CN108414718A - 一种基于无线传感器网络的饮用水源监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于无线传感器网络的饮用水源监测系统，包括升降轨道装置、活性炭投放装置、水源地检测装置和客户监控系统；升降轨道装置包括底座、环形轨道和连接两者的升降装置；活性炭投放装置包括移动小车、外壳本体、曲柄滑块机构、无盖长方体；水源地检测装置包括浊度传感器；移动小车设置于环形轨道上，外壳本体设置于移动小车上，外壳本体设置内腔，外壳本体侧壁上开有投放口，投放口上设置电磁阀门，曲柄滑块机构设置于外壳本体的内腔中，无盖长方体承载活性炭，由曲柄滑块机构驱动伸出或缩进投放口；浊度传感器设置四个，其中三个均匀的分布于底座上且另一个设置于外壳本体外壁上。
Description
技术领域
本发明涉及一种水质监测技术，特别是一种基于无线传感器网络的饮用水源监测系统。
背景技术
我国从八九十年代已经开始对饮用水源环境参数的检测，研制饮用水源环境参数智能监控系统和智能控制系统中的试验应用工作从未间断，但目前我国市场上水源环境参数智能监控系统的智能化程度和科学技术水平比较低，这种监控系统仅能够解决一定的数据处理功能，而且很难实时进行大量处理数据和对各饮用水源环境参数进行高效智能化调节，针对目前监测设备中使用有线方式采集传感器数据所存在的安装、维护困难的问题,设计了一种基于无线传感器网络的饮用水源环境参数监测装置,它能对水环境中多点的各项参数进行远程实时监控，不仅节约了监测系统的成本，还具有较高的通用性和实用性。
发明内容
本发明提供一种基于无线传感器网络的饮用水源监测系统，该系统可以实时进行大量处理数据和对各饮用水源环境参数进行高效智能化调节。
实现本发明目的的技术方案为：一种基于无线传感器网络的饮用水源监测系统，包括升降轨道装置、活性炭投放装置、水源地检测装置和客户监控系统；其中升降轨道装置包括底座、环形轨道和连接底座、环形轨道的升降装置；活性炭投放装置包括移动小车、外壳本体、曲柄滑块机构、无盖长方体；水源地检测装置包括浊度传感器；移动小车设置于环形轨道上且绕环形轨道运动，外壳本体设置与移动小车上，外壳本体设置内腔，外壳本体侧壁上开有与内腔连通的投放口，投放口上设置电磁阀门，曲柄滑块机构设置于外壳本体的内腔中，无盖长方体承载活性炭，且由曲柄滑块机构驱动伸出或锁紧投放口；浊度传感器设置四个，其中三个均匀的分布于底座上且另一个设置于外壳本体外壁上；电磁阀门和浊度传感器通过无线模块与客户监控系统连接。
与现有技术相比，本发明具有的优点是：解决现有监测设备中使用有线方式采集传感器数据所存在的安装、维护困难、不能多点监测以及远程监控的问题，将无线传感器网络技术同水源地环境监测结合。这种无线技术的引入能够实现最大程度的提高水源地水质监测的智能化和集约化，同时高度智能和人性化的检测的控制调节能力也更好地降低了监测的成本，使用方便，安全可靠。
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1是升降轨道装置结构示意图。
图2是本发明中活性炭投放装置结构示意图。
图3是本发明中环形轨道结构简图。
图4是本发明中底座内部结构图。
图5是本发明中螺杆和光杆位置分布图。
图6是本发明中底座示意图。
图7是本发明中移动小车局部放大图。
图8是本发明的通信原理图。
图9是本发明中电磁阀门的控制流程图。
图10是本发明电气元件供电方式示意图。
具体实施方式
如图1～7所示，本发明一种基于无线传感器网络的饮用水源监测装置，包括升降轨道装置、活性炭投放装置、水源地检测装置和客户监控系统。
结合图3至图6，升降轨道装置包括底座7、下底板8、环形轨道5和连接底座7、环形轨道5的升降装置。升降装置包括步进电机19、两个丝杠18、一个光杆17、三个带轮15、同步带16、两个带有内螺纹的支撑脚6、一个带有光孔的支撑脚9。两个带有内螺纹的支撑脚6、一个带有光孔的支撑脚9呈120度分布于环形轨道5下底面，两个丝杠18、一个光杆17分别与两个带有内螺纹的支撑脚6、一个带有光孔的支撑脚9匹配，两个丝杠18、一个光杆17下端穿过底座7上表面分别与三个带轮15固定连接，两个丝杠18下端通过轴承设置于下底板8上，光杆17下端与设置于下底板8上的步进电机19的驱动轴连接，三个带轮15之间通过同步带16连接。
结合图2和图7，活性炭投放装置2包括移动小车22、外壳本体、曲柄滑块机构、无盖长方体13。移动小车22设置于环形轨道5上且绕环形轨道5运动，外壳本体设置与移动小车22上，外壳本体设置内腔，外壳本体侧壁上开有与内腔连通的投放口，投放口上设置电磁阀门4，曲柄滑块机构设置于外壳本体的内腔中，无盖长方体13承载活性炭，且由曲柄滑块机构驱动伸出或锁紧投放口。曲柄滑块机构包括机架10、曲柄11、连杆12、滑块23。曲柄11末端固定于外壳本体内腔底面，连杆12末端与曲柄11前端转动连接，机架10末端与曲柄11滑动连接，滑块23与连杆12前端转动连接且与机架10前端固定连接，滑块23与无盖长方体13固定连接。
具体地，机架10末端表面设置方孔，曲柄11穿过方孔。
水源地检测装置包括浊度传感器、温度传感器、TDS传感器、PH值传感器。浊度传感器设置四个，其中三个均匀的分布于底座7上图1的A、B、C三点且另一个设置于外壳本体外壁上。
结合图8，所述客户端监控系统20包括Linux系统、django web框架、mysql数据库和移动设备。
