CN112649583A - 一种水源地水质污染急性预警系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水源地水质污染急性预警系统，包括浮在水面的浮动装置以及安装在浮动装置上的浊度传感器，浮动装置通过柔性件与水底进行固定，浊度传感器位于水面之下，浊度传感器连接有数据处理电路。浮动装置可以随着水的流动方向运动，进而带动安装在浮动装置上的浊度传感器运动，浊度传感器在运动的过程中，检测以柔性件与水底固定点为中心一定范围内的水体的多组检测数据，进而给计算水体的浊度提供较多的数据，以便计算出较为精准的关于该片水域的水体浊度值。信号处理模块和微处理器相互配合对浊度传感器检测到的数据进行处理，以获得水体的浊度值并进行存储，以便用户直接获取到该数据，检测过程较为简短。

Description

一种水源地水质污染急性预警系统

技术领域

本申请涉及污水检测的领域，尤其是涉及一种水源地水质污染急性预警系统。

背景技术

随着人口膨胀和工业化发展， 用水需求增长与水资源短缺的矛盾日益突出，与此同时，紧缺的水资源又受到水污染的严重威胁。常规水质监测的技术手段是水化学分析法，该方法虽然可以较准确地测出多项污染物及其浓度，但有一定的滞后性，水体往往在受到污染后较长一段时间才能被测定。近年来，突发性水污染事件屡屡发生，严重影响到人们的身体健康和经济的可持续发展。突发性水质污染具有瞬时性、影响范围大、破坏力强等特点，常规检测技术对此不能做出及时预警和有效监控，已成为制约水环境有效防治的主要瓶颈。申请号为201110141187.3，名称为“一种鱼类行为的生物水质监测系统及其监测方法”，公开了一种鱼类行为的生物水质监测系统及其监测方法， 通过网状挡鱼板将水槽分为流水缓冲区、 鱼群观测区和过渡调节区，利用摄像机拍摄鱼群的惊醒行为，经过图像处理与数据分析，将得到的平均游动速度、 密集程度等与预先设定的阀值进行比较，判断水质是否被污染。

针对上述中的相关技术，采用水化学分析法和对污染水质敏感的生物检测野外水质被污染的情况，发明人认为存在有检测过程都需要观察一段时间，检测过程比较长的缺陷。

发明内容

为了解决污水检测过程比较长的缺陷，本申请提供一种水源地水质污染急性预警系统。

本申请提供一种水源地水质污染急性预警系统，采用如下的技术方案：

一种水源地水质污染急性预警系统，包括浮在水面的浮动装置以及安装在浮动装置上的浊度传感器，浮动装置通过柔性件与水底进行固定，浊度传感器位于水面之下，浊度传感器连接有数据处理电路，数据处理电路包括：

信号处理模块，与浊度传感器信号连接以将接收到的浊度信号进行模数转化处理并生成浊度处理信号；

微处理器，与信号处理模块连接以根据浊度处理信号生成浊度值。

通过采用上述技术方案，将预警系统放置在水源地的水源头处，水源头一定范围内的水成回旋状流动，通过将浊度传感器固定在浮动装置上，并通过柔性件将浮动装置与水底固定，柔性件具有一定的伸展性，以使得浮动装置可以随着水的流动方向运动，进而带动安装在浮动装置上的浊度传感器运动，浊度传感器在运动的过程中，检测以柔性件与水底固定点为中心一定范围内的水体的多组检测数据，进而给计算水体的浊度提供较多的数据，以便计算出较为精准的关于该片水域的水体浊度值。信号处理模块和微处理器相互配合对浊度传感器检测到的数据进行处理，以获得水体的浊度值并进行存储，以便用户直接获取到该数据，检测过程较为简短。

优选的，浮动装置包括浮球和伸缩弹簧，伸缩弹簧与浮球固定连接，浮球具有一定的重量，浊度传感器与伸缩弹簧固定连接。

通过采用上述技术方案，浮球在水浮力的作用下始终浮动在水中，通过将伸缩弹簧固定在浮球上，伸缩弹簧本身具有可伸缩性，因此，在水流的作用下，伸缩弹簧随着水流的方向在水中进行移动，进而获取一定水平内的水体浊度值；同时，随着水平面的升高和降低，浊度传感器还可以测量不同深度位置处的水体的浊度值，进而获得该区域内水体较为全面的数据，进而提高了最终获得浊度值的精度。通过设置浮球具有一定的重量，以使得浮球在水运动的过程中，浮球的运动速度较水体的流速慢，以给浊度传感器足够的反应时间，以便浊度传感器对水体进行检测。

