CN107861437A - 一种水质监测及水质异常处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水产养殖装备技术领域，具体涉及一种水质监测及水质异常处理系统，包括水质监测装置及水质异常处理装置，所述水质监测装置包括动力船，所述动力船内包括水温传感器、PH值传感器、浊度传感器、控制器以及WiFi装置，所述水温传感器、所述PH值传感器、所述浊度传感器、所述WiFi装置分别与所述控制器连接；水质异常处理装置包括岸边基站及水处理装置，所述岸边基站与所述水处理装置通过无线网络通信，所述水处理装置包括换水泵以及增氧机。本发明能够降低水产养殖的建设成本，并且能够自动管理水质处理设备的启停。

Description

一种水质监测及水质异常处理系统
技术领域
本发明属于水产养殖装备技术领域，具体涉及一种水质监测及水质异常处理系统。
背景技术
自上世纪80年代以来，全球水产养殖发展迅猛，目前全球的水产品增长几乎来自水产养殖，其中最主要的贡献来自中国。改革开放以来，我国渔业调整了发展重点，确立了以养为主的发展方针，水产养殖业获得了迅猛发展，产业布局发生了重大变化，已从沿海地区和长江、珠江流域等传统养殖区扩展到全国各地。水产养殖业已成为我国农业的重要组成部分和当前农村经济的主要增长点之一。
水产养殖对水域的管理尤为重要，要求实时监测水域的受污染情况。现有的水质监测装置均为定点监测装置，为得到水体的精确数据，在养殖区域内需要设置多处监测站点并搭建各站点的通信网络，导致养殖的基建成本过高，给养殖业者增添经济负担。
此外现有技术中，当发现水域水质出现问题后往往需要人工启动水处理设备，这就必须要求安排人员24小时值守，如果有多片独立的养殖水域则大大增加了工作量，更无法做到所有养殖水域迅速统一的做出反应，不利于养殖业的规模化生产。
因为水质问题常常造成一些突发状况而导致水产养殖损失惨重的事情，因此设计一种可移动式水质监测及自动化的水质异常处理系统具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种水质监测及水质异常处理系统，以解决现有技术中需要在水产养殖水域建立多处定点水质监测装置，导致基建成本过高的问题。
本发明还有一个目的是提供一种水质监测及水质异常处理系统，以解决现有技术中水质出现异常情况需要人工启动水处理设备，无法做到迅速且统一响应的问题。
本发明提供一种水质监测及水质异常处理系统，包括水质监测装置及水质异常处理装置，
所述水质监测装置包括动力船，所述动力船内包括水温传感器、PH值传感器、浊度传感器、控制器以及WiFi装置，所述水温传感器、所述PH值传感器、所述浊度传感器、所述WiFi装置分别与所述控制器连接；
水质异常处理装置包括岸边基站及水处理装置，所述岸边基站与所述水处理装置通过无线网络通信，所述水处理装置包括换水泵以及增氧机。
作为本发明的优选方式，所述动力船内设有可根据预设路线控制船行驶的自动驾驶仪。
作为本发明的优选方式，所述自动驾驶仪包括APM2.8飞控板及GPS模块，所述APM2.8飞控板与所述GPS模块连接。
作为本发明的优选方式，所述动力船上还包括超声波避障探头，所述超声波避障探头设于所述动力船的前方、左侧及右侧。
作为本发明的优选方式，所述动力船上还包括IP摄像头，所述IP摄像头与所述WiFi装置连接，所述WiFi装置为ATK-ESP8266WIFI模块。
作为本发明的优选方式，所述控制器为STM32单片机。
作为本发明的优选方式，所述岸边基站、所述水处理装置均具有2.4G无线自组网发射模块。
作为本发明的优选方式，所述换水泵、所述增氧机均连接有继电器，所述继电器与所述2.4G无线自组网接收模块连接。
作为本发明的优选方式，至少包括两台换水泵，其中一台用于向养殖水域进水，另一台用于向养殖水域排水。
作为本发明的优选方式，所述岸边基站还与互联网连接。
