CN107607695A - 一种海洋石油污染实时监测嵌入式装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海洋石油污染实时监测嵌入式装置，属于嵌入式安全监测领域。本发明包括：石油浓度探测头，信号放大电路Ⅰ等部件，蓄电池摄像头与可控旋转支架相连，并固定于船体的前方的船沿；降解剂排放口穿过船体与石油降解剂存储仓相连，置于船体的正后方；电磁阀置于降解剂排放口末端；控制室置于船体后方，并与外界绝缘；信号放大电路Ⅰ、蓄电池、单片机控制模块、直流电机Ⅰ、继电器控制电路、无线通信模块、电磁阀控制电路均置于控制室内。本发明结构简单，成本低廉，能够实时监测途径的各个地方石油污染状况，并能及时处理漂浮着的石油。当该装置途径海洋某个地方的石油浓度超过设定的阈值时，则立刻向用户终端发出警报。

Description

一种海洋石油污染实时监测嵌入式装置

技术领域

本发明涉及一种海洋石油污染实时监测嵌入式装置，属于嵌入式安全监控领域。

背景技术

石油，地质勘探的主要对象之一，是一种粘稠的、深褐色液体，被称为“工业的血液”。石油亦是各国必不可少的能源。但原油泄露的事故也时有发生，如11月22日青岛经济技术开发区中石化黄潍输油管线一输油管道发生原油泄漏，造成海域大面积污染，受污染的海面面积达到1万平方米，并且难以清除，沉底物质基本无法清理。原油里有很多重的成分，其降解比较慢，而且很多是有毒有害的，最典型的是沥青，这些重的成分会沉到海底，几乎不可能清除掉。可能很多海洋生物都会受到影响，特别是一些养殖的扇贝、海参等。之前的康菲漏油事件发生在渤海中间，等污染物漂到岸边时浓度已经大大减小，但胶州湾本身不大，大部分水产养殖又都是在近海岸边，可能会影响更大。由于受污染的面积非常的大，会耗费大量的人力物力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种海洋石油污染实时监测嵌入式装置，能够实时监测途径的各个地方石油污染状况，并能及时处理漂浮着的石油。当该装置途径海洋某个地方的石油浓度超过设定的阈值时，则立刻向用户终端发出警报，用户则通过摄像头观察该区域的污染状况，同时远程操控该装置排放石油降解剂，使得该区域的石油污染得以控制解决。

本发明采用的技术方案是：一种海洋石油污染实时监测嵌入式装置，包括石油浓度探测头1，信号放大电路Ⅰ2，蓄电池3，单片机控制模块4，摄像模块5，直流电机Ⅰ6，继电器控制电路7，微型电机8，可控旋转支架9，螺旋桨Ⅰ10，直流电机Ⅱ11，无线通信模块12，用户终端13，螺旋桨Ⅱ14、电磁阀控制电路15、石油降解剂存储仓16、摄像头17、降解剂排放口18、电磁阀19、控制室20、船体21；

其中石油浓度探测头1通过信号放大电路Ⅰ2与单片机控制模块4相连，并置于船体21正前方；蓄电池3与信号放大电路Ⅰ2、单片机控制模块4、直流电机Ⅰ6、继电器控制电路7、微型电机8、直流电机Ⅱ11、无线通信模块12、电磁阀控制电路15均相连；摄像模块5与单片机控制模块4相连；直流电机Ⅰ6、直流电机Ⅱ11均通过继电器控制电路7与单片机控制模块4相连；微型电机8与单片机控制模块4相连，并连接可控旋转支架9；螺旋桨Ⅰ10与直流电机Ⅰ6相连；无线通信模块12与单片机控制模块4相连，并与用户终端13通信；螺旋桨Ⅱ14与直流电机Ⅱ11相连；电磁阀控制电路15与单片机控制模块4相连；石油降解剂存储仓16置于船体21正中央；摄像头17与可控旋转支架9相连，并固定于船体21的前方的船沿；降解剂排放口18穿过船体21与石油降解剂存储仓16相连，置于船体21的正后方；电磁阀19置于降解剂排放口18末端；控制室20置于船体21后方，并与外界绝缘；信号放大电路Ⅰ2、蓄电池3、单片机控制模块4、直流电机Ⅰ6、继电器控制电路7、无线通信模块12、电磁阀控制电路15均置于控制室20内。

