CN108195424A - 一种无线水环境质量监测系统 - Google Patents

Abstract

一种无线水环境质量监测系统。在水环境质量监测中，经常会用到水质监测浮标，当监测浮标处在水环境中，会发生船只对监测浮标发生碰撞，对监测浮标造成损坏，稳固性不强，当监测浮标处在水环境中时，由于监测浮标在水环境中目标较小，工作人员在夜间或较暗的环境下对监测浮标进行维修与管理过程中搜寻较为困难。一种无线水环境质量监测系统，其组成包括：浮标体(1)和辅助架(2)，浮标体的环形面上放置在辅助架的环形架(3)上，浮标体的上方焊接有斜撑架(4)，斜撑架的顶部焊接有环形结构的安装架(5)，安装架上通过螺栓组件与风速风向支架(6)连接，风速风向支架与风速风向器(7)连接。本发明应用于水环境监测系统。

Description

一种无线水环境质量监测系统

技术领域

本发明涉及一种无线水环境质量监测系统。

背景技术

水环境监测是水资源管理与保护的重要手段，我国水资源紧缺、水污染严重，如何高效、实时、准确地获取水环境参数，研究开发网络化、智能化的水环境实时监测系统已成为迫切需要，而在水环境质量监测中，经常会用到水质监测浮标，当监测浮标处在水环境中，会发生船只对监测浮标发生碰撞，对监测浮标造成损坏，稳固性不强，当监测浮标处在水环境中时，由于监测浮标在水环境中目标较小，工作人员在夜间或较暗的环境下对监测浮标进行维修与管理过程中搜寻较为困难，需要浪费大量的搜寻时间和人力、物力。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线水环境质量监测系统。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种无线水环境质量监测系统，其组成包括：声光报警控制器、浮标体和辅助架，所述的浮标体的环形面上放置在所述的辅助架的环形架上，所述的浮标体的上方焊接有斜撑架，所述的斜撑架的顶部焊接有环形结构的安装架，所述的安装架上通过螺栓组件与风速风向支架连接，所述的风速风向支架与风速风向器连接，其中相邻的两个所述的斜撑架的之间焊接有带有加强筋的横梁，所述的横梁通过板件与太阳能电池板固定连接，所述的安装架的上方还安装有避雷针、温湿传感器和声光报警装置，所述的浮标体的上方设置有系统主控舱，所述的系统主控舱和所述的浮标体为一体结构，所述的浮标体的下方的弧形面上焊接有锚系架连接板。

所述的无线水环境质量监测系统，所述的辅助架由四根长度和直径相同的柱形管构成，其中相邻的两个所述的柱形管的连接处通过弯管连接，一组所述的柱形管组成方形结构，且所述的柱形管的两端为螺纹结构，所述的弯管为内螺纹结构，其中每根所述的柱形管的中间位置和所述的环形架的架体上焊接有加强筋。

所述的无线水环境质量监测系统，一组所述的柱形管的上方弧形面上焊接有耳板A，所述的斜撑架的外侧焊接有耳板B，所述的耳板A的通孔内插入有细钢丝绳，所述的细钢丝绳的另一端插入在所述的耳板B的通孔内。

所述的无线水环境质量监测系统，每根所述的加强筋将每根所述的柱形管分为两个面积相等的区域，且在每个区域对应所述的柱形管上插入有浮筒，其中竖直方向的两根所述的柱形管上插入所述的浮筒为大径浮筒，水平方向的两根所述的柱形管上插入所述的浮筒为小径浮筒。

所述的无线水环境质量监测系统，所述的大径浮筒和所述的小径浮筒的中间位置处开设有柱形孔，所述的大径浮筒和是所述的小径浮筒为模塑聚脲弹性体材料。

所述的无线水环境质量监测系统，所述的声光报警装置内具有电源模块A、光电检测模块、微控制单元A、声光报警模块和无线信号接收模块，所述的电源模块A分别与所述的微控制单元A、所述的声光报警模块、所述的光电检测模块连接，所述的微控制单元A与所述的无线信号接收模块连接。

