CN106680450B - 水质监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水质监测装置及方法，属于水质监测领域。其中，所述水质监测装置包括主控模块、载控模块、定位模块及检测模块，通过定位模块向主控模块发送定位信息，主控模块可以根据该定位信息向所述载控模块发送控制指令，以及根据所述定位信息向所述检测模块发送多个入水深度信息，载控模块根据所述控制指令控制载体运动到所述定位信息对应的定位位置，检测模块根据所述多个入水深度信息对多个不同深度的水质进行检测，以获取水质参数发送给所述主控模块进行分析，从而对多个位置不同深度的水质进行检测，以实现多层次的水质检测，提高了水质检测的精确性。

Description

水质监测装置及方法

技术领域

本发明涉及水质监测领域，具体而言，涉及一种水质监测装置及方法。

背景技术

对于池塘中的水产养殖而言，水质要求至关重要，并且水质对水产品的产量、品质有着直接的影响，还与水产品食用者的健康息息相关，因而在养殖时对水质进行实时检测并及时调整水环境极为重要。目前业界可用的检测方法主要是通过大面积布置一组传感器来反应整个水域的监测情况，但是这些传感器价格昂贵，会造成很大的成本浪费，并且无法反应出整个水域的横向和纵向监测情况，也不能精确反应水质参数的检测情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水质监测装置及方法，以改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种水质监测装置，所述水质监测装置包括主控模块、载控模块、定位模块及检测模块，所述载控模块、所述定位模块、所述检测模块均与所述主控模块耦合；所述定位模块用于向所述主控模块发送定位信息；所述主控模块用于根据所述定位信息向所述载控模块发送控制指令；所述载控模块用于根据所述控制指令控制载体运动到所述定位信息对应的定位位置；所述主控模块还用于根据所述定位信息向所述检测模块发送多个入水深度信息；所述检测模块用于根据所述多个入水深度信息对多个不同深度的水质进行检测，以获取水质参数发送给所述主控模块进行分析。

一种水质监测方法，应用于水质监测装置，所述方法包括：所述定位模块向所述主控模块发送定位信息；所述主控模块根据所述定位信息向所述载控模块发送控制指令；所述载控模块根据所述控制指令控制载体运动到所述定位信息对应的定位位置；所述主控模块根据所述定位信息向所述检测模块发送多个入水深度信息；所述检测模块根据所述多个入水深度信息对多个不同深度的水质进行检测，以获取水质参数发送给所述主控模块进行分析；重复上述步骤，直至完成多个不同的定位信息对应位置的水质检测。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供一种水质监测装置及方法，通过定位模块向主控模块发送定位信息，主控模块可以根据该定位信息向所述载控模块发送控制指令，以及根据所述定位信息向所述检测模块发送多个入水深度信息，载控模块根据所述控制指令控制载体运动到所述定位信息对应的定位位置，检测模块根据所述多个入水深度信息对多个不同深度的水质进行检测，以获取水质参数发送给所述主控模块进行分析，从而对多个位置不同深度的水质进行检测，以实现多层次的水质检测，提高了水质检测的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种水质监测装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种检测模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种紧直模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种传感器模块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种水质监测方法的流程图。

图标：100-水质监测装置；110-定位模块；120-主控模块；130-载控模块；140-检测模块；142-伺服电机；144-转轮；146-紧直模块；1461-紧直条；1462-红外对射缺口；1464-红外对管；1466-磁件；1468-导线；148-传感器模块；1481-多参数水质传感器；1482-水压传感器；1483-线性霍尔传感器；1484-活动杆；1485-触底块；1486-磁铁；1487-通水孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种水质监测装置100的结构框图，所述水质监测装置100包括主控模块120、载控模块130、定位模块110及检测模块140，所述载控模块130、所述定位模块110、所述检测模块140均与所述主控模块120耦合。

所述定位模块110用于向所述主控模块120发送定位信息，从而所述主控模块120根据所述定位信息向所述载控模块130发送控制指令，以使所述载控模块130根据所述控制指令控制载体运动到与所述定位信息对应的定位位置。

该定位模块110可以为GPS定位器，或者GNSS模块，在本实施例中，为了定位的精准与方便，定位模块110采用GPS定位器实现定位，该GPS定位器采用SIRF三代芯片组，其具有高性能、高灵敏度、定位时间短等优点。

其中，所述定位信息可以为一个具体的定位位置，例如，载体运动到水中的某个特定的位置，再在这个特定位置进行该位置处的不同深度的水质检测，再获取一个不同的定位信息进行检测，例如，载体运动到水中另一个特定位置，再在这个特定位置进行该位置处不同深度的水质检测，从而可以完成多层次的水质检测，即同一深度的水平面上的多个位置处的水质检测，或者同一位置处的多个深度的水质检测。

