CN109297922A - 含有蓝藻水质的监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水质监测系统技术领域，且公开了含有蓝藻水质的监测系统，包括水样采集模块、信息采集模块、水样分析模块、信息分析模块和显示模块，所述水样采集模块包括水样采集平台，所述水样采集平台漂浮在水面上，所述水样采集平台的底部设置有若干船锚，所述水样采集平台的上表面固定连接有抽水装置，所述抽水装置的进水端连接有第一水管，所述第一水管的底端延伸入水中，且固定连接有过滤网，所述抽水装置的出水端通过第二水管连接有储水箱，所述储水箱的顶部固定连接有清洁装置及清洁装置一侧的控制器，所述水样分析模块包括红外光谱仪、光纤、探头和取样管。该含有蓝藻水质的监测系统，可以对水体中蓝藻含量进行监测和预测蓝藻爆发几率。
Description
技术领域
本发明涉及水质监测系统技术领域，具体为含有蓝藻水质的监测系统。
背景技术
蓝藻，又名蓝绿藻(blue—green algae)，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a，但不含叶绿体(区别于真核生物的藻类)、能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物。至今已有120多种蓝细菌具有固氮能力，特别是与满江红鱼腥蓝细菌(Anabaena azollae)共生的水生蕨类满江红，是一种良好的绿肥。在一些营养丰富的水体中，有些蓝藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，称为“水华”，大规模的蓝藻爆发，被称为“绿潮”（和海洋发生的赤潮对应）。绿潮引起水质恶化，严重时耗尽水中氧气而造成鱼类的死亡。更为严重的是，蓝藻中有些种类（如微囊藻）还会产生微囊藻毒素（microcystins，简称MCs），大约50%的绿潮中含有大量MCs。MCs除了直接对鱼类、人畜产生毒害之外，也是肝癌的重要诱因。
由于蓝藻爆发具有严重的危害性，因此需要对含有蓝藻的水质进行监测，对水体内蓝藻的含量进行分析和记录，预测蓝藻爆发的几率，使人们能够做到防患于未然，减少蓝藻爆发对社会所带来的危害，现有技术中，还没有用于检测蓝藻含量的水体监测系统，因此无法及时了解水体中蓝藻的含量，对于蓝藻爆发也没有及时预知的途径。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了含有蓝藻水质的监测系统，具备对水体中蓝藻含量进行监测和预测蓝藻爆发几率等优点，解决了无法及时了解水体中蓝藻的含量，对于蓝藻爆发也没有及时预知途径的问题。
（二）技术方案
1．为实现对水体中蓝藻含量进行监测和预测蓝藻爆发几率的目的，本发明提供如下技术方案：含有蓝藻水质的监测系统，包括水样采集模块、信息采集模块、水样分析模块、信息分析模块和显示模块，所述水样采集模块包括水样采集平台，所述水样采集平台漂浮在水面上，所述水样采集平台的底部设置有若干船锚，所述水样采集平台的上表面固定连接有抽水装置，所述抽水装置的进水端连接有第一水管，所述第一水管的底端延伸入水中，且固定连接有过滤网，所述抽水装置的出水端通过第二水管连接有储水箱，所述储水箱的顶部固定连接有清洁装置及清洁装置一侧的控制器，所述水样分析模块包括红外光谱仪、光纤、探头和取样管，所述取样管与储水箱相连通，所述取样管上设置有电磁阀，所述电磁阀通过导线与控制器电性连接，所述信息采集模块包括网上信息采集模块和水体信息采集模块，所述信息采集模块、水样分析模块与信息分析模块信号连接，所述信息分析模块包括历年水文信息单元、天气预测单元和蓝藻信息单元，所述显示模块与信息分析模块信号连接，所述显示模块包括用于显示信息的用户终端。