所述的无线水环境质量监测系统，所述的声光报警控制器内具有微控制单元B、信号键、无线信号发送模块和电源模块B，所述的微控制单元分别与所述的信号键、所述的无线信号发送模块和所述的电源模块B连接，所述的无线信号接收模块通过无线网络服务器接收所述的无线信号发射模块的无线信号反馈信息。

所述的无线水环境质量监测系统，所述的微控制单元A配置成输入的I/O端口与所述的光电检测模块连接，读取光电传感器的状态信息，所述的微控制单元A配置成输出的I/O端口与所述的声光报警模块连接，所述的声光报警模块驱动蜂鸣器和发光二极管。

所述的无线水环境质量监测系统，所述的电源模块A采用200mAH锂电池，所述的微控制单元A和所述的微控制单元B采用STM32F103VCT6芯片，所述的光电检测模块采用槽型光电开关管，所述的槽型光电开关管由红外线发射管和红外线接收管组合而成。

本发明所达到的有益效果是：

1.本发明当需要对浮标体进行搜寻时，首先，工作人员通过手中的声光报警控制器，按下声光报警控制器的信号键，然后启动声光报警控制器内的无线信号发送模块，无线信号发送模块将无线信号通过无线网络服务器发送给浮标体上的声光报警装置内的无线信号接收模块，无线信号接收模块接收到无线信号发送模块发送的反馈信息，然后经过数据被处理器处理分析，当微控制单元A采集到光电开关信号之后，单片机通过蜂鸣器和发光二极管进行声光提示，辅助工作人员在光源不足或在昏暗的环境中及时发现浮标体，节省搜寻时间，提高了工作效率。

2.发明电源部分采用200mAH锂电池供电。锂电池与其他电池相比较具有体积小、重量轻、同等体积容量大。由于蜂鸣器和发光二极管的功耗相对较小，工作时间较短，因此采用两只200mAH的锂电池完全满足需求。

3.本发明在浮标体上甚至有辅助架，辅助架由四根相同的柱形管组成，将两个竖直方向的柱形管上套入大径浮筒，两个水平方向的柱形管上套入有小径浮筒，将浮标体的环形面结构处放置在辅助架的环形架上，然后通过细钢丝绳将耳板A和耳板B连接，使浮标体通过辅助架上的浮筒能够防止在水质监测时，使船只等外力对监测浮标体造成冲击，损坏监测浮标体，对监测浮标体起到缓冲保护的作用，当将监测浮标体移动水环境中时，可以滚动通过竖直柱形管上的大径浮筒，将监测浮标体运送到水环境中，方便运输，省时省力，同时大径浮筒和小径浮筒采用模塑聚脲弹性体材料制作整个浮体整体性强，储备浮力大，在意外破损下能保持稳定性。同时在浮标体的外表喷涂优质氟碳耐候涂料，可以保证浮体的颜色鲜明，浮体整体免维护周期长，抗撞击和抗沉性能好。

4.本发明微控制单元部分采用STM32F103VCT6芯片。该芯片具有运算速度快、功耗低、成本低、外围电路简单、片上资源丰富等，能够满足一般复杂系统的设计。单片机采集前端光电传感器的信号，当工作人员按下控制器的信号键时，声光报警装置开始声光报警。若不满足报警条件，进入低功耗模式，降低系统功耗。光电检测部分采用槽型光电开关管。槽型光电开关其实是对射式光电开关的一种，又被叫做U型光电开关，是一款红外线感应光电产品，由红外线发射管和红外线接收管组合而成，而槽宽则就决定了感应接收型号的强弱与接收信号的距离，以光为媒介，由发光体与受光体间的红外光进行接收与转换，检测物体的位置。槽型光电开关于接近开关同样是无接触式的，受检测体的制约少。

5.本发明具有便携化、成本低、维护方便、自动化等优点，适用于水环境监测管理，无需使用大量人力资源进行采样、分析与维护，对于提升自动化管理水平、节约人力和资金具有明显的效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是辅助架的结构示意图；