另外，所述定位信息还可以包括所述载体在预设范围内的运动轨迹，也就是说，例如，该定位信息为载体在水中某一预设范围内从某个地方运动到另一个地方的轨迹信息，主控模块120在收到定位信息后，发送控制指令给载控模块130，载控模块130根据这个控制指令来控制载体在预设范围内的运动轨迹进行运动，同时，主控模块120向传感器模块148发送多个入水深度信息，也就是，先在第一个深度处进行这个深度的水平面的水质检测，载体回到运动前的位置后，再向传感器模块148发送第二个入水深度信息，使得所述传感器模块148到达第二个深度，在第二个深度上进行这个深度的水平面上的水质检测。并且，第一个深度和第二个深度为不同的深度，例如，第一个深度为传感器模块148入水10cm，第二个深度为传感器模块148入水15cm，从而完成多个深度对应的多个水平面上的水质检测，也就是实现了多层次的水质检测。

所述主控模块120用于根据所述所述定位信息向所述载控模块130发送控制指令。所述主控模块120在收到所述定位模块110发送的定位信息后，向所述载控模块130发送携带有所述定位信息的控制指令。

作为一种实施方式，所述主控模块120可以为处理器，该处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

另外，在本实施例中，所述主控模块120为单片机，该单片机可以为STM32系列单片机，该STM32系列单片机具有高性能内核、低功耗、高集成度以及结构简单等优点，并具有高速的数据处理能力。当然，所述主控模块120还可以为51系列单片机。

所述载控模块130用于根据所述控制指令控制载体运动到与所述定位信息对应的定位位置，也就是控制所述载体的运动。

例如，若定位信息是指某一个特定的位置，则所述载控模块130根据所述主控模块120发送的控制指令控制载体从所述载体当前的位置运动到某一个特定的位置，在这过程中，所述载体的运动轨迹不限，可以为直线运动，也可以为曲线运动。若定位信息包括了所述载体在预设范围内的运动轨迹，则所述载体需按照预设范围内的运动轨迹进行运动。

需要说明的是，所述载体用于携带所述传感器模块148，从而可以将所述传感器模块148进行下放到水中，以进行水质监测。在本实施例中，所述载体为电动小船。

作为一种实施方式，所述载控模块130可以为处理器，该处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

另外，在本实施例中，所述载控模块130为单片机，该单片机可以为STM32系列单片机，该STM32系列单片机具有高性能内核、低功耗、高集成度以及结构简单等优点，并具有高速的数据处理能力。当然，所述载控模块130还可以为51系列单片机。

所述检测模块140用于根据所述多个入水深度信息对多个不同深度的水质进行检测，以获取检测到的水质参数发送给所述主控模块120进行分析。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种检测模块140的结构示意图。在本实施例中，所述检测模块140包括传感器模块148、紧直模块146、伺服电机142及转轮144，所述伺服电机142与所述转轮144连接，所述紧直模块146安装在所述转轮144上，所述紧直模块146的一端上设置有所述传感器模块148，所述伺服电机142用于驱动所述转轮144，以使所述转轮144带动所述紧直模块146将所述传感器模块148以预设深度放入水中进行水质检测，并将检测获得的水质参数发送给所述主控模块120进行分析，其中，水质参数可以包括水温、水压、溶氧率、水密度、pH值等。主控模块120对这些水质参数进行分析，从而可分析出该水域是否有受到污染，是轻度污染或严重污染，是否有重金属超标，是否适用水产类生物的生存等，则可根据这些水质参数可以提前避免水域污染严重，导致水产品大量死亡，造成很大损失的问题，从而可以及时对水域环境进行改善，避免产生不必要的损失。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种紧直模块146的结构示意图。所述紧直模块146是用于将所述传感器模块148垂直于水面下放到水中。紧直模块146包括多个紧直块、导线1468、多个磁件1466及红外对管1464，每个所述紧直块包括两个紧直条1461，所述两个紧直条1461在所述多个磁件1466的作用下相互对接成直条状，两个所述紧直块在所述多个磁件1466的作用下相互连接，从而形成一个绳状，在本实施例中，多个磁件1466为多个磁铁。所述导线1468通过两个所述紧直块相互对接形成的导线1468通道穿连并连接所述紧直模块146一端的所述传感器模块148，载体在运动过程中，该紧直块可以始终保持竖直状，也就是始终垂直于水面，使得传感器模块148可以精确对预设位置处的水质进行检测，该预设位置是指定位信息中携带的预设位置。每个所述紧直条1461上设置有至少一个红外对射缺口1462，也就是每个紧直条1461上可设置多个红外对射缺口1462，以增加对紧直块的计数分辨率，所述红外对管1464与所述伺服电机142连接(图上未示出)，可以理解的，当所述红外对管1464与所述红外对射缺口1462在同一水平直线上时，所述红外对管1464对所述多个紧直块进行计数，以获取所述传感器模块148的入水深度。

