阳能板6的受光面粘贴透明防水蒙皮使太阳能板6防水密封在圆柱形外壳1上。

如图2所示，叶轮泵3为离心式结构，从通孔2上方或下方开口处吸入水流，然后从四个喷射管4中喷射出来，控制每个喷射管4连接的电磁流量调节阀5即可以控制该喷射管4的水流量，平台受到喷射管4喷出水流的反作用力而运动，控制四个电磁流量调节阀5即可以控制平台的运动方向。

如图3所示，GPS定位模块可以定位平台的位置，通过中央处理器将平台的位置信息传输至无线通信模块，然后通过无线通信模块可以将平台的位置信息传输至水质监测站；水质监测集成模块采集水体的各种参数（如温度、浊度、溶解氧、藻类、COD、电导等）送往中央处理器处理，然后经由无线通讯模块发送至水质监测站；地形探测模块将处于工作状态的（相对倾斜向下的）每个超声波距离传感器7采集的水深信息传输至中央处理器处理，然后中央处理器将四个水深信息处理成每个电磁流量调节阀的开度信号传送至驱动控制模块，使平台向采集到水深较大的超声波距离传感器方向运动。重力感应模块将平台的颠倒信息传送至中央处理器处理，中央处理器将控制信号传送至地形探测模块，使处于工作状态的超声波距离传感器7启动。

Claims (3)

1.一种浅水水域用水质监测设备搭载平台，包括中央处理器以及均与中央处理器连接的GPS定位模块、无线通信模块、水质监测模块，其特征在于包括圆柱形外壳（1）、锂离子电池组、均与中央处理器连接的重力感应模块、驱动控制模块、地形探测模块，圆柱形外壳轴心处开有通孔（2）；通孔（2）内同轴安装有叶轮泵（3）；叶轮泵（3）的侧壁在圆周方向上均匀设置有延伸至圆柱形外壳侧壁外部的四个喷射管（4）；每个喷射管（4）上均安装有电磁流量调节阀（5）；圆柱形外壳（1）的顶面和底面均匀分布有为锂离子电池组供电的太阳能板（6）；圆柱形外壳（1）侧壁上均匀安装有四组均与地形探测模块连接的测距传感器；每组距离传感器包括分别呈斜上方和斜下方的两个超声波距离传感器（7）；叶轮泵（3）以及四个电磁流量调节阀（5）均与驱动控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的浅水水域用水质监测设备搭载平台，其特征在于：叶轮泵（3）的叶轮为竖直设置的平面形叶轮（8）。

3.根据权利要求1所述的浅水水域用水质监测设备搭载平台，其特征在于：叶轮泵（3）采用永磁直流无刷电机，电机（9）与叶轮（8）之间采用磁力隔离防水连接。