附图3是小径浮筒的结构示意图；

附图4是声光报警装置的内部硬件连接示意图；

附图5是声光报警控制器内部硬件连接示意图；

附图6是无线信号发射模块的电路图；

附图7是无线信号接收模块的电路图；

附图8是电源模块的原理图；

附图9是光电检测模块的原理图；

附图10是声光报警模块的原理图；

图中：1、浮标体，2、辅助架，3、环形架，4、斜撑架，5、安装架，6、风速风向支架，7、风速风向器，8、横梁，9、太阳能电池板，10、避雷针，11、温湿传感器，12、声光报警装置，13、系统主控舱，14、锚系架连接板，15、柱形管，16、弯管，17、加强筋，18、耳板A，19、耳板B，20、细钢丝绳，21、大径浮筒，22、小径浮筒，23、柱形孔，24、电源模块A，25、光电检测模块，26、微控制单元A，27、声光报警模块，28、无线信号接收模块，29、微控制单元B，30、信号键，31、无线信号发送模块，32、电源模块B，33、声光报警控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种无线水环境质量监测系统，其组成包括：声光报警控制器33、浮标体1和辅助架2，所述的浮标体的环形面上放置在所述的辅助架的环形架3上，所述的浮标体的上方焊接有斜撑架4，所述的斜撑架的顶部焊接有环形结构的安装架5，所述的安装架上通过螺栓组件与风速风向支架6连接，所述的风速风向支架与风速风向器7连接，其中相邻的两个所述的斜撑架的之间焊接有带有加强筋的横梁8，所述的横梁通过板件与太阳能电池板9固定连接，所述的安装架的上方还安装有避雷针10、温湿传感器11和声光报警装置12，所述的浮标体的上方设置有系统主控舱13，所述的系统主控舱和所述的浮标体为一体结构，所述的浮标体的下方的弧形面上焊接有锚系架连接板14。

实施例2：

根据实施例1所述的无线水环境质量监测系统，所述的辅助架由四根长度和直径相同的柱形管15构成，其中相邻的两个所述的柱形管的连接处通过弯管16连接，一组所述的柱形管组成方形结构，且所述的柱形管的两端为螺纹结构，所述的弯管为内螺纹结构，其中每根所述的柱形管的中间位置和所述的环形架的架体上焊接有加强筋17。

实施例3：

根据实施例1或2所述的无线水环境质量监测系统，一组所述的柱形管的上方弧形面上焊接有耳板A18，所述的斜撑架的外侧焊接有耳板B19，所述的耳板A的通孔内插入有细钢丝绳20，所述的细钢丝绳的另一端插入在所述的耳板B的通孔内。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的无线水环境质量监测系统，每根所述的加强筋将每根所述的柱形管分为两个面积相等的区域，且在每个区域对应所述的柱形管上插入有浮筒，其中竖直方向的两根所述的柱形管上插入所述的浮筒为大径浮筒21，水平方向的两根所述的柱形管上插入所述的浮筒为小径浮筒22。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的无线水环境质量监测系统，所述的大径浮筒和所述的小径浮筒的中间位置处开设有柱形孔23，所述的大径浮筒和是所述的小径浮筒为模塑聚脲弹性体材料。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的无线水环境质量监测系统，其特征是：所述的声光报警装置内具有电源模块A24、光电检测模块25、微控制单元A26、声光报警模块27和无线信号接收模块28，所述的电源模块A分别与所述的微控制单元A、所述的声光报警模块、所述的光电检测模块连接，所述的微控制单元A与所述的无线信号接收模块连接。

实施例7：

根据实施例1或2或3或4或5或6所述的无线水环境质量监测系统，所述的声光报警控制器内具有微控制单元B29、信号键30、无线信号发送模块31和电源模块B32，所述的微控制单元分别与所述的信号键、所述的无线信号发送模块和所述的电源模块B连接，所述的无线信号接收模块通过无线网络服务器接收所述的无线信号发射模块的无线信号反馈信息。

实施例8：

根据实施例1或2或3或4或5或6或7所述的无线水环境质量监测系统，其特征是：所述的微控制单元A配置成输入的I/O端口与所述的光电检测模块连接，读取光电传感器的状态信息，所述的微控制单元A配置成输出的I/O端口与所述的声光报警模块连接，所述的声光报警模块驱动蜂鸣器和发光二极管。

