CN106980004A - 一种可浮潜的水质监测装置、监管系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可浮潜的水质监测装置、监管系统及其使用方法，用于实现在水体不同位置及深度的水质指标监测，所述水质监测装置的结构上可分为前水袋舱、后水袋舱、电池组舱、电子设备舱、控制舱、水质检测舱、陀机舱、压缩空气罐。本发明以动态水质监测的方式，可随意在不同位置及不同深度进行多方位的检测，直接通过eMTC通讯模组进行位置定位；可以在非视距范围内，通过APP或微信内置的小程序进行控制操作，位置地图直接在手机APP或微信中显示，远程遥控移动所述检测装置。本发明从一线需求出发，思路新颖，技术实现方便，市场前景广阔。

Description

一种可浮潜的水质监测装置、监管系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及水质监测、无线通讯等技术领域，特别是一种可浮潜的水质监测装置、监管系统及其使用方法。

背景技术

传统的水质监测仪器一般有四种，都存在各种技术缺陷或各种使用限制。常见的是科研机构的大型设备，这类设备性能高但价格昂贵，还比较笨重，只适合采集水质样本后，科技人员通过此种设备进行分析，不适合现场使用，更不适合普通人使用，而且还至少存在一个技术缺陷无法解决，比如检测水体溶解氧指标，采集的水体样本拿到实验室后，其检测结果已经没有多大参考意义。

其二是化学试剂结合检测设备，这类检测方法在水产养殖行业的水质监测还比较常见，但是需要人工作业，进行相应的化学实验后去比对结果，从而得到水质参数指标。除了增加人工成本、试剂成本等，对操作人员也有一定的素质要求，受到各种限制。

其三是手持式水质检测设备，尤其在水产养殖领域的水质监测，已经成必配设备，但操作同样麻烦，特别是需要在池中间位置进行测量时，需要坐船或浮板到指定位置，在进行检测后，有时还需要用纸笔记录检测结果。

其四是在线水质检测设备，此类设备通常是固定安装在指定区域，静态检测某一个检测点的参数，并上报平台。如果需要在附近再次进行测量比对，或者是在同一位置的不同深度进行测量，除了人为去改变安装布置位置，没有办法实现。现实中更多是在同一个池中的不同位置或不同深度布置更多的传感器，增加了不少的成本。

发明内容

本发明针对上述技术问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种可以非视距的位置移动控制且可浮潜深度控制的、能自动上报水质指标和位置信息的、并可以自动巡航检测的水质监测装置、监管系统及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：一种可浮潜的水质监测装置，用于实现在水体不同位置及深度的水质指标监测，所述水质监测装置的结构上可分为前水袋舱、后水袋舱、电池组舱、电子设备舱、控制舱、水质检测舱、陀机舱、压缩空气罐。

进一步地，所述电子设备舱包括有中央处理单元，及与所述中央处理单元相连的通讯模组。

进一步地，所述控制舱包括沉浮控制模块，及与所述沉浮控制模块相连的电磁阀和水泵，还包括有用于陀螺机控制的电子调速器。

进一步地，所述水质检测舱包括有用于测量水体水质指标的水质检测单元，所述水质检测单元与所述中央处理单元相连。

进一步地，所述陀机舱包括陀螺机装置，并与所述电子调速器相连。

所述电池组舱包括有为所述水质监测装置提供动力源的可充电电池组，以及与所述电磁阀相连的升压电路。

进一步地，所述前水袋舱包括前密封水袋，所述后水袋舱包括后密封水袋，并与所述水泵相连，所述前密封水袋及后密封水袋分别置于两侧，用于保持装置重心平衡。

一种可浮潜的水质监测装置的监管系统，用于水质监测数据存储及监管，包括若干个所述可浮潜的水质监测装置，以及远程数据监管平台、APP端、微信端；所述远程数据监管平台还包括有数据库服务器，以及安装有数据查询系统。

进一步地，所述通讯模组采用eMTC通讯模组，所述eMTC通讯模组是一种低功耗的基于蜂窝网络及LTE协议的增强机器类通信模组，所述eMTC通讯模组内嵌有一物联网频段的SIM卡或eSIM卡。

进一步地，所述可浮潜的水质监测装置的上浮、下潜及移动控制，是通过所述通讯模组接收来自所述远程数据监管平台或所述APP端或所述微信端的指令进行操作；同时所述通讯模组定期进行位置定位并反馈位置信息。