优选的，浮球上安装有加热装置和检测水体温度的温度检测装置，数据处理电路包括温度处理模块，加热装置和温度检测装置分别与温度处理模块连接，温度处理模块设有温度基准值并在浊度传感器附件水温低于温度基准值时，控制加热装置将浊度传感器附近的水体加热至预设温度。

通过采用上述技术方案，温度检测装置用于检测浊度传感器附近的温度，并将检测到的数据传输至温度处理模块处，温度处理模块根据预设的温度基准值来判断当前水体的温度是否为浊度传感器用最佳的检测温度，若检测到浊度传感器周围水体的温度低于预设基准值时，温度处理模块控制加热装置将浊度传感器周围的水体加热至预设基准值，进而降低浊度传感器检测精度受温度的影响，提高了浊度传感器获取数据的准确性。

优选的，所述加热装置包括电源和固定在浊度传感器外周的电热丝，电热丝与电源连接，电源与微处理器连接。

通过采用上述技术方案，电源给电热丝供电，电源在接收到温度处理模块发送的给水体加热的信号时，电源执行动作，对电热丝通电，电热丝得电发热，进而使得浊度检测模块附近的水体温度升高。

优选的，将获取的水体的温度信号进行转化后生成温度信号x，计算浊度传感器所需最佳测量温度与温度信号X之间的温度差值Y，将温度差值转换成电热丝的发热温度Y。

通过采用上述技术方案，通过严格计算温度信号X和最佳测量温度之间的温度差值Y，通过将计算得出的温度差值Y转换成电热丝的发热温度Y，以精准的根据水体实质的情况控制对水体的加热温度，进而降低温度过低或者是过高是对浊度传感器造成的影响。

优选的，数据处理电路还包括电压获取模块，电压获取模块与微处理器连接，电压获取模块获取浊度传感器的电压值，微处理器读取电压值并将获取的电压值与电压基准值进行比较，以在所获取的电压值小于电压基准值时向电源传输指令以增大电热丝的发热功率。

通过采用上述技术方案，浊度传感器在使用的过程中，其电压的大小会受到环境温度的影响，特别是在水温较低时，会使浊度传感器得检测精度下降，因此，通过检测浊度传感器的电压值，通过判断电压值与电压基准值之间的差值以获知浊度传感器受到的影响，进而通过电热丝加热浊度传感器附近水体温度的方式，来降低水温对温度传感器造成的影响，以使得获得的数据更加的准确，以便对水体的受污染的情况得出准确的结论。

优选的，电热丝固定子在浊度传感器运动轨迹的前方。

通过采用上述技术方案，固定在浊度传感器运动前方的电热丝可以预想对水体先进行加热，以在浊度传感器经过时，浊度传感器附近的水体温度均比较适宜，进而使得浊度传感器获得较为准确的数据。

优选的，温度检测装置固定连接有定位器，定位器与微处理器信号连接。

通过采用上述技术方案，通过在温度检测装置上安装定位器，以使得在温度检测装置检测到某个区域的温度低于温度基准值时，定位器对该位置进行定位，以使得微处理在接收到定位器的对温度较低的位置的定位信息时，控制电源对电热丝对该位置的加热温度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.将预警系统放置在水源地的水源头处，水源头一定范围内的水成回旋状流动，通过将浊度传感器固定在浮动装置上，并通过柔性件将浮动装置与水底固定，柔性件具有一定的伸展性，以使得浮动装置可以随着水的流动方向运动，进而带动安装在浮动装置上的浊度传感器运动，浊度传感器在运动的过程中，检测以柔性件与水底固定点为中心一定范围内的水体的多组检测数据，进而给计算水体的浊度提供较多的数据，以便计算出较为精准的关于该片水域的水体浊度值。信号处理模块和微处理器相互配合对浊度传感器检测到的数据进行处理，以获得水体的浊度值并进行存储，以便用户直接获取到该数据，检测过程较为简短；

2.电源给电热丝供电，电源在接收到温度处理模块发送的给水体加热的信号时，电源执行动作，对电热丝通电，电热丝得电发热，进而使得浊度检测模块附近的水体温度升高；

3.浊度传感器在使用的过程中，其电压的大小会受到环境温度的影响，特别是在水温较低时，会使浊度传感器得检测精度下降，因此，通过检测浊度传感器的电压值，通过判断电压值与电压基准值之间的差值以获知浊度传感器受到的影响，进而通过电热丝加热浊度传感器附近水体温度的方式，来降低水温对温度传感器造成的影响，以使得获得的数据更加的准确，以便对水体的受污染的情况得出准确的结论。

