CN114280257A - 滩涂盐碱水田头塘养殖水体检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种滩涂盐碱水田头塘养殖水体检测仪,包括气压泵、第一微波头、第二微波头、第一线路板、第二线路板、平板电脑、第一角度传感器、第二角度传感器、长挑管、潜水管、调节柄、伺服电机、主动齿轮、从动齿轮、传感组、前置处理板、喷气口和分流鳍,第一微波头、长挑管内腔和第二微波头构成通信传输机构,伺服电机、主轴、主动齿轮、从动齿轮、轴销和轴套构成弯折机构,检测头、传感组、前置处理板和平板电脑构成测量机构,气压泵、嵌线软管、阀门、喷气口和分流鳍构成清洗机构,护罩及其扇形片构成保护机构,本检测仪具有一定的智能化程度,能够改变和自动测量传感组的离岸距离和潜水深度。
Description
技术领域
本发明涉及养殖池水体质量的检测设备,尤其涉及一种滩涂盐碱水田头塘养殖水体检测仪,属于水产养殖技术领域。
背景技术
滩涂水产养殖根据水产品的品种分为淡水养殖和海水养殖,对于淡水养殖,要注重地处滩涂具有盐碱成分的土壤对养殖池水体进行渗透引起的局部盐度加重问题,对于海水养殖,要注重雨水对养殖池海水盐度的稀释问题,无论是淡水养殖还是海水养殖,不同地区、不同季节和不同时段其养殖池内的水体温度、盐度、酸碱度等都不尽相同,养殖池中水体的溶氧量和氨氮浓度也会随着养殖时间、养殖密度、养殖方法的变化而变化,养殖池中这些水体指标的变动直接关系到水产品的养殖效果,为此,淡水养殖池和海水养殖池都需要根据具体情况对水体质量指标进行检测。
水体质量检测可分为固定设备检测和流动设备检测,由于我国沿海滩涂地域辽阔,养殖池的数量非常巨大,如果所有养殖池都采用固定设备检测,则传感器和检测设备的投入成本非常巨大,为此,比较经济的检测方法是流动检测。目前流动检测的技术方案比较多,智能化程度也很高,有手持便携式、拉杆伸长式、撑架潜杆式、浮盆牵索式、弋船移动式等等,有的还采用了自动取水测量和卫星定位技术,以便对养殖池的不同位置、不同离岸距离、不同池水深度的水体全面地进行测量,这些方案的特点各有千秋,有的过于简单,离岸距离较短,潜水深度不够;有的操作复杂,劳动强度较大;有的设备成本较大,运行费用较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有一定的智能化,设备成本适中,能够改变和自动测量传感组的离岸距离和潜水深度,能对养殖池的不同位置、不同深度水体进行测量的滩涂盐碱水田头塘养殖水体检测仪。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的:本检测仪包括气压泵3、嵌线软管4、第一微波头5、尾管6、阀门7、气咀插座8、调节柄9、第一线路板10、平板电脑17、夹件23、第一角度传感器24、长挑管25、第二微波头26、第二角度传感器27、轴套30、轴销31、主动齿轮32、主轴33、伺服电机34、从动齿轮35、第二线路板37、潜水管38、检测头40、前置处理板41、传感组42、喷气口43、分流鳍44、护罩45和扇形片46。
第一微波头5、长挑管25内腔和第二微波头26构成通信传输机构,伺服电机34、主轴33、主动齿轮32、从动齿轮35、轴销31和轴套30构成弯折机构,检测头40、传感组42、前置处理板41和平板电脑17构成测量机构,气压泵3、嵌线软管4、阀门7、喷气口43和分流鳍44构成清洗机构,护罩45及其扇形片46构成保护机构。
夹件23的空腔中心设有第一微波头5,空腔边沿设有第一角度传感器24,第一线路板10上包括微波通信电路、微波测距电路、角度编码电路和数据接口电路,其中微波通信电路包括微波发送电路和微波接收电路,微波通信电路的一端通过导线与第一微波头5连接,微波通信电路的另一端和第一角度传感器24的输出端均与数据接口电路的一端连接,调节柄9的转动部分协助角度编码电路进行角度编码,第二线路板37上包括微波通信电路、测距回答电路、角度解码电路、电机驱动电路和传感信号接收电路,一个轴销31内设有第二角度传感器27,长挑管25与潜水管38的连接处设有第二微波头26,第二微波头26通过导线与第二线路板37的通信端连接。