进一步地，通过控制所述陀螺机装置，保持所述可浮潜的水质监测装置的水平或垂直位置的平衡，以及移动控制；同时通过控制所述电磁阀及所述水泵，采用抽气至压缩空气罐或者压缩空气对水做功方式，通过所述前密封水袋和所述后密封水袋的膨胀或收缩实现注水或排水过程，从而实现所述水质监测装置的浮潜控制。

进一步地，所述APP端或所述微信端通过网络与所述远程数据监管平台连接和发出查询指令，所述数据查询系统根据查询指令反馈数据信息，并在所述APP端或所述微信端上展示查询获取的所述可浮潜的水质监测装置的水质检测相关数据。

进一步地，所述可浮潜的水质监测装置还预留了双通讯方式并配置有双天线，所述双通讯方式包括普通的RF模块和所述通讯模组，所述RF模块结合控制手柄装置用于所述可浮潜的水质监测装置的浮潜与移动，而所述通讯模组需要结合所述APP端或所述微信端进行控制。

进一步地，所述水质检测单元内置有水体指标检测传感器，所述水体指标检测传感器与水体直接接触。

进一步地，所述水体指标检测传感器至少包括有一溶解氧和温度传感器，定期检测水体的溶解氧值和温度值，并通过所述eMTC通讯模组上报至所述远程数据监管平台。

进一步地，所述水体指标检测传感器还可自由替换为其他类型的水质监测传感器。

进一步地，所述中央处理单元是一种低功耗的且内置有存储单元的微处理器。

进一步地，所述水质监测装置可通过初始设置进行监测位置范围的设定、巡航检测规则的设定，并可实现自动巡航。

进一步地，初始设置时，通过所述APP端或所述微信端控制所述水质监测装置在待测水域范围的最外围区域进行环绕移动，确定监测大致范围；也可以在下水前直接通过配套的设置软件导入监测位置范围信息。

进一步地，所述水质监测装置自动巡航时，是根据内置的监测位置范围及巡航检测规则进行巡航检测。

进一步地，所述水质监测装置的外壳还包括有用软性材质做成的太阳能板，用于为所述可充电电池组补充电量。

进一步地，所述水质监测装置还内置有电池电量检测单元，用于在电量余量不充足时提前自动上浮并发出警示指令，同时在指定时间范围内没有人为进行进一步控制时，所述水质监测装置自动移动到靠近岸边位置。

进一步地，所述水质监测装置电量余量不充足时或者长时间没有进行水质检测时，自动上浮，通过太阳能补充电量供应。

一种可浮潜的水质监测装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：按设定规则自动巡航移动或控制移动到指定位置及指定深度；

S2：采集当前水体的水质指标；

S3：上传水质监测数据及位置信息；

S4： 移动到下一检测点进入休眠状态，等待水质检测单元稳定；

S5： 时间到，自动唤醒，重复从S2步骤开始执行。

与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）动态水质监测，与以往的静态监测优势明显，可随意在不同位置及不同深度进行多方位的检测；

（2）不需要另外增加GPS等定位芯片，直接通过eMTC通讯模组进行位置定位；

（3）可以按规则设定自动巡航检测并上传检测信息，全程自动化，方便快捷；也可以通过人工控制进行指定位置检测；

（4）基于通信运营商的基站通讯，信号覆盖面非常广，通讯距离可达数公里，监测数据直接上传至平台储存和进一步分析；

（5）可以在非视距范围内，通过APP或微信内置的小程序进行控制操作，位置地图直接在手机APP或微信中显示，远程遥控移动所述检测装置，不需要人在现场。

附图说明

图1为本发明实施例的结构框图。

图2为本发明实施例的系统架构图。

图3为本发明实施例的结构组成示意图。

图4为本发明实施例的实现方法流程图。

图1中：1-中央处理单元、2-通讯模组、3-水质检测单元、4-沉浮控制模块、5-可充电电池组、6-电子调速器、7-陀螺机装置、8-升压电路、9-电磁阀、10-水泵、11-前密封水袋、12-后密封水袋、13-压缩空气罐。

具体实施方式

下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，附图是本发明的一些实施方式，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形式的附图。

如图1及图3所示，一种可浮潜的水质监测装置，用于实现在水体不同位置及深度的水质指标监测，所述水质监测装置的结构上可分为前水袋舱、后水袋舱、电池组舱、电子设备舱、控制舱、水质检测舱、陀机舱、压缩空气罐13。