所述的升降轨道装置放置于水源地，通过螺旋传动机构带动环形轨道5升降运动，分布在移动小车侧面的水源地检测装置5中的各个传感器分别检测水质参数，采集到的水质参数的信息通过无线模块与linux系统进行通信，用户通过wifi与linux系统进行通讯，从而实现了用户实时监测水源地水质情况。若水源地的浊度超过预设值，电磁阀门4打开，装有固体活性炭的无盖长方体13通过曲柄滑块机构的动作，穿过电磁阀门4伸出到水面进行水质净化。
所述温度传感器、TDS传感器、浊度传感器、PH值传感器和电源管理模块作为单片机处理器的输入端，电量检测和无线数据模块作为单片机处理器的输出；所述单片机处理器采用STM32F103C8T6芯片，温度传感器的型号为DS18B20；所述客户端监控系统和水源地检测装置通过采用NRF24LO1芯片的无线模块进行通讯连接，NRF24L01的工作频率设置为2.4GHZ。
结合图9，在进一步的实施例中，所述的活性炭投放装置采用调节平台，调节平台包括单片机处理器、浊度传感器、驱动器、以及直流电源，单片机处理器中设计有智能控制器-PID串级的活性炭投放的智能控制系统，所述智能控制器-PID串级的活性炭投放过程智能控制系统由PID调节器组成，PID调节器构成活性炭投放过程中电磁阀门4开和关的串级控制系统，实现对活性炭投放过程中的电磁阀门4开关的实时控制；神经网络PID调节器的输出作为控制电磁阀门4开和关的调节量，浊度传感器的输出作为PID调节器的反馈量，PID调节器实现对电磁阀门(4)开关的闭环控制，提高活性炭投放过程中电磁阀门4的快速响应、控制精度和鲁棒性，使活性炭迅速投放到水源地。
结合图10，温度传感器、TDS传感器、浊度传感器、PH值传感器、电源管理模块，电量检测和无线数据模块的外设电源为太阳能电池板和锂电池。
工作原理：所述升降轨道装置放置于水源地，通过螺旋传动机构和光杆导轨的配合控制环形轨道5升降运动，分布在移动小车侧面25的水源地检测装置中的各个传感器分别检测水质参数，随着环形轨道的升降运动，水源地检测装置可以检测水源地不同深度水质的情况，移动小车在环形轨道上运动，可以检测水源地同一水平面多点水质的情况，采集到的水质参数的信息通过无线模块与linux系统进行通信，用户通过wifi与linux系统进行通讯，从而实现了用户实时监测水源地水质情况，用户通过移动设备即可对各站点水源地水质的温度、TDS值、浑浊度和PH值进行宏观的把控。若水源地的浊度超过预设值，电磁阀门打开，装有固体活性炭的无盖长方体通过曲柄滑块机构的动作，穿过电磁阀门伸出到水面进行水质净化。
Claims (4)
1.一种基于无线传感器网络的饮用水源监测系统，其特征在于，包括升降轨道装置、活性炭投放装置、水源地检测装置和客户监控系统；其中
升降轨道装置包括底座(7)、环形轨道(5)和连接底座(7)、环形轨道(5)的升降装置；
活性炭投放装置(2)包括移动小车(22)、外壳本体、曲柄滑块机构、无盖长方体(13)；
水源地检测装置包括浊度传感器；
移动小车(22)设置于环形轨道(5)上且绕环形轨道(5)运动，
外壳本体设置与移动小车(22)上，外壳本体设置内腔，
外壳本体侧壁上开有与内腔连通的投放口，投放口上设置电磁阀门(4)，曲柄滑块机构设置于外壳本体的内腔中，
无盖长方体(13)承载活性炭，且由曲柄滑块机构驱动伸出或缩进投放口；
浊度传感器设置四个，其中三个均匀的分布于底座(7)上且另一个设置于外壳本体外壁上；
电磁阀门(4)和浊度传感器通过无线模块与客户监控系统连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，曲柄滑块机构包括机架(10)、曲柄(11)、连杆(12)、滑块(23)；其中
曲柄(11)末端固定于外壳本体内腔底面，
连杆(12)末端与曲柄(11)前端转动连接，
机架(10)末端与曲柄(11)滑动连接，
滑块(23)与连杆(12)前端转动连接且与机架(10)前端固定连接，
滑块(23)与无盖长方体(13)固定连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，升降装置包括步进电机(19)、两个丝杠(18)、一个光杆(17)、三个带轮(15)、同步带(16)、两个带有内螺纹的支撑脚(6)、一个带有光孔的支撑脚(9)；其中
两个带有内螺纹的支撑脚(6)、一个带有光孔的支撑脚(9)呈120度分布于环形轨道(5)下底面，
两个丝杠(18)、一个光杆(17)分别与两个带有内螺纹的支撑脚(6)、一个带有光孔的支撑脚(9)匹配，
两个丝杠(18)、一个光杆(17)下端穿过底座(7)上表面分别与三个带轮(15)固定连接，
三个带轮(15)之间通过同步带(16)连接，
步进电机(19)驱动光杆(17)转动。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，水源地检测装置还包括设置于外壳本体上且通过无线模块与客户监控系统连接的温度传感器、TDS传感器、PH值传感器。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111474143A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-31 | 山东省交通规划设计院有限公司 | 岩溶区水环境激光衰减特性试验装置及方法 |