长挑管为多节可伸缩的具有弹性的鱼竿型磷铜管,长挑管25的内腔作为微波的波导管,通过其金属内腔的传输和内壁的反射,实现第一微波头5和第二微波头26之间的管内双向通信,双向通信包括三种信号,且时分复用:
一是传输传感信号,传感组42的传感信号通过第一微波头5和第二微波头26的通信传输给第一线路板10,以传递给平板电脑17,对水质数据进行汇总、处理和分析。
二是传输角度信号,第一线路板10上角度编码电路产生的角度编码信号,通过第一微波头5和第二微波头26的通信传输给第二线路板37,以控制伺服电机34、主动齿轮32和从动齿轮35的转动,进而改变整潜水管38的角度。
三是距离测量信号,由第一线路板10上的微波测距电路给第一微波头5提供一个脉冲信号,脉冲信号到达第二微波头26后被其接收,由第二线路板37上的测距回答电路给第二微波头26提供一个回答信号,回答信号到达第一微波头5后被其接收,由微波测距电路进行处理和计算,根据微波波速和时差得到微波的来回距离,从而获得长挑管25的弧长数据,结合潜水管38的垂角和长度,推算出传感组42的离岸距离,通过控制调节柄9的转动部分,调整潜水管38的倾斜角度即垂角,可调整传感组42的潜水深度,从而获得不同离岸距离、不同池水深度的水体质量数据。
由于采用上述技术方案,本发明所具有的优点和积极效果是:本检测仪具有一定的智能化程度,投入成本适中,能够改变和自动测量传感组的离岸距离和池水深度,即能够对池塘的不同位置、不同深度的水体质量进行检测。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,本发明有如下5幅附图:
图1是本检测仪的总体结构图,
图2是本检测仪长挑管和潜水管的角度示意图,
图3是本检测仪第一微波头和第一线路板的位置图,
图4是本检测仪检测头的结构图,
图5是本检测仪齿轮箱的结构图。
附图中所标各数字分别表示如下:
1.三脚架,2.外置电池,3.气压泵,4.嵌线软管,5.第一微波头,6.尾管,7.阀门,8.气咀插座,9.调节柄,10.第一线路板,11.数据线,12.第一铰链,13.数据口,14.撑杆,15.帽檐,16.遮阳罩,17.平板电脑,18.托片,19.撑板,20.第二铰链,21.托板,22.锁钮,23.夹件,24.第一角度传感器,25.长挑管,26.第二微波头,27.第二角度传感器,28.浮筒,29.内置电池,30.轴套,31.轴销,32.主动齿轮,33.主轴,34.伺服电机,35.从动齿轮,36.齿轮箱,37.第二线路板,38.潜水管,39.内嵌线,40.检测头,41.前置处理板,42.传感组,43.喷气口,44.分流鳍,45.护罩,46.扇形片,A1.垂角,A2.垂角,D.水深,L1.长挑管弧长,L2.潜水管长度,S1.第一间距,S2.第二间距。
具体实施方式
1.根据图1至图5,本检测仪包括三脚架1、外置电池2、气压泵3、嵌线软管4、第一微波头5、尾管6、阀门7、气咀插座8、调节柄9、第一线路板10、数据线11、第一铰链12、数据口13、撑杆14、帽檐15、遮阳罩16、平板电脑17、托片18、撑板19、第二铰链20、托板21、锁钮22、夹件23、第一角度传感器24、长挑管25、第二微波头26、第二角度传感器27、浮筒28、内置电池29、轴套30、轴销31、主动齿轮32、主轴33、伺服电机34、从动齿轮35、齿轮箱36、第二线路板37、潜水管38、内嵌线39、检测头40、前置处理板41、传感组42、喷气口43、分流鳍44、护罩45和扇形片46。
2.第一微波头5、长挑管25的内腔和第二微波头26构成通信传输机构,伺服电机34、主轴33、主动齿轮32、从动齿轮35、轴销31和轴套30构成弯折机构,检测头40、前置处理板41和传感组42构成测量机构,气压泵3、嵌线软管4、阀门7、喷气口43和分流鳍44构成清洗机构,护罩45及其扇形片46构成保护机构。