实施例9：

根据实施例1或2或3或4或5或6或7所述的无线水环境质量监测系统，所述的电源模块A采用200mAH锂电池，所述的微控制单元A和所述的微控制单元B采用STM32F103VCT6芯片，所述的光电检测模块采用槽型光电开关管，所述的槽型光电开关管由红外线发射管和红外线接收管组合而成。

Claims (9)

1.一种无线水环境质量监测系统，其组成包括：声光报警控制器、浮标体和辅助架，其特征是：所述的浮标体的环形面上放置在所述的辅助架的环形架上，所述的浮标体的上方焊接有斜撑架，所述的斜撑架的顶部焊接有环形结构的安装架，所述的安装架上通过螺栓组件与风速风向支架连接，所述的风速风向支架与风速风向器连接，其中相邻的两个所述的斜撑架的之间焊接有带有加强筋的横梁，所述的横梁通过板件与太阳能电池板固定连接，所述的安装架的上方还安装有避雷针、温湿传感器和声光报警装置，所述的浮标体的上方设置有系统主控舱，所述的系统主控舱和所述的浮标体为一体结构，所述的浮标体的下方的弧形面上焊接有锚系架连接板。

2.根据权利要求1所述的无线水环境质量监测系统，其特征是：所述的辅助架由四根长度和直径相同的柱形管构成，其中相邻的两个所述的柱形管的连接处通过弯管连接，一组所述的柱形管组成方形结构，且所述的柱形管的两端为螺纹结构，所述的弯管为内螺纹结构，其中每根所述的柱形管的中间位置和所述的环形架的架体上焊接有加强筋。

3.根据权利要求2所述的无线水环境质量监测系统，其特征是：一组所述的柱形管的上方弧形面上焊接有耳板A，所述的斜撑架的外侧焊接有耳板B，所述的耳板A的通孔内插入有细钢丝绳，所述的细钢丝绳的另一端插入在所述的耳板B的通孔内。

4.根据权利要求3所述的无线水环境质量监测系统，其特征是：每根所述的加强筋将每根所述的柱形管分为两个面积相等的区域，且在每个区域对应所述的柱形管上插入有浮筒，其中竖直方向的两根所述的柱形管上插入所述的浮筒为大径浮筒，水平方向的两根所述的柱形管上插入所述的浮筒为小径浮筒。

5.根据权利要求4所述的无线水环境质量监测系统，其特征是：所述的大径浮筒和所述的小径浮筒的中间位置处开设有柱形孔，所述的大径浮筒和是所述的小径浮筒为模塑聚脲弹性体材料。

6.根据权利要求1所述的无线水环境质量监测系统，其特征是：所述的声光报警装置内具有电源模块A、光电检测模块、微控制单元A、声光报警模块和无线信号接收模块，所述的电源模块A分别与所述的微控制单元A、所述的声光报警模块、所述的光电检测模块连接，所述的微控制单元A与所述的无线信号接收模块连接。

7.根据权利要求6所述的无线水环境质量监测系统，其特征是：所述的声光报警控制器内具有微控制单元B、信号键、无线信号发送模块和电源模块B，所述的微控制单元分别与所述的信号键、所述的无线信号发送模块和所述的电源模块B连接，所述的无线信号接收模块通过无线网络服务器接收所述的无线信号发射模块的无线信号反馈信息。

8.根据权利要求7所述的无线水环境质量监测系统，其特征是：所述的微控制单元A配置成输入的I/O端口与所述的光电检测模块连接，读取光电传感器的状态信息，所述的微控制单元A配置成输出的I/O端口与所述的声光报警模块连接，所述的声光报警模块驱动蜂鸣器和发光二极管。

9.根据权利要求7所述的无线水环境质量监测系统，其特征是：所述的电源模块A采用200mAH锂电池，所述的微控制单元A和所述的微控制单元B采用STM32F103VCT6芯片，所述的光电检测模块采用槽型光电开关管，所述的槽型光电开关管由红外线发射管和红外线接收管组合而成。