CN106771022A - 一种海洋水质集成传感器装置 - Google Patents

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苏奇
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Abstract

本发明涉及一种海洋水质集成传感器装置，包括供电模块，中央控制模块，PH值采集模块、电极保养模块、清水采集模块和传感器模块，其中，电极保养模块，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器21、样液浊度传感器7、KCL溶液池8和排污水泵9；样液浊度传感器7用于检测KCL溶液池8内的标准样液受污染程度，中心控制模块在浊度达到阈值时，控制排污水泵9工作，排出KCL溶液池8内废液，位于KCL溶液池8上方的KCL补充液容器21底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液；传感器模块包括海水浊度传感器22、海水盐度传感器23、海水温度传感器24和海水溶解氧传感器25。本发明可以长期监测大片水域。

Description

一种海洋水质集成传感器装置
技术领域
该发明涉及海水水质监测领域，尤其涉及对装置中PH复合电极的清洁保养与水质传感器的集成。
背景技术
随着陆地资源的逐渐匮乏，海洋的重要性已经不仅体现在为世界的贸易提供重要通道，海洋资源的开发与利用程度更是衡量一个国家综合实力的重要标准。海洋资源的开发利用的前提是要对海洋环境的全方位认知与监测，海洋水质监测便是其中的关键点之一。
海水水质监测需监测海水表层温度、盐度、PH值、溶解氧、浊度等的数据。PH值是海水水质监测过程中是最重要的指标之一，然而，现有PH复合电极如果长时间浸泡在海水中，电极前端玻璃球泡表面容易被海水中的杂质覆盖，堵塞氢离子通道，会影响对海水PH值数据采集的准确性。
现有海洋水质集成监测装置存在如下问题：第一，检测指标单一，无法全面掌握海水水质的多种参数；第二，无法完成PH复合电极的自动自洁与保养功能设计，造成装置无法监测PH值信息；第三，只依靠蓄电池供电，工作时长受限。
所以，一种利用太阳能供电的海洋水质集成传感器装置尤为必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种海洋水质集成传感器装置，以满足海洋环境水质长期监测的需要。本发明的技术方案如下：
一种海洋水质集成传感器装置，包括供电模块，中央控制模块，PH值采集模块、电极保养模块、清水采集模块和传感器模块，其中，
PH值采集模块包括机械臂1、固定于机械臂1前端的PH复合电极3、待测溶液池12、进样水泵11、排样水泵10、冲洗水泵19，其中，进样水泵11用于将海水抽吸入待测溶液池12，排样水泵10用于将海水排出待测液体池12；机械臂1用于将PH复合电极3置于待测液体池12内或将其抬高，PH复合电极3测得PH值传输至中央控制模块，在中央控制模块的控制下，冲洗水泵抽吸清水并对抬高的PH复合电极3进行清洗，经过清洗的PH复合电极3被移至电极保养模块的KCL溶液池8中。
电极保养模块，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器21、样液浊度传感器7、KCL溶液池8和排污水泵9；样液浊度传感器7用于检测KCL溶液池8内的标准样液受污染程度，其采集的信息被送入中心控制模块，中心控制模块在浊度达到阈值时，控制排污水泵9工作，排出KCL溶液池8内废液，位于KCL溶液池8上方的KCL补充液容器21底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液；
传感器模块包括海水浊度传感器22、海水盐度传感器23、海水温度传感器24和海水溶解氧传感器25，传感器模块采集的信息被送入中心控制模块5。
作为优选实施方式，清水采集模块包括导热硅胶16、蓄海水池17、蓄清水池18、液位计13、进水泵14、调节水泵15和冷凝板20，进水泵14用于抽吸海水进入蓄海水池17；导热硅胶16的主体作为蓄海水池17的侧壁，与其内海水直接接触；导热硅胶16还与太阳能光伏板2连接，用于吸收热量；蓄海水池17的上部斜向固定有冷凝板20，冷凝板20将蒸发的海水凝结为液体，并将凝结的液体引流入蓄清水池18中；液位计13用于监测蓄清水池18内水量，其采集的信息被送入中心控制模块，中心控制模块在清水量达到最大阈值后，调节水泵15开启，释放海水，不再进行蒸发冷凝，；当清水达到最小阈值，控制进水泵14工作。
附图说明
图1为传感器装置箱体的剖面图
图2为PH复合电极清洁与保养的细节图
图3为该装置的原理框图
图4为全过程的流程图
1、机械臂；2、太阳能光伏板；3、PH复合电极；4、蓄电池；5、中央控制模块；6、泡沫；7、浊度传感器；8、KCL标准样液池；9、10、11、14、15、19、均为水泵(未画出水管)；12、待测液体池13、液位计；16、导热硅胶；17、蓄海水池；18、蓄清水池；20、金属制成的冷凝板；21、带有电磁阀门的KCL补充液容器；22、浊度传感器；23、盐度传感器；24、温度传感器；25、溶解氧传感器
具体实施方式
图1是本发明的传感器装置的结构示意图，包括供电模块，中央控制模块，PH值采集模块、传感器模块、电极保养模块和清水采集模块。下面将结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细说明。
如图1所示，PH值采集模块包括机械臂1、PH复合电极3、待测溶液池12、水泵10、水泵11、水泵19。PH复合电极3由机械臂1控制进入待测液体池12，水泵11工作，海水进入待测液体池12，测得PH值传输至中央控制模块5。水泵10工作，排出海水。机械臂1将PH复合电极抬高，水泵19工作，引出清水冲洗复合电极。机械臂1再将PH复合电极3移至KCL溶液池8中。
如图1，传感器模块包括浊度传感器22、盐度传感器23、温度传感器24、溶解氧传感器25、中心控制模块5。由于这些传感器无需清洁保养，故该于箱体底部能直接接触海水即可。传感器收集到数据后上传至控制中心模块5中。
如图2，为电极保养模块细节图，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器21、浊度传感器7、KCL溶液池8、水泵9。海水中含微生物，水藻，工业废液等杂质，浊度传感器7即可检测标准样液受污染程度。浊度达到阈值时，KCL标准液已被污染，须更换。水泵9工作，排出废。液。KCL补充液容器21底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液。实现了KCL标准液的更新。
如图1，右侧清水采集模块包括导热硅胶16、蓄海水池17、蓄清水池18、液位计13、水泵14、水泵15和冷凝板20。水泵14工作，海水进入蓄海水池17。导热硅胶16连接太阳能光伏板2吸收热量，海水蒸发，遇冷凝板20凝结为液体，由于冷凝板20与光伏板2同角度倾斜，具有引流作用，凝结的清水流入蓄清水池18中。液位计13监测水量，清水量达到最大阈值后，水泵15开启，释放海水，不再进行蒸发冷凝，确保海水不会在箱体内结晶和污染。当清水达到最小阈值，水泵14工作，重复上述过程。
如图1，供电模块包括太阳能光伏板2和蓄电池4。太阳能光伏板2吸收光能转化为电能储存在蓄电池4中为系统供电，以保证源源不断的供能。使用太阳能进行供电，既能保护环境、节约资源又极大延长了该装置在海上工作的时间。
如图3所示，该装置通过中央控制模块控制机械臂运作，利用PH值采集模块和传感器模块收集信息，将信息通过中央控制模块进行处理，并存储于数据存储模块中；利用浊度传感器和液位计收集数据，上传至中央控制模块分析KCL标准样液污染度和清水量是否达到阈值，并控制水泵和电磁阀门及时做出反应，完成了清水的自动采集和KCL溶液的自动更换，实现PH复合电极装置的自动清洗与保养。