本发明的有益效果在于：水质监测装置采取一艘动力船作为载体，搭载水质监测传感器如水温传感器、PH值传感器、浊度传感器，采用自主巡航方式检测水质，通过WiFi装置实时发送水质信息，以供管理者做出调整。这种自主巡航的水质监测平台能够流动监测整个水域的水质情况，避免了在水域内建设多处定点监测站所造成的建设成本高的问题。
此外，岸边基站与互联网通信，因此水质监测装置可将采集的水质数据通过WiFi装置发送至互联网，再由互联网将数据传送至岸边基站，岸边基站、水处理装置上均安装有2.4G无线自组网模块，二者可以形成局域网，保证岸边基站能够实时将控制命令发送至水质异常处理装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明实施例的水质监测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的水质异常处理装置的结构示意图。
其中，1、动力船，2、自动驾驶仪，3、水温传感器，4、PH值传感器，5、浊度传感器，6、控制器，7、I P摄像头，8、Wi Fi装置，9、超声波避障探头，10、继电器，11、换水泵，12、增氧机，13、2.4G无线自组网接收模块,14、2.4G无线自组网发射模块，15、岸边基站，16、互联网。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例公开了一种水质监测及水质异常处理系统，包括一艘具有动力装置的动力船1，在动力船1上安装有用于监测水质的传感器及对各个传感器和船上其它设备起统一调配作用的控制器6。传感器的种类包括水温传感器3、PH值传感器4、浊度传感器5，上述传感器分别与控制器6连接。本发明的控制器6可选用STM32单片机，采用STM32单片机编程可实现各传感器数据的采集和处理，本领域的技术人员可根据实际需求针对STM32单片机选型和编程。还包括WiFi装置8，WiFi装置8与控制器6连接，将各个传感器采集的水质数据发送至远程管理端。WiFi装置8可选用ATK-ESP8266型WIFI模块，它具有STA/AP/STA+AP三种工作模式，STA模式：ATK-ESP8266模块通过路由器连接互联网，手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制，或者该模块通过路由器连接互联网，可实现数据的上传；AP模式：默认模式ATK-ESP8266模块作为热点，实现手机或电脑直接与模块通信，实现局域网无线控制；STA+AP模式：两种模式的共存模式，即可以通过互联网控制可实现无缝切换，方便操作。通过WiFi装置8将采集到的水质数据上传到互联网，再由互联网将数据传送至水质异常处理装置的岸边基站，实现信息向水质异常处理装置的自动传输。
动力船搭载水质传感器和无线WiFi设备，形成了移动式的水质监测平台，在其巡航过程中可检测所经区域的水质情况，将水质数据通过WiFi发送至管理端，这种水质监测平台成本低廉使用方便，为养殖业者节省相当一部分基建费用。
水质异常处理装置包括岸边基站15及水处理装置，岸边基站与水处理装置通过无线网络通信。岸边基站具有2.4G无线自组网发射模块14，水处理装置具有2.4G无线自组网接收模块13，二者通过2.4G无线自组网模块组成无线局域网。
水处理装置包括换水泵11以及增氧机12，为实现对养殖水域同时进行进水和排水工作，水处理装置至少包括两台换水泵11，其中一台用于向养殖水域进水，另一台用于向养殖水域排水，增氧机12直接设于养殖水域。在水域安排上，应该另行准备两处独立的蓄水水域，其中一处用于向养殖水域输送新鲜水源，另一处用于接收养殖水域排放的异常水。每个换水泵11和增氧机12均连接有继电器10，通过继电器10控制设备启停，而继电器10则和2.4G无线自组网接收模块连接13，通过2.4G无线自组网接收模块连接13控制继电器10的通断。
当岸边基站15接收到来自互联网16的水质数据后，直接控制相应的继电器10启动2.4G无线自组网发射模块14发送相应的控制指令数据包，2.4G无线自组网接收模块13接收到不同的控制指令数据包之后解析进而控制水处理装置中相应的继电器10来启动增氧机12和换水泵11工作，最终实现控制换水增氧工作。