3.根据图3,三脚架1顶部设有可卸的托板21,托板21通过锁钮22固定在三脚架1上,托板21上分别设有平板电脑17和撑板19,平板电脑17的一角通过第一铰链12与托板21连接,撑板19底边通过第二铰链20与托板21连接,平板电脑17的液晶面朝外,平板电脑17的背面粘有托片18,平板电脑17通过托片18和撑板19撑为斜放,托板21上设有与撑板19形状和大小相同的开口,撑板19设有与托片18形状和大小相同的缺口,使检测仪不用时可将平板电脑17和撑板19放平,此时,撑板19可水平置于托板21的开口中,且撑板19与托板21处于同一平面,托片18可嵌入撑板19的缺口中,即平板电脑17的背面可紧帖于托板21,托板21上面且在平板电脑17外部设有软质的遮阳罩16,遮阳罩16通过四根n形撑杆14支撑,检测仪不用时可将遮阳罩16折叠。
4.托板21下方设有尾管6和长挑管25,尾管6为硬质的铝合金管,长挑管为多节可伸缩的具有弹性的鱼竿型磷铜管,尾管6和长挑管25通过夹件23连接且通过夹件23固定在三脚架1上,夹件23内设有扁圆柱状的空腔,空腔中心设有第一微波头5,空腔边沿设有第一角度传感器24,尾管6的另一端设有调节柄9,调节柄9内设有第一线路板10,第一线路板10上包括微波通信电路、微波测距电路、角度编码电路和数据接口电路,其中微波通信电路包括微波发送电路和微波接收电路,微波通信电路的一端通过导线与第一微波头5连接,微波通信电路的另一端和第一角度传感器24的输出端均与数据接口电路的一端连接,数据接口电路的另一端通过数据线11与平板电脑17的数据口13连接,实现两者间的双向通信,调节柄9分为两部分:固定部分和转动部分,固定部分的一端与尾管6连接,转动部分协助角度编码电路进行角度编码,从而调整潜水管垂角A2的大小,即调整传感组42的水深D。
5.根据图4和图5,长挑管25的末端设有对称的两个轴套30,两个轴套30外端均设有浮筒28,一个浮筒28内设有内置电池29,另一个浮筒28内设有伺服电机34和第二线路板37,第二线路板37上包括微波通信电路、测距回答电路、角度解码电路、电机驱动电路和传感信号接收电路,第二线路板37上设有与电路相对应的端口,包括通信端、控制端和输入端,靠近伺服电机34的轴套30内设有齿轮箱36,齿轮箱36内设有主动齿轮32和从动齿轮35,伺服电机34的电源线与第二线路板37的控制端即电机驱动电路连接,伺服电机34的主轴33与主动齿轮32连接。长挑管25的末端延长有潜水管38,潜水管38的靠近长挑管25的一端设有对称的两个轴销31,轴销31嵌入轴套30的凹穴内,靠近内置电池29的轴销31内设有第二角度传感器27,齿轮箱36内的轴销部分地嵌入从动齿轮35的轴孔内,长挑管25与潜水管38的连接处设有第二微波头26,第二微波头26通过导线与第二线路板37的通信端连接。浮筒28的横截面为圆形,浮筒28加上内外部件后其端面圆心与池塘水面平齐。
6.潜水管38的另一端设有扇形的检测头40,检测头40的弧形端面设有传感组42,传感组42包括盐度传感器、酸碱度传感器、溶氧量传感器、氨氮浓度传感器、水体浑浊度传感器和水温传感器,检测头40的弧形端面中心设有微小的可防止水流倒灌的喷气口43,检测头40端面的外侧设有护罩45,护罩45包括弧形面和扇形片46,护罩45的横截面为L形,其弧形面与检测头40端面的距离为10-15毫米,护罩45的弧形面中心设有分流鳍44,护罩45的扇形片46部分地与检测头40底面连接,护罩45的弧形面和扇形片46均用于保护传感组42,防止传感组42意外碰到物体而磨损,检测头40内设有前置处理板41,传感组42上所有的传感器和第二角度传感器27的输出端分别通过导线与前置处理板41上对应的输入端连接,前置处理板41上包括运算放大电路、模数转换电路和编码合成电路,传感器的信号由前置处理板41进行多路前置放大、线性补偿、分路采样、模数转换和编码合成,通过内嵌线39连接到第二线路板37上传感信号接收电路的输入端。上述各管互相联通。