优选的，所述水样采集平台的上表面还固定连接有定位装置，所述定位装置包括定位芯片和第一无线通信模块，所述定位芯片为GPS定位芯片或北斗定位芯片中的一种，所述第一无线通信模块为4G通信模块、5G通信模块或GPRS通信模块中的一种。
优选的，所述抽水装置包括第一水泵，第一水泵固定连接在水样采集平台的上表面，所述第一水泵的进水端与第一水管相连通，所述第一水泵的出水端与第二水管相连通，所述第一水管为波纹软管，所述过滤网的规格为目，所述第一水泵通过导线与控制器电性连接。
优选的，所述清洁装置包括第二水泵，第二水泵固定连接在储水箱的上表面，所述第二水泵的出水端延伸至储水箱的内部，且固定连通有喷头，所述第二水泵的进水端通过第三水管固定连通有纯水桶，所述纯水桶固定连接在水样采集平台的上表面，所述第二水泵通过导线与控制器电性连接。
优选的，所述控制器为基于STM32F103ZGT6的PLC单片机，所述控制器中还包括用于传递信息的第二无线通信模块，所述控制器通过第二无线通信模块与信息分析模块信号连接。
优选的，所述水体信息采集模块包括水流传感器、水温传感器和pH传感器，所述水流传感器、水温传感器和pH传感器分别固定连接在水样采集平台的底部，所述水流传感器、水温传感器和pH传感器分别用于检测水流的速度、水温以及水体的pH，所述水流传感器、水温传感器和pH传感器均通过信号线与控制器电性连接。
优选的，所述用户终端为笔记本电脑、台式电脑或平板电脑中的一种。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了含有蓝藻水质的监测系统，具备以下有益效果：
1、该含有蓝藻水质的监测系统，通过在水面上设置水样采集平台，并将水样分析模块设置在水样采集平台，可以实现直接在水面上进行实时取样并进行现场分析，而不需要将样品运送到实验室进行分析，其分析结果更接近于实际状况，通过设置红外光谱仪，可以通过光谱分析方法监测水质参数，其具有迅速、简便、无需化学试剂、多组分同时测定的优点，可以实现自动检测、无需人工操作的功能，通过设置网上信息采集模块，可以在网上收集该水域以前蓝藻爆发的时间及其爆发时的水文信息和天气信息，利用水体信息采集模块，可以对当前水域的水流速度、水温以及水体的pH进行信息采集，将信息采集模块所采集到的信息和水样分析模块的分析结果发送到信息分析模块,然后由信息分析模块分析当前水域的水文信息、周围环境的天气信息和蓝藻含量信息，并判断蓝藻爆发的几率，同时将分析结果显示在显示模块中的用户终端上。
附图说明
图1为本发明提出的含有蓝藻水质的监测系统的流程图；
图2为本发明提出的含有蓝藻水质的监测系统的水样采集平台的结构示意图。
图中：1水样采集平台、2船锚、3抽水装置、4第一水管、5储水箱、6清洁装置、7控制器、8红外光谱仪、9取样管、10定位装置、11纯水桶、12水流传感器、13水温传感器、14 pH传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2，含有蓝藻水质的监测系统，包括水样采集模块、信息采集模块、水样分析模块、信息分析模块和显示模块，所述水样采集模块包括水样采集平台1，所述水样采集平台1漂浮在水面上，所述水样采集平台1的底部设置有若干船锚2，船锚2包括锚链、锚柄以及锚爪，锚链固定于锚柄一端，锚爪固定于锚柄另一端，锚链的顶端固定连接在水样采集平台1的底部，船锚2可以通过锚爪将水样采集平台1锚定在水中，所述水样采集平台1的上表面固定连接有抽水装置3，所述抽水装置3的进水端连接有第一水管4，所述第一水管4的底端延伸入水中，且固定连接有过滤网，所述抽水装置3的出水端通过第二水管连接有储水箱5，所述储水箱5的顶部固定连接有清洁装置