岸边基站15处于联网状态，其它终端(远程控制)如网页端、PC端、手机端间接控制换水增氧工作，先通过http超文本传输协议发送数据请求给岸边基站，岸边基站解析数据后控制相应的继电器来控制无线发射器发送相应的控制指令数据包出去，无线接收器接收到数据解析后控制相应的继电器来控制相应的增氧机或者水泵，最终实现换水增氧工作。
为实现动力船1的无人值守作业，动力船1应具有自主巡航能力，因此在动力船1内还设有可根据预设路线控制船行驶的自动驾驶仪2。自动驾驶仪2包括APM2.8飞控板及GPS模块，APM2.8飞控板与GPS模块连接。GPS模块的通讯接口采用TTL串口形式，其接收来自卫星定位的回传数据在串口输出，APM2.8飞控板提取串口的数据并进行数据的分离，获取相应的经纬度信息，以实现定位功能。APM2.8飞控板结合Mission Planner地面站软件使小船可根据所在区域地图规划的GPS轨迹运用PID算法对飞控板进行相应的调参设置，实现船体按照GPS轨迹自动巡航。
船行驶中难免遇到障碍物，为了规避障碍，动力船1上还包括超声波避障探头9，超声波避障探头10与控制器6连接向控制器6发送侦测到的障碍信号，再由控制器6控制动力船1改变当时的航行方向以避开障碍。超声波避障探头安装在动力船1的前方、左侧及右侧，超声波避障探头9探测到前方、左侧或者右侧有障碍物时，此时会控制船体左转或者右转，从而有效避开障碍物。假如三个方位同时检测到有障碍物时，则会按照控制优先级来预先处理哪个方位的事件，默认优先级“前>左>右”。应用超声波避障探头9能有效避开障碍，避免碰撞所造成不必要的损失。
为了对水域水质直观了解，在动力船1上还携带IP摄像头7和WiFi装置8，IP摄像头7负责拍摄水域水质及周边情况，通过移动4G无线WiFi实时将视频流上传至网络，客户可以通过web端、移动端远程观看水域实时视频，从而让客户更加清晰了解水域水质以及周边情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种水质监测及水质异常处理系统，其特征在于，包括水质监测装置及水质异常处理装置，
所述水质监测装置包括动力船，所述动力船内包括水温传感器、PH值传感器、浊度传感器、控制器以及WiFi装置，所述水温传感器、所述PH值传感器、所述浊度传感器、所述WiFi装置分别与所述控制器连接；
水质异常处理装置包括岸边基站及水处理装置，所述岸边基站与所述水处理装置通过无线网络通信，所述水处理装置包括换水泵以及增氧机。
2.根据权利要求1所述的水质监测及水质异常处理系统，其特征在于，所述动力船内设有可根据预设路线控制船行驶的自动驾驶仪。
3.根据权利要求2所述的水质监测及水质异常处理系统，其特征在于，所述自动驾驶仪包括APM2.8飞控板及GPS模块，所述APM2.8飞控板与所述GPS模块连接。
4.根据权利要求1所述的水质监测及水质异常处理系统，其特征在于，所述动力船上还包括超声波避障探头，所述超声波避障探头设于所述动力船的前方、左侧及右侧。
5.根据权利要求1所述的水质监测及水质异常处理系统，其特征在于，所述动力船上还包括IP摄像头，所述IP摄像头与所述WiFi装置连接，所述WiFi装置为ATK-ESP8266WIFI模块。
6.根据权利要求1所述的水质监测及水质异常处理系统，其特征在于，所述控制器为STM32单片机。
7.根据权利要求1所述的水质监测及水质异常处理系统，其特征在于，所述岸边基站、所述水处理装置均具有2.4G无线自组网发射模块。
8.根据权利要求1所述的水质监测及水质异常处理系统，其特征在于，所述换水泵、所述增氧机均连接有继电器，所述继电器与所述2.4G无线自组网接收模块连接。
9.根据权利要求1所述的水质监测及水质异常处理系统，其特征在于，至少包括两台换水泵，其中一台用于向养殖水域进水，另一台用于向养殖水域排水。
10.根据权利要求1所述的水质监测及水质异常处理系统，其特征在于，所述岸边基站还与互联网连接。
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