7.三脚架1下方的地面上设有外置电池2和气压泵3,气压泵3的电源线与外置电池2连接,气压泵3的出气端通过嵌线软管4与气咀插座8连接,气咀插座8的外表设有两个导电簧片,嵌线软管4中嵌有导线且其顶部内壁设有两个导电触片,嵌线软管4顶部插到气咀插座8上后,两个导电簧片分别与两个导电触片接触,即气咀插座8起到双重作用:一是作为气流接口,使气压泵3中的压缩空气依次通过嵌线软管4、气咀插座8、阀门7、尾管6、长挑管25、潜水管38、检测头40,将气流送至喷气口43处;二是作为电源插座,使外置电池2通过嵌线软管4中的导线为第一线路板10和平板电脑17提供电源,第二线路板37和前置处理板41由内置电池29供电,外置电池2为蓄电池,内置电池29为充电电池。
8.搬运时,将嵌线软管4从气咀插座8上拔下,将平板电脑17和撑板19放平,折叠遮阳罩16,必要时,旋开锁钮22,取下托板21及上面的平板电脑17和遮阳罩16,合拢三脚架1、长挑管25和潜水管38,由于伺服电机34断电后其主轴是可以自由转动的,所以潜水管38和长挑管25可折叠在一起,外置电池2和气压泵3单独搬运。使用时,打开且拉伸三脚架1,撑起平板电脑17,拉起遮阳罩16,潜水管38置水平状态,拉开一些长挑管25,置浮筒28和潜水管38于水面上,逐节拉伸长挑管25,根据测量需要,长挑管25可拉长,也可缩短,旋转调节柄9的转动部分,潜水管38上的检测头40逐渐潜入水中,调整潜水管38的倾斜角度,即调整传感组42的水深,以检测不同水深的水质数据。
9.上述长挑管25具有双重作用:
一是传输气压泵3中的压缩空气,当传感组42的表面不清洁或有杂质或有淤泥时,打开阀门7,气压泵3中的压缩空气依次通过各管和检测头40后,气流从喷气口43处喷出,在分流鳍44的作用下,气流朝分流鳍44两侧喷射,即清洗传感组42的表面,为提高清洗效果,阀门7可断断续续地启闭,则喷气口43处的气流为脉冲式,利用传感组42端面与护罩45之间的水流断续地排出和回流,可提高传感组42表面的清洗效果;
二是作为微波的波导管,通过长挑管25金属内腔的传输和内壁的反射,实现第一微波头5和第二微波头26之间的管内双向通信。
10.双向通信包括三种信号,且时分复用:
一是传输传感信号,传感组42的传感信号通过前置处理板41预处理后送至第二线路板37,通过第一微波头5和第二微波头26的通信传输给第一线路板10,再通过数据线11传输到平板电脑17;
二是传输角度信号,依据调节柄9的旋转角度和第一线路板10上的角度编码电路产生角度信号,通过第一微波头5和第二微波头26的通信传输给第二线路板37,再经伺服电机34、主动齿轮32和从动齿轮35的动力传递,使潜水管38的垂角A2发生变化,从而调整传感组42的水深D;
三是距离测量信号,由第一线路板10上的微波测距电路给第一微波头5提供一个脉冲信号,脉冲信号到达第二微波头26后被其接收,由第二线路板37上的测距回答电路给第二微波头26提供一个回答信号,回答信号到达第一微波头5后被其接收,由微波测距电路进行处理和计算,根据微波波速和时差得到微波的来回距离,距离除以二,得到长挑管25拉出后的长度L1。
11.第一角度传感器24用于检测垂角A1,第二角度传感器27用于检测垂角A2,根据图2,当长挑管的垂角A1较小时,长挑管的弧形可近似为直线;
当长挑管在俯视图上与池边垂直时,第一间距S1=cos(A1)L1,第二间距S2=cos(A2)L2;
被测点与三脚架(1)中垂线的总间距S=S1+S2=cos(A1)L1+cos(A2)L2;
总间距S扣除三脚架(1)中垂线与池边的距离,得到被测点的离岸距离。
12.传感组42的水深D=sin(A2)L2;
以上数据作为传感数据的辅助数据,即被测点的离岸距离和水深数据,除了三脚架1中垂线与池边的距离需人工输入外,上述第一间距S1、第二间距S2、总间距S、被测点的离岸距离和水深D均由检测仪及平板电脑17自动计算得到。
12.平板电脑17中存储了软件系统和水质信息处理所需的各种软件模块,可对各组水质数据进行汇总、处理和分析,为水产养殖业的管理员提供决策依据。