在伺服电机142启动后，控制转轮144转动，转轮144转动从而带动缠绕在所述转轮144上的紧直模块146下放，从而将传感器模块148以预先设定的深度下放到水中。在下放过程中，紧直块由于多个磁件1466的磁力作用保持竖直状态，使得紧直块不会随载体的运动导致传感器倾斜，使得入水深度计算不准确，而当伺服电机142将该紧直模块146收紧时，由于转轮144的作用紧直块会受到较强的扭矩而被卷入转轮144中。而红外对管1464是红外线发射管和光敏接收管，或者是红外线发射管和红外线接收管，每个紧直条1461上设置有红外对射接口，也就是当红外对管1464与该红外对射接口在同一水平线上时，红外线发射管可以向红外线接收管发射信号，从而红外线接收管可以接收到该信号，这时红外线接收管可以将该信号发送给主控模块120，也就是下放深度可以通过紧直条1461的长度来计算，比如，若每个紧直块的长度为1米，若需要将传感器模块148下放到两米，则可以下放两个紧直块的长度即可，也就是，红外对管1464对紧直块计数，这时主控模块120会接收到两个红外对管1464发送的信号，从而计算出传感器模块148的入水深度为两米。

其中，作为一种实施方式，所述水压传感器1482检测到的水压值除以所述多参数水质传感器1481的入水深度值所得的值，所述所得的值再除以重力加速度为所述水密度值。

另外，需要说明的是，所述检测模块140还包括负重块，所述负重块设置在传感器上，以避免传感器较轻而无法下放到水中，或者因为传感器较轻而无法到达预设的深度进行水质检测。

请参照图4和图3，图4为本发明实施例提供的一种传感器模块148的结构示意图。其中，传感器模块148包括水压传感器1482、多参数水质传感器1481、线性霍尔传感器1483，所述多参数水质传感器1481、所述水压传感器1482、所述线性霍尔传感器1483依次设置在所述紧直模块146的一端。

其中，多参数水质传感器1481可以用于检测水的温度、浊度、pH值等，水压传感器1482用于检测水压，线性霍尔传感器1483用于检测传感器模块148是否触底，以避免传感器模块148触底而造成传感器造成损坏。

所述传感器模块148还包括磁铁1486、活动杆1484和触底块1485，所述触底块1485设置在所述活动杆1484上，所述磁铁1486设置在所述触底块1485上，当所述磁铁1486靠近所述线性霍尔传感器1483时，所述线性霍尔传感器1483将接收到的信号输出至主控模块120进行分析。

所述传感器模块148还包括多个通水孔1487，该多个通水孔1487设置在所述多参数传感器和水压传感器1482之间，以及线性霍尔传感器1483周围，以便能获取更精准的水质参数。

由于传感器模块148在水中，活动杆1484未触底前，其触底块1485由于自身的重力，使得触底块1485上的磁铁1486处于离线性霍尔传感器1483的最远端，当活动杆1484触底后，磁铁1486会靠近线性霍尔传感器1483，因此线性霍尔传感器1483会输出一个触底信号给主控模块120，当活动杆1484开始触底后，该触底信号会慢慢增大，当增大最大时表示触底极限，也就是不能再下放了，该触底信号由主控模块120分析，结合传感器模块148下放深度进行判断，当传感器模块148下放过程中触底，主控模块120即可停止给传感器模块148下放信号，即入水深度信息。当传感器模块148未改变下放深度情况下，表明已经到达岸边，再结合定位信息，由主控模块120控制载体改变运动方向。

另外，作为一种实施方式，所述水质监测装置100还可以包括显示模块，所述显示模块与所述主控模块120耦合，所述显示模块用于对所述主控模块120分析后的所述水质参数进行显示，以使操作者可以实时知道检测到的水质是否受到污染，水产品是否处于安全状态等。

该显示模块可以为LED显示屏或者为OLED显示屏。

请参照图5，图5为本发明实施例提供的一种水质监测方法的流程图，该方法应用于上述的水质监测装置，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S110：所述定位模块向所述主控模块发送定位信息。