附图说明

图1是本申请一实施例的整体结构示意图；

图2是本申请一实施例中组成数据处理电路各模块的逻辑框图。

附图标记说明：1、浮动装置；11、浮球；12、固定杆；13、伸缩弹簧；2、浊度传感器；3、弹性绳；4、电热丝。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种水源地水质污染急性预警系统。参照图1，水源地水质污染急性预警系统包括浮于水面的浮动装置1以及安装在浮动转动上的浊度传感器2，浮动装置1通过柔性件与水底进行固定，浊度传感器2位于水面之下。位于水面之下的浊度传感器2在浮动装置1的作用下对水体进行检测以获得水体的浊度值。

参照图1，在本实施例中，浮动装置1包括浮球11和伸缩弹簧13，浮球11的内圈固定连接有固定杆12，伸缩弹簧13的一端与固定杆12固定连接，伸缩弹簧13的另一端朝远离固定杆12的方向延伸，浊度传感器2固定在伸缩弹簧13远离固定杆12的一端，浊度传感器2在伸缩弹簧13和浮球11的作用下，随着水的回旋流动方向运动。浮球11具有一定的重量，以使得浮球11的运动速度小于水流动的速度，以便浊度传感器2检测水体。

参照图1，在其他实施方式中，浮动装置1还可以包括固定在浮球11上的充气装置，通过充气装置给浮球11充气或者是放气，以实现浮球11在水深度方向的移动，或者在浮球11上安装注水装置，通过向浮球11内注水，以实现浮球11位置的变化。

参照图1，在本实施例中，柔性件为弹性绳3，水底下打入地层固定有锚固杆弹性绳3的一端与锚固杆固定连接，弹性绳3的另一端与固定杆12固定连接。在其他实施方式中，柔性件还可以是拉绳等不限制浮球11活动的柔性件均可。

参照图2，浊度传感器2连接有数据处理电路，数据处理电路包括与浊度传感器2信号连接以将接收到的浊度信号进行模数转化处理并生成浊度处理信号的信号处理模块、与信号处理模块连接以根据浊度处理信号生成浊度值的微处理器。微处理器和信号处理模块相互配合以实现对水质浊度的检测。

参照图2，浮球11上安装有温度检测装置，数据模块电路包括温度处理模块，温度处理模块分别与温度检测装置、微处理器连接，温度检测装置用于检测浊度传感器2周围的温度并将检测到的数据发送至温度处理模块，温度处理模块对接收到的温度数据进行处理并将处理后的结果反馈至微处理器。

参照图2，温度检测装置包括温度传感器，温度传感器固定在伸缩弹簧13上并位于浊度传感器2的前方，温度传感器先探测水的温度，然后将信号传输至微处理器，微处理器对该信号进行处理，然后控制加热装置对浊度传感器2附近的水温进行加热。

参照图2，温度传感器上安装有定位器，定位器与微处理器连接。温度传感器在检测到低于温度基准值的位置点时，微处理器接收到该低于基准值的温度时，微处理器向定位器发送信号，以触发定位器向微处理器传输信号，以使得微处理器对改点位置进行标记，定位器向微处理器发送的为具体地理坐标信号。

参照图2，在本实施例中，加热装置包括电热丝4和电源，电热丝4与电源连接，电源与微处理器连接，电热丝4与浊度传感器2固定连接，电热丝4位于浊度传感器2的运动前方，电热丝4设置有若干根，若干电热丝4绕浊度传感器2的外周设置，浊度传感器2的光度获取镜头露出在两根电热丝4之间。电源在接收到微处理器的指示信号后，控制对电热丝4的供电功率以及时长，配合定位器给到的定位，以在不同的温度区域控制加热丝的发热功率相应的变化，以使得浊度传感器2保持在最佳的温度下进行检测。例如，在A点检测到温度为15°C（温度基准值为20°C），温度传感器将信号传输至温度处理模块，温度处理模块将处理后的信号传输至微处理器，微处理器控制电源对加热丝输出的供电电压，进而控制对浊度传感器2附近的水体升温至20°C。微处理器接收到定位传感器发送的B点的温度为14°C，微处理器计算当前浊度传感器2到B点处所需时间，控制电源预设加热丝加热指令，以在浊度传感器2到达时，B点附近的温度以已经升温至20°C。