6及清洁装置6一侧的控制器7，所述水样分析模块包括红外光谱仪8、光纤、探头和取样管9，红外光谱仪8通过光纤与探头相连接，探头安装在取样管9上，红外光谱仪8通过信号线与控制器7信号连接，红外光谱仪8利用光谱分析方法监测水质参数，可以对水体中的氮、磷含量进行分析，还可以对蓝藻的含量进行分析，其具有迅速、简便、无需化学试剂、多组分同时测定的优点，可以实现自动检测、无需人工操作的功能，红外光谱仪8可以将分析结构传送至控制器7，并由控制器7发送到信息分析模块，所述取样管9与储水箱5相连通，所述取样管9上设置有电磁阀，所述电磁阀通过导线与控制器7电性连接，所述信息采集模块包括网上信息采集模块和水体信息采集模块，所述信息采集模块、水样分析模块与信息分析模块信号连接，所述信息分析模块包括历年水文信息单元、天气预测单元和蓝藻信息单元，可以通过分析水文信息、天气信息和蓝藻信息，预测蓝藻爆发的几率，便于人们提前做好防范准备，所述显示模块与信息分析模块信号连接，所述显示模块包括用于显示信息的用户终端。
所述水样采集平台1的上表面还固定连接有定位装置10，所述定位装置10包括定位芯片和第一无线通信模块，所述定位芯片为GPS定位芯片或北斗定位芯片中的一种，所述第一无线通信模块为4G通信模块、5G通信模块或GPRS通信模块中的一种，定位芯片可以反馈水样采集平台1所处的地理位置，使人们清楚当前水体中的水质信息。
所述抽水装置3包括第一水泵，第一水泵固定连接在水样采集平台1的上表面，所述第一水泵的进水端与第一水管4相连通，所述第一水泵的出水端与第二水管相连通，所述第一水管4为波纹软管，从而使第一水管4可以伸入水中，所述过滤网的规格为4目，过滤网可以拦下体积较大的杂质，而不会阻拦蓝藻进入到储水箱5，所述第一水泵通过导线与控制器7电性连接。
所述清洁装置6包括第二水泵，第二水泵固定连接在储水箱5的上表面，所述第二水泵的出水端延伸至储水箱5的内部，且固定连通有喷头，所述第二水泵的进水端通过第三水管固定连通有纯水桶11，所述纯水桶11固定连接在水样采集平台1的上表面，所述第二水泵通过导线与控制器7电性连接，当水样分析结束之后，需要对储水箱5进行清理，此时由控制器7控制第二水泵从纯水桶11中抽取纯水，高压的水流通过喷头，对储水箱5的内部进行冲洗清理，可以将储水箱5的内部清理干净，避免残留的水样影响下一次的检测。
所述控制器7为基于STM32F103ZGT6的PLC单片机，所述控制器7中还包括用于传递信息的第二无线通信模块，所述控制器7通过第二无线通信模块与信息分析模块信号连接，第二无线通信模块与第一无线通信模块的结构相同。
水体信息采集模块包括水流传感器12、水温传感器13和pH传感器14，所述水流传感器12、水温传感器13和pH传感器14分别固定连接在水样采集平台1的底部，所述水流传感器12、水温传感器13和pH传感器14分别用于检测水流的速度、水温以及水体的pH，所述水流传感器12、水温传感器13和pH传感器14均通过信号线与控制器7电性连接。
所述用户终端为笔记本电脑、台式电脑或平板电脑中的一种。
综上所述，通过在水面上设置水样采集平台1，并将水样分析模块设置在水样采集平台1上，可以实现直接在水面上进行实时取样并进行现场分析，而不需要将样品运送到实验室进行分析，其分析结果更接近于实际状况，通过设置红外光谱仪8，可以通过光谱分析方法监测水质参数，其具有迅速、简便、无需化学试剂、多组分同时测定的优点，可以实现自动检测、无需人工操作的功能，通过设置网上信息采集模块，可以在网上收集该水域以前蓝藻爆发的时间及其爆发时的水文信息和天气信息，利用水体信息采集模块，通过其中的水流传感器12、水温传感器13和pH传感器14，可以对当前水域的水流速度、水温以及水体的pH进行信息采集，利用第一无线通信模块和第二无线通信模块，将信息采集模块所采集到的信息和水样分析模块的分析结果发送到信息分析模块,然后由信息分析模块分析当前水域的水文信息、周围环境的天气信息和蓝藻含量信息，并判断蓝藻爆发的几率，同时将分析结果显示在显示模块中的用户终端上。