所述的单片机控制模块4包括单片机U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5，晶振Y1、晶振Y2、按键KEY1、备用电池VBAT、发光二极管D0、BOOT电路；其中单片机U1的型号为：STM32F103R8T6，信号放大电路Ⅰ2与单片机U1的14脚相连，摄像模块5与单片机U1的21脚相连，继电器控制电路7与单片机U1的29脚相连，微型电机8与单片机U1的9脚相连，无线通信模块12与单片机U1的34脚相连，电磁阀控制电路15与单片机U1的35脚相连，电阻R1向上与3.3V相连，向下通过电容C1接地，同时从电阻R1与电容C1之间引线接到单片机U1的7脚；按键KEY1并联在电容C1上；备用电池VBAT的负极与电容C1的接地端相连，正极与发光二极管D0的阳极相连；发光二极管D0的阴极与单片机U1的1脚相连；晶振Y1的一端接单片机U1的3脚，另一端接单片机U1的4脚，C2与电容C3先串联再并联在Y1上，从电容C2和电容C3直接引线接地；电阻R2的一端与单片机U1的5脚相连，另一端与单片机U1的6脚相连；晶振Y2与电阻R2并联；电容C4、电容C5先串联再与Y2并联，从电容C4和电容C5之间引线接地；

其中的BOOT电路包括2×3的排针；排针的1脚、2脚连到VCC3.3V；排针的3脚通过R3接到单片机U1的60脚；排针的4脚通过R4接到单片机U1的28脚；排针的5脚、6脚均接地。

本发明的工作原理是：

首先启动该装置，用户终端13通过无线通信模块12对该装置进行操控。当无线通信模块12收到用户终端13的前进指令，该装置前进，石油浓度探测头1不断的采集信号，并将该信号传入信号放大电路Ⅰ2中，将信号放大并通过单片机U1的14脚传入单片机U1中，在单片机U1中将该传感器采集的模拟信号通过数模转换器转换为数字信号，最终由单片机U1处理，判断石油浓度是否超出预设阈值，若超出预设阈值，即表明装置前行范围内的海洋存在石油污染，则单片机U1由34脚发送信号，通过无线通信模块12向用户终端13发出警报，提醒用户该区域内石油浓度超标。与此同时，通过摄像模块5实时采集图像信息，并通过单片机U1的21脚传入单片机U1中，最终由单片机U1通过无线通信模块12向用户终端13传输该区域的实时图像信息，还可通过用户终端13控制可控旋转支架9的转动，使摄像头7可以获取更多的海面图像信息。在确定海洋污染的污染情况后，通过用户终端13向装置发出排放降解剂的指令，单片机U1接收到该指令后，通过35脚向电磁阀18发送开启信号，排放石油降解剂，并在收到关闭指令后，关闭电磁阀。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，成本低廉，能够实时监测途径的各个地方石油污染状况，并能及时处理漂浮着的石油。当该装置途径海洋某个地方的石油浓度超过设定的阈值时，则立刻向用户终端发出警报，用户则通过摄像头观察该区域的污染状况，同时远程操控该装置排放石油降解剂，使得该区域的石油污染得以控制解决。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电路连接框图；

图3是本发明的控制电路原理图。

图中各标号为：1-石油浓度探测头，2-信号放大电路Ⅰ，3-蓄电池，4-单片机控制模块，5-摄像模块，6-直流电机Ⅰ，7-继电器控制电路，8-微型电机，9-可控旋转支架，10-螺旋桨Ⅰ，11-直流电机Ⅱ，12-无线通信模块，13-用户终端，14-螺旋桨Ⅱ，15-电磁阀控制电路，16-石油降解剂存储仓，17-摄像头，18-降解剂排放口，19-电磁阀，20-控制室，21-船体。