| CN111675359A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-09-18 | 浙江省水利河口研究院 | 应对农村饮水浊度突高的简易自动处理装置及处理方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102929165A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-02-13 | 深圳市汇清科技有限公司 | 一种直饮水设备的控制系统 |
| CN203520153U (zh) * | 2013-11-04 | 2014-04-02 | 安徽大学 | 一种用于鱼缸或水族箱的自动控制装置 |
| CN104175315A (zh) * | 2013-05-28 | 2014-12-03 | 东北大学 | 移动机器人载运的节点自动投放装置 |
| CN205196716U (zh) * | 2015-11-05 | 2016-05-04 | 江西省澳龙农业综合发展有限公司 | 一种水产养殖放料装置 |
| CN205898777U (zh) * | 2016-06-03 | 2017-01-18 | 常州轻工职业技术学院 | 污水治理测试系统 |
| CN206193489U (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-24 | 华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂 | 一种基于环形轨道的智能巡检系统 |
| CN107340377A (zh) * | 2017-09-05 | 2017-11-10 | 无锡尚智诚科技有限公司 | 一种水质监测设备 |
| CN206683682U (zh) * | 2017-04-12 | 2017-11-28 | 复旦大学 | 基于无线传感网络的水环境监测系统 |
| CN206728912U (zh) * | 2017-03-09 | 2017-12-12 | 潍坊科技学院 | 一种水产养殖用全自动放料装置 |
| CN207133274U (zh) * | 2017-06-12 | 2018-03-23 | 江西泓碧环境科技有限公司 | 一种基于物联网技术的带浮体的水质在线监控系统 |
-
2018
- 2018-05-08 CN CN201810428929.2A patent/CN108414718A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102929165A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-02-13 | 深圳市汇清科技有限公司 | 一种直饮水设备的控制系统 |
| CN104175315A (zh) * | 2013-05-28 | 2014-12-03 | 东北大学 | 移动机器人载运的节点自动投放装置 |
| CN203520153U (zh) * | 2013-11-04 | 2014-04-02 | 安徽大学 | 一种用于鱼缸或水族箱的自动控制装置 |
| CN205196716U (zh) * | 2015-11-05 | 2016-05-04 | 江西省澳龙农业综合发展有限公司 | 一种水产养殖放料装置 |
| CN205898777U (zh) * | 2016-06-03 | 2017-01-18 | 常州轻工职业技术学院 | 污水治理测试系统 |
| CN206193489U (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-24 | 华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂 | 一种基于环形轨道的智能巡检系统 |
| CN206728912U (zh) * | 2017-03-09 | 2017-12-12 | 潍坊科技学院 | 一种水产养殖用全自动放料装置 |
| CN206683682U (zh) * | 2017-04-12 | 2017-11-28 | 复旦大学 | 基于无线传感网络的水环境监测系统 |
| CN207133274U (zh) * | 2017-06-12 | 2018-03-23 | 江西泓碧环境科技有限公司 | 一种基于物联网技术的带浮体的水质在线监控系统 |
| CN107340377A (zh) * | 2017-09-05 | 2017-11-10 | 无锡尚智诚科技有限公司 | 一种水质监测设备 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111474143A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-31 | 山东省交通规划设计院有限公司 | 岩溶区水环境激光衰减特性试验装置及方法 |
| CN111675359A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-09-18 | 浙江省水利河口研究院 | 应对农村饮水浊度突高的简易自动处理装置及处理方法 |
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