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.含有蓝藻水质的监测系统，包括水样采集模块、信息采集模块、水样分析模块、信息分析模块和显示模块，其特征在于：所述水样采集模块包括水样采集平台（1），所述水样采集平台（1）漂浮在水面上，所述水样采集平台（1）的底部设置有若干船锚（2），所述水样采集平台（1）的上表面固定连接有抽水装置（3），所述抽水装置（3）的进水端连接有第一水管（4），所述第一水管（4）的底端延伸入水中，且固定连接有过滤网，所述抽水装置（3）的出水端通过第二水管连接有储水箱（5），所述储水箱（5）的顶部固定连接有清洁装置（6）及清洁装置（6）一侧的控制器（7），所述水样分析模块包括红外光谱仪（8）、光纤、探头和取样管（9），所述取样管（9）与储水箱（5）相连通，所述取样管（9）上设置有电磁阀，所述电磁阀通过导线与控制器（7）电性连接，所述信息采集模块包括网上信息采集模块和水体信息采集模块，所述信息采集模块、水样分析模块与信息分析模块信号连接，所述信息分析模块包括历年水文信息单元、天气预测单元和蓝藻信息单元，所述显示模块与信息分析模块信号连接，所述显示模块包括用于显示信息的用户终端。
2.根据权利要求1所述的含有蓝藻水质的监测系统，其特征在于：所述水样采集平台（1）的上表面还固定连接有定位装置（10），所述定位装置（10）包括定位芯片和第一无线通信模块，所述定位芯片为GPS定位芯片或北斗定位芯片中的一种，所述第一无线通信模块为4G通信模块、5G通信模块或GPRS通信模块中的一种。
3.根据权利要求1所述的含有蓝藻水质的监测系统，其特征在于：所述抽水装置（3）包括第一水泵，第一水泵固定连接在水样采集平台（1）的上表面，所述第一水泵的进水端与第一水管（4）相连通，所述第一水泵的出水端与第二水管相连通，所述第一水管（4）为波纹软管，所述过滤网的规格为4目，所述第一水泵通过导线与控制器（7）电性连接。
4.根据权利要求1所述的含有蓝藻水质的监测系统，其特征在于：所述清洁装置（6）包括第二水泵，第二水泵固定连接在储水箱（5）的上表面，所述第二水泵的出水端延伸至储水箱（5）的内部，且固定连通有喷头，所述第二水泵的进水端通过第三水管固定连通有纯水桶（11），所述纯水桶（11）固定连接在水样采集平台（1）的上表面，所述第二水泵通过导线与控制器（7）电性连接。
5.根据权利要求1所述的含有蓝藻水质的监测系统，其特征在于：所述控制器（7）为基于STM32F103ZGT6的PLC单片机，所述控制器（7）中还包括用于传递信息的第二无线通信模块，所述控制器（7）通过第二无线通信模块与信息分析模块信号连接。
6.根据权利要求1所述的含有蓝藻水质的监测系统，其特征在于：所述水体信息采集模块包括水流传感器（12）、水温传感器（13）和pH传感器（14），所述水流传感器（12）、水温传感器（13）和pH传感器（14）分别固定连接在水样采集平台（1）的底部，所述水流传感器（12）、水温传感器（13）和pH传感器（14）分别用于检测水流的速度、水温以及水体的pH，所述水流传感器（12）、水温传感器（13）和pH传感器（14）均通过信号线与控制器（7）电性连接。
7.根据权利要求1所述的含有蓝藻水质的监测系统，其特征在于：所述用户终端为笔记本电脑、台式电脑或平板电脑中的一种。
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