具体实施方式

实施例1：如图1-3所示，一种海洋石油污染实时监测嵌入式装置，包括石油浓度探测头1，信号放大电路Ⅰ2，蓄电池3，单片机控制模块4，摄像模块5，直流电机Ⅰ6，继电器控制电路7，微型电机8，可控旋转支架9，螺旋桨Ⅰ10，直流电机Ⅱ11，无线通信模块12，用户终端13，螺旋桨Ⅱ14、电磁阀控制电路15、石油降解剂存储仓16、摄像头17、降解剂排放口18、电磁阀19、控制室20、船体21；

其中石油浓度探测头1通过信号放大电路Ⅰ2与单片机控制模块4相连，并置于船体21正前方；蓄电池3与信号放大电路Ⅰ2、单片机控制模块4、直流电机Ⅰ6、继电器控制电路7、微型电机8、直流电机Ⅱ11、无线通信模块12、电磁阀控制电路15均相连；摄像模块5与单片机控制模块4相连；直流电机Ⅰ6、直流电机Ⅱ11均通过继电器控制电路7与单片机控制模块4相连；微型电机8与单片机控制模块4相连，并连接可控旋转支架9；螺旋桨Ⅰ10与直流电机Ⅰ6相连；无线通信模块12与单片机控制模块4相连，并与用户终端13通信；螺旋桨Ⅱ14与直流电机Ⅱ11相连；电磁阀控制电路15与单片机控制模块4相连；石油降解剂存储仓16置于船体21正中央；摄像头17与可控旋转支架9相连，并固定于船体21的前方的船沿；降解剂排放口18穿过船体21与石油降解剂存储仓16相连，置于船体21的正后方；电磁阀19置于降解剂排放口18末端；控制室20置于船体21后方，并与外界绝缘；信号放大电路Ⅰ2、蓄电池3、单片机控制模块4、直流电机Ⅰ6、继电器控制电路7、无线通信模块12、电磁阀控制电路15均置于控制室20内。

所述的单片机控制模块4包括单片机U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5，晶振Y1、晶振Y2、按键KEY1、备用电池VBAT、发光二极管D0、BOOT电路；其中单片机U1的型号为：STM32F103R8T6，信号放大电路Ⅰ2与单片机U1的14脚相连，摄像模块5与单片机U1的21脚相连，继电器控制电路7与单片机U1的29脚相连，微型电机8与单片机U1的9脚相连，无线通信模块12与单片机U1的34脚相连，电磁阀控制电路15与单片机U1的35脚相连，电阻R1向上与3.3V相连，向下通过电容C1接地，同时从电阻R1与电容C1之间引线接到单片机U1的7脚；按键KEY1并联在电容C1上；备用电池VBAT的负极与电容C1的接地端相连，正极与发光二极管D0的阳极相连；发光二极管D0的阴极与单片机U1的1脚相连；晶振Y1的一端接单片机U1的3脚，另一端接单片机U1的4脚，C2与电容C3先串联再并联在Y1上，从电容C2和电容C3直接引线接地；电阻R2的一端与单片机U1的5脚相连，另一端与单片机U1的6脚相连；晶振Y2与电阻R2并联；电容C4、电容C5先串联再与Y2并联，从电容C4和电容C5之间引线接地；

其中的BOOT电路包括2×3的排针；排针的1脚、2脚连到VCC3.3V；排针的3脚通过R3接到单片机U1的60脚；排针的4脚通过R4接到单片机U1的28脚；排针的5脚、6脚均接地。