在本实施例中，所述电子设备舱包括有中央处理单元1，及与所述中央处理单元1相连的通讯模组2。

在本实施例中，所述控制舱包括沉浮控制模块4，及与所述沉浮控制模块4相连的电磁阀9和水泵10，还包括有用于陀螺机控制的电子调速器6。

在本实施例中，所述水质检测舱包括有用于测量水体水质指标的水质检测单元3，所述水质检测单元3与所述中央处理单元1相连。

在本实施例中，所述陀机舱包括陀螺机装置7，并与所述电子调速器6相连。

所述电池组舱包括有为所述水质监测装置提供动力源的可充电电池组5，以及与所述电磁阀9相连的升压电路8。

在本实施例中，所述前水袋舱包括前密封水袋11，所述后水袋舱包括后密封水袋12，并与所述水泵10相连。

在本实施例中，所述水泵10将水压入所述前密封水袋11和后密封水袋12中，而水袋中的空气抽到所述压缩空气罐13中，实现注水过程，控制注水的量则可以控制下潜的深度。在排水上浮时，打开所述电磁阀9，将压缩空气罐13中的压缩空气压入所述前密封水袋11和后密封水袋12中，由于空气不溶于水，所以空气排水做功过程更为迅速，上浮过程时间相对会短些。

如图2所示，一种可浮潜的水质监测装置的监管系统，用于水质监测数据存储及监管，包括若干个所述可浮潜的水质监测装置，以及远程数据监管平台、APP端、微信端；所述远程数据监管平台还包括有数据库服务器，以及安装有数据查询系统。

见图1，在本实施例中，所述通讯模组2采用eMTC通讯模组，所述eMTC通讯模组是一种低功耗的基于蜂窝网络及LTE协议的增强机器类通信模组，所述eMTC通讯模组内嵌有一物联网频段的SIM卡或eSIM卡。

在本实施例中，所述可浮潜的水质监测装置的上浮、下潜及移动控制，是通过所述通讯模组2接收来自所述远程数据监管平台或所述APP端或所述微信端的指令进行操作；同时所述通讯模组2定期进行位置定位并反馈位置信息。

在本实施例中，通过控制所述陀螺机装置7，保持所述可浮潜的水质监测装置的水平或垂直位置的平衡，以及移动控制；同时通过控制所述电磁阀9及所述水泵10，采用抽气至压缩空气罐或者压缩空气对水做功方式，通过所述前密封水袋11和所述后密封水袋12的膨胀或收缩实现注水或排水过程，从而实现所述水质监测装置的浮潜控制。

在本实施例中，所述APP端或所述微信端通过网络与所述远程数据监管平台连接和发出查询指令，所述数据查询系统根据查询指令反馈数据信息，并在所述APP端或所述微信端上展示查询获取的所述可浮潜的水质监测装置的水质检测相关数据。

在本实施例中，所述可浮潜的水质监测装置还预留了双通讯方式并配置有双天线，所述双通讯方式包括普通的RF模块和所述通讯模组2，所述RF模块结合控制手柄装置用于所述可浮潜的水质监测装置的浮潜与移动，而所述通讯模组2需要结合所述APP端或所述微信端进行控制。

在本实施例中，所述水质检测单元3内置有水体指标检测传感器，所述水体指标检测传感器与水体直接接触。

在本实施例中，所述水体指标检测传感器至少包括有一溶解氧和温度传感器，定期检测水体的溶解氧值和温度值，并通过所述eMTC通讯模组上报至所述远程数据监管平台。

在本实施例中，所述水体指标检测传感器还可自由替换为其他类型的水质监测传感器。

在本实施例中，所述中央处理单元1是一种低功耗的且内置有存储单元的微处理器。

在本实施例中，所述水质监测装置可通过初始设置进行监测位置范围的设定、巡航检测规则的设定，并可实现自动巡航。

在本实施例中，初始设置时，通过所述APP端或所述微信端控制所述水质监测装置在待测水域范围的最外围区域进行环绕移动，确定监测大致范围；也可以在下水前直接通过配套的设置软件导入监测位置范围信息。

在本实施例中，所述水质监测装置自动巡航时，是根据内置的监测位置范围及巡航检测规则进行巡航检测。

在本实施例中，所述水质监测装置的外壳还包括有用软性材质做成的太阳能板，用于为所述可充电电池组5补充电量。

在本实施例中，所述水质监测装置还内置有电池电量检测单元，用于在电量余量不充足时提前自动上浮并发出警示指令，同时在指定时间范围内没有人为进行进一步控制时，所述水质监测装置自动移动到靠近岸边位置。

在本实施例中，所述水质监测装置电量余量不充足时或者长时间没有进行水质检测时，自动上浮，通过太阳能补充电量供应。

如图4所示，一种可浮潜的水质监测装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：按设定规则自动巡航移动或控制移动到指定位置及指定深度；