Claims (2)

1.一种海洋水质集成传感器装置，包括供电模块，中央控制模块，PH值采集模块、电极保养模块、清水采集模块和传感器模块，其中，
PH值采集模块包括机械臂(1)、固定于机械臂(1)前端的PH复合电极(3)、待测溶液池(12)、进样水泵(11)、排样水泵(10)、冲洗水泵(19)，其中，进样水泵(11)用于将海水抽吸入待测溶液池(12)，排样水泵(10)用于将海水排出待测液体池(12)；机械臂(1)用于将PH复合电极(3)置于待测液体池(12)内或将其抬高，PH复合电极(3)测得PH值传输至中央控制模块，在中央控制模块的控制下，冲洗水泵抽吸清水并对抬高的PH复合电极(3)进行清洗，经过清洗的PH复合电极(3)被移至电极保养模块的KCL溶液池(8)中。
电极保养模块，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器(21)、样液浊度传感器(7)、KCL溶液池(8)和排污水泵(9)；样液浊度传感器(7)用于检测KCL溶液池(8)内的标准样液受污染程度，其采集的信息被送入中心控制模块，中心控制模块在浊度达到阈值时，控制排污水泵(9)工作，排出KCL溶液池(8)内废液，位于KCL溶液池(8)上方的KCL补充液容器(21)底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液；
传感器模块包括海水浊度传感器(22)、海水盐度传感器(23)、海水温度传感器(24)和海水溶解氧传感器(25)，传感器模块采集的信息被送入中心控制模块(5)。
2.根据权利要求1所述的海洋水质集成传感器装置，其特征在于，清水采集模块包括导热硅胶(16)、蓄海水池(17)、蓄清水池(18)、液位计(13)、进水泵(14)、调节水泵(15)和冷凝板(20)，进水泵(14)用于抽吸海水进入蓄海水池(17)；导热硅胶(16)的主体作为蓄海水池(17)的侧壁，与其内海水直接接触；导热硅胶(16)还与太阳能光伏板(2)连接，用于吸收热量；蓄海水池(17)的上部斜向固定有冷凝板(20)，冷凝板(20)将蒸发的海水凝结为液体，并将凝结的液体引流入蓄清水池(18)中；液位计(13)用于监测蓄清水池(18)内水量，其采集的信息被送入中心控制模块，中心控制模块在清水量达到最大阈值后，调节水泵(15)开启，释放海水，不再进行蒸发冷凝，；当清水达到最小阈值，控制进水泵(14)工作。
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