13.实施中,长挑管全部拉出后即最长的长度优选地为9-12米,潜水管的长度优选地为0.6-1.0米,本检测仪的离岸距离优选地为0-12米,潜水深度为0-1米。
14.对同一池塘,可通过长挑管的伸缩功能改变传感组的离岸距离,必要时可转动三脚架的主轴,改变长挑管的方位角,以测量不同点位的水质数据,但需要根据方位角重新推算传感组的离岸距离。对于不同的养殖池塘,需要搬运本检测仪。
Claims (1)
1.一种滩涂盐碱水田头塘养殖水体检测仪,包括气压泵(3)、嵌线软管(4)、第一微波头(5)、尾管(6)、阀门(7)、气咀插座(8)、调节柄(9)、第一线路板(10)、平板电脑(17)、夹件(23)、第一角度传感器(24)、长挑管(25)、第二微波头(26)、第二角度传感器(27)、轴套(30)、轴销(31)、主动齿轮(32)、主轴(33)、伺服电机(34)、从动齿轮(35)、第二线路板(37)、潜水管(38)、检测头(40)、前置处理板(41)、传感组(42)、喷气口(43)、分流鳍(44)、护罩(45)和扇形片(46);
其特征在于:第一微波头(5)、长挑管(25)内腔和第二微波头(26)构成通信传输机构,伺服电机(34)、主轴(33)、主动齿轮(32)、从动齿轮(35)、轴销(31)和轴套(30)构成弯折机构,检测头(40)、传感组(42)、前置处理板(41)和平板电脑(17)构成测量机构,气压泵(3)、嵌线软管(4)、阀门(7)、喷气口(43)和分流鳍(44)构成清洗机构,夹件(23)的空腔中心设有第一微波头(5),空腔边沿设有第一角度传感器(24),第一线路板(10)上包括微波通信电路、微波测距电路、角度编码电路和数据接口电路,其中微波通信电路包括微波发送电路和微波接收电路,微波通信电路的一端通过导线与第一微波头(5)连接,微波通信电路的另一端和第一角度传感器(24)的输出端均与数据接口电路的一端连接,调节柄(9)的转动部分协助角度编码电路进行角度编码,第二线路板(37)上包括微波通信电路、测距回答电路、角度解码电路、电机驱动电路和传感信号接收电路,一个轴销(31)内设有第二角度传感器(27),长挑管(25)与潜水管(38)的连接处设有第二微波头(26),第二微波头(26)通过导线与第二线路板(37)的通信端连接;
长挑管为多节可伸缩的具有弹性的鱼竿型磷铜管,长挑管(25)的内腔作为微波的波导管,通过其金属内腔的传输和内壁的反射,实现第一微波头(5)和第二微波头(26)之间的管内双向通信,双向通信包括三种信号,且时分复用:一是传输传感信号,传感组(42)的传感信号通过第一微波头(5)和第二微波头(26)的通信传输给第一线路板(10),以传递给平板电脑(17),对水质数据进行汇总、处理和分析,二是传输角度信号,第一线路板(10)上角度编码电路产生的角度编码信号,通过第一微波头(5)和第二微波头(26)的通信传输给第二线路板(37),以控制伺服电机(34)、主动齿轮(32)和从动齿轮(35)的转动,进而改变整潜水管(38)的角度,三是距离测量信号,由第一线路板(10)上的微波测距电路给第一微波头(5)提供一个脉冲信号,脉冲信号到达第二微波头(26)后被其接收,由第二线路板(37)上的测距回答电路给第二微波头(26)提供一个回答信号,回答信号到达第一微波头(5)后被其接收,由微波测距电路进行处理和计算,根据微波波速和时差得到微波的来回距离,从而获得长挑管(25)的弧长数据,结合潜水管(38)的垂角和长度,推算出传感组(42)的离岸距离,通过控制调节柄(9)的转动部分,调整潜水管(38)的倾斜角度即垂角,可调整传感组(42)的潜水深度,从而获得不同离岸距离、不同池水深度的水体质量数据。
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2021
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