S2：采集当前水体的水质指标；

S3：上传水质监测数据及位置信息；

S4： 移动到下一检测点进入休眠状态，等待水质检测单元稳定；

S5： 时间到，自动唤醒，重复从S2步骤开始执行。

在本实施例中，本发明以动态水质监测的方式，与以往的静态监测优势明显，可随意在不同位置及不同深度进行多方位的检测；不需要另外增加GPS等定位芯片，直接通过eMTC通讯模组进行位置定位；可以按规则设定自动巡航检测并上传检测信息，全程自动化，方便快捷；也可以通过人工控制进行指定位置检测；基于通信运营商的基站通讯，信号覆盖面非常广，通讯距离可达数公里，监测数据直接上传至平台储存和进一步分析；可以在非视距范围内，通过APP或微信内置的小程序进行控制操作，位置地图直接在手机APP或微信中显示，远程遥控移动所述检测装置，不需要人在现场。

本发明从一线实际需求出发，思路新颖，技术实现方便，市场前景广阔。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的可浮潜的水质监测装置、监管系统及其使用方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种可浮潜的水质监测装置，用于实现在水体不同位置及深度的水质指标监测，其特征在于，所述水质监测装置的结构上可分为前水袋舱、后水袋舱、电池组舱、电子设备舱、控制舱、水质检测舱、陀机舱、压缩空气罐（13）；

所述电子设备舱包括有中央处理单元（1），及与所述中央处理单元（1）相连的通讯模组（2）；

所述控制舱包括沉浮控制模块（4），及与所述沉浮控制模块（4）相连的电磁阀（9）和水泵（10），还包括有用于陀螺机控制的电子调速器（6）；

所述水质检测舱包括有用于测量水体水质指标的水质检测单元（3），所述水质检测单元（3）与所述中央处理单元（1）相连；

所述陀机舱包括陀螺机装置（7），并与所述电子调速器（6）相连；

所述电池组舱包括有为所述水质监测装置提供动力源的可充电电池组（5），以及与所述电磁阀（9）相连的升压电路（8）；

所述前水袋舱包括前密封水袋（11），所述后水袋舱包括后密封水袋（12），并与所述水泵（10）相连。

2.一种可浮潜的水质监测装置的监管系统，用于水质监测数据存储及监管，其特征在于，包括权利要求1所述的若干个所述可浮潜的水质监测装置，以及远程数据监管平台、APP端、微信端；所述远程数据监管平台还包括有数据库服务器，以及安装有数据查询系统。

3.根据权利要求1所述的一种可浮潜的水质监测装置，其特征在于，所述通讯模组（2）采用eMTC通讯模组，所述eMTC通讯模组是一种低功耗的基于蜂窝网络及LTE协议的增强机器类通信模组，所述eMTC通讯模组内嵌有一物联网频段的SIM卡或eSIM卡。

4.根据权利要求1~2所述的一种可浮潜的水质监测装置及监管系统，其特征在于，所述可浮潜的水质监测装置的上浮、下潜及移动控制，是通过所述通讯模组（2）接收来自所述远程数据监管平台或所述APP端或所述微信端的指令进行操作；同时所述通讯模组（2）定期进行位置定位并反馈位置信息。

5.根据权利要求1所述的一种可浮潜的水质监测装置，其特征在于，所述水质检测单元（3）内置有水体指标检测传感器，所述水体指标检测传感器与水体直接接触。

6.根据权利要求1所述的一种可浮潜的水质监测装置，其特征在于，所述中央处理单元（1）是一种低功耗的且内置有存储单元的微处理器。

7.根据权利要求1所述的一种可浮潜的水质监测装置，其特征在于，所述水质监测装置可通过初始设置进行监测位置范围的设定、巡航检测规则的设定，并可实现自动巡航。

8.根据权利要求1所述的一种可浮潜的水质监测装置，其特征在于，所述水质监测装置的外壳还包括有用软性材质做成的太阳能板，用于为所述可充电电池组（5）补充电量。

9.根据权利要求1所述的一种可浮潜的水质监测装置，其特征在于，所述水质监测装置还内置有电池电量检测单元，用于在电量余量不充足时提前自动上浮并发出警示指令，同时在指定时间范围内没有人为进行进一步控制时，所述水质监测装置自动移动到靠近岸边位置。

10.一种可浮潜的水质监测装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：按设定规则自动巡航移动或控制移动到指定位置及指定深度；

S2：采集当前水体的水质指标；

S3：上传水质监测数据及位置信息；

S4： 移动到下一检测点进入休眠状态，等待水质检测单元稳定；

S5： 时间到，自动唤醒，重复从S2步骤开始执行。