步骤S120：所述主控模块根据所述定位信息向所述载控模块发送控制指令。

步骤S130：所述载控模块根据所述控制指令控制载体运动到与所述定位信息对应的定位位置。

步骤S140：所述主控模块根据所述定位信息向所述检测模块发送多个入水深度信息。

步骤S150：所述检测模块根据所述多个入水深度信息对多个不同深度的水质进行检测，以获取水质参数发送给所述主控模块进行分析。

重复上述步骤，直至完成多个不同的定位信息对应位置的水质检测。也就是，对多个位置不同深度的水质进行检测，从而获得多层次的水质检测参数。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述装置中的对应过程，在此不再过多赘述。

综上所述，本发明实施例提供一种水质监测装置及方法，通过定位模块向主控模块发送定位信息，主控模块可以根据该定位信息向所述载控模块发送控制指令，以及根据所述定位信息向所述检测模块发送多个入水深度信息，载控模块根据所述控制指令控制载体运动到所述定位信息对应的定位位置，检测模块根据所述多个入水深度信息对多个不同深度的水质进行检测，以获取水质参数发送给所述主控模块进行分析，从而实现对多个位置不同深度的水质进行检测，以进行多层次的水质检测，提高了水质检测的精确性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水质监测装置，其特征在于，所述水质监测装置包括主控模块、载控模块、定位模块及检测模块，所述载控模块、所述定位模块、所述检测模块均与所述主控模块耦合；

所述定位模块用于向所述主控模块发送定位信息；

所述主控模块用于根据所述定位信息向所述载控模块发送控制指令；

所述载控模块用于根据所述控制指令控制载体运动到与所述定位信息对应的定位位置；

所述主控模块还用于根据所述定位信息向所述检测模块发送多个入水深度信息；

所述检测模块用于根据所述多个入水深度信息对多个不同深度的水质进行检测，以获取水质参数发送给所述主控模块进行分析；

所述检测模块包括传感器模块、紧直模块、伺服电机及转轮，所述伺服电机与所述转轮连接，所述紧直模块安装在所述转轮上，所述紧直模块一端上设置有所述传感器模块，所述伺服电机用于驱动所述转轮，以使所述转轮带动所述紧直模块将所述传感器模块以预设深度放入水中进行水质检测；

所述紧直模块包括多个紧直块、导线、多个磁件及红外对管，每个所述紧直块包括两个紧直条，所述两个紧直条在所述多个磁件的作用下相互对接，两个所述紧直块在所述多个磁件的作用下相互连接，所述导线通过两个所述紧直块相互对接形成的导线通道穿连并连接所述紧直模块一端的所述传感器模块，每个所述紧直条上设置有至少一个红外对射缺口，所述红外对管与所述伺服电机连接，当所述红外对管与所述红外对射缺口在同一水平直线上时，所述红外对管对所述多个紧直块进行计数，以获取所述传感器模块的入水深度。

2.根据权利要求1所述的水质监测装置，其特征在于，所述定位信息包括所述载体在预设范围内的运动轨迹。

3.根据权利要求1所述的水质监测装置，其特征在于，所述传感器模块包括水压传感器、多参数水质传感器、线性霍尔传感器，所述多参数水质传感器、所述水压传感器、所述线性霍尔传感器沿所述紧直模块一端依次设置。

4.根据权利要求3所述的水质监测装置，其特征在于，所述水质参数包括水密度值，所述水压传感器检测到的水压值除以所述多参数水质传感器的入水深度值所得的值，所述所得的值再除以重力加速度为所述水密度值。

5.根据权利要求3所述的水质监测装置，其特征在于，所述传感器模块还包括磁铁、活动杆和触底块，所述触底块设置在所述活动杆上，所述磁铁设置在所述触底块上，当所述磁铁靠近所述线性霍尔传感器时，所述线性霍尔传感器将接收到的信号输出至主控模块进行分析。

6.根据权利要求3所述的水质监测装置，其特征在于，所述传感器模块还包括多个通水孔。

7.根据权利要求1所述的水质监测装置，其特征在于，所述水质监测装置还包括显示模块，所述显示模块与所述主控模块耦合，所述显示模块用于对所述主控模块分析后的所述水质参数进行显示。

8.一种水质监测方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一所述的水质监测装置，所述方法包括：

所述定位模块向所述主控模块发送定位信息；

所述主控模块根据所述定位信息向所述载控模块发送控制指令；

所述载控模块根据所述控制指令控制载体运动到与所述定位信息对应的定位位置；

所述主控模块根据所述定位信息向所述检测模块发送多个入水深度信息；

所述检测模块根据所述多个入水深度信息对多个不同深度的水质进行检测，以获取水质参数发送给所述主控模块进行分析；

重复上述步骤，直至完成多个不同的定位信息对应位置的水质检测。

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