参照图2，将获取的水体的温度信号进行转化后生成温度信号x，计算浊度传感器2所需最佳测量温度与温度信号X之间的温度差值Y，将温度差值转换成电热丝4的发热温度Y。不同的地区或者是区域其水温会不一样，因此，通过获取水体的温度进而得出具体的加热数值，以便控制电热丝4的加热温度。

参照图2，数据处理电路还包括电压获取模块，电压获取模块与微处理器连接，电压获取模块获取浊度传感器2的电压值，微处理器读取电压值并将获取的电压值与电压基准值进行比较，以在所获取的电压值小于电压基准值时向电源传输指令以对浊度传感器2进行电压补偿。例如，浊度传感器2的预设标准工作电压为12V，但是因为生产质量以及使用时间的影响，以至于浊度传感器2内部供电源实际输出电压只有10V或者是不稳定的状态，因此通过获取当前浊度传感器2的电压值，然后计算出当前电压值和电压阈值之间的差值，以得出所需补偿的电压。如，微控制器获取到浊度传感器2当前的电压为10V，那微控制器计算获得的结果是需要向浊度传感器2补充2V的电压，微控制器向电源发送指令，以使得电源向浊度传感器2补充2V电压。

本申请实施例一种水源地水质污染急性预警系统的实施原理为：

在检测前，先将浮球11通过弹性绳3固定在水面，浊度传感器2位于水下，浊度传感器2随着水的回旋流动而运动，浊度传感器2在移动的过程中对所到的位置进行浊度检测，并将检测到的数据传输至信号处理模块处进行处理；微处理器计算根据所获取到的数据计算出水体的浊度信号。在浊度传感器2运动的同时，温度传感器检测浊度传感器2周围水体的温度，并将检测到的数据传输至温度处理模块处，微处理器对所获取的温度信号进行处理，以计算出温度信号与温度基准值之间的差值，在温度信号小于温度基准值时，根据所计算的温度差值向电源发送指令，以使得电源控制电热丝4加热的温度（为了是电热丝4可以较快升温，可以使电热丝4处于预加热状态），以对水体的温度进行补偿，以使得温度处于最佳状态，提高了浊度传感器2检测数据的精度。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水源地水质污染急性预警系统，其特征在于：包括浮在水面的浮动装置(1)以及安装在浮动装置(1)上的浊度传感器(2)，浮动装置(1)通过柔性件与水底进行固定，浊度传感器(2)位于水面之下，浊度传感器(2)连接有数据处理电路，数据处理电路包括：

信号处理模块，与浊度传感器(2)信号连接以将接收到的浊度信号进行模数转化处理并生成浊度处理信号；

微处理器，与信号处理模块连接以根据浊度处理信号生成浊度值。

2.根据权利要求1所述的一种水源地水质污染急性预警系统，其特征在于：浮动装置(1)包括浮球(11)和伸缩弹簧(13)，伸缩弹簧(13)与浮球(11)固定连接，浮球(11)具有一定的重量，浊度传感器(2)与伸缩弹簧(13)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种水源地水质污染急性预警系统，其特征在于：浮球(11)上安装有加热装置和检测水体温度的温度检测装置，数据处理电路包括温度处理模块，加热装置和温度检测装置分别与温度处理模块连接，温度处理模块设有温度基准值并在浊度传感器(2)附件水温低于温度基准值时，控制加热装置将浊度传感器(2)附近的水体加热至预设温度。

4.根据权利要求3所述的一种水源地水质污染急性预警系统，其特征在于：所述加热装置包括电源和固定在浊度传感器(2)外周的电热丝(4)，电热丝(4)与电源连接，电源与微处理器连接。

5.根据权利要求4所述的一种水源地水质污染急性预警系统，其特征在于：将获取的水体的温度信号进行转化后生成温度信号x，计算浊度传感器(2)所需最佳测量温度与温度信号X之间的温度差值Y，将温度差值转换成电热丝(4)的发热温度Y。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种水源地水质污染急性预警系统，其特征在于：数据处理电路还包括电压获取模块，电压获取模块与微处理器连接，电压获取模块获取浊度传感器(2)的电压值，微处理器读取电压值并将获取的电压值与电压基准值进行比较，以在所获取的电压值小于电压基准值时向电源传输指令以增大电热丝(4)的发热功率。

7.根据权利要求4所述的一种水源地水质污染急性预警系统，其特征在于：电热丝(4)固定子在浊度传感器(2)运动轨迹的前方。

8.根据权利要求3所述的一种水源地水质污染急性预警系统，其特征在于：温度检测装置固定连接有定位器，定位器与微处理器信号连接。

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