本发明结构简单，成本低廉，能够实时监测途径的各个地方石油污染状况，并能及时处理漂浮着的石油。当该装置途径海洋某个地方的石油浓度超过设定的阈值时，则立刻向用户终端发出警报，用户则通过摄像头观察该区域的污染状况，同时远程操控该装置排放石油降解剂，使得该区域的石油污染得以控制解决。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1.一种海洋石油污染实时监测嵌入式装置，其特征在于：包括石油浓度探测头（1），信号放大电路Ⅰ（2），蓄电池（3），单片机控制模块（4），摄像模块（5），直流电机Ⅰ（6），继电器控制电路（7），微型电机（8），可控旋转支架（9），螺旋桨Ⅰ（10），直流电机Ⅱ（11），无线通信模块（12），用户终端（13），螺旋桨Ⅱ（14）、电磁阀控制电路（15）、石油降解剂存储仓（16）、摄像头（17）、降解剂排放口（18）、电磁阀（19）、控制室（20）、船体（21）；

其中石油浓度探测头（1）通过信号放大电路Ⅰ（2）与单片机控制模块（4）相连，并置于船体（21）正前方；蓄电池（3）与信号放大电路Ⅰ（2）、单片机控制模块（4）、直流电机Ⅰ（6）、继电器控制电路（7）、微型电机（8）、直流电机Ⅱ（11）、无线通信模块（12）、电磁阀控制电路（15）均相连；摄像模块（5）与单片机控制模块（4）相连；直流电机Ⅰ（6）、直流电机Ⅱ（11）均通过继电器控制电路（7）与单片机控制模块（4）相连；微型电机（8）与单片机控制模块（4）相连，并连接可控旋转支架（9）；螺旋桨Ⅰ（10）与直流电机Ⅰ（6）相连；无线通信模块（12）与单片机控制模块（4）相连，并与用户终端（13）通信；螺旋桨Ⅱ（14）与直流电机Ⅱ（11）相连；电磁阀控制电路（15）与单片机控制模块（4）相连；石油降解剂存储仓（16）置于船体（21）正中央；摄像头（17）与可控旋转支架（9）相连，并固定于船体（21）的前方的船沿；降解剂排放口（18）穿过船体（21）与石油降解剂存储仓（16）相连，置于船体（21）的正后方；电磁阀（19）置于降解剂排放口（18）末端；控制室（20）置于船体（21）后方，并与外界绝缘；信号放大电路Ⅰ（2）、蓄电池（3）、单片机控制模块（4）、直流电机Ⅰ（6）、继电器控制电路（7）、无线通信模块（12）、电磁阀控制电路（15）均置于控制室（20）内。

2.根据权利要求1所述的一种海洋石油污染实时监测嵌入式装置，其特征在于：所述的单片机控制模块（4）包括单片机U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5，晶振Y1、晶振Y2、按键KEY1、备用电池VBAT、发光二极管D0、BOOT电路；其中单片机U1的型号为：STM32F103R8T6，信号放大电路Ⅰ（2）与单片机U1的14脚相连，摄像模块（5）与单片机U1的21脚相连，继电器控制电路（7）与单片机U1的29脚相连，微型电机（8）与单片机U1的9脚相连，无线通信模块（12）与单片机U1的34脚相连，电磁阀控制电路（15）与单片机U1的35脚相连，电阻R1向上与3.3V相连，向下通过电容C1接地，同时从电阻R1与电容C1之间引线接到单片机U1的7脚；按键KEY1并联在电容C1上；备用电池VBAT的负极与电容C1的接地端相连，正极与发光二极管D0的阳极相连；发光二极管D0的阴极与单片机U1的1脚相连；晶振Y1的一端接单片机U1的3脚，另一端接单片机U1的4脚，C2与电容C3先串联再并联在Y1上，从电容C2和电容C3直接引线接地；电阻R2的一端与单片机U1的5脚相连，另一端与单片机U1的6脚相连；晶振Y2与电阻R2并联；电容C4、电容C5先串联再与Y2并联，从电容C4和电容C5之间引线接地；

其中的BOOT电路包括2×3的排针；排针的1脚、2脚连到VCC3.3V；排针的3脚通过R3接到单片机U1的60脚；排针的4脚通过R4接到单片机U1的28脚；排针的5脚、6脚均接地。