CN202632025U

CN202632025U - 太阳能智能净水装置自动控制系统

Info

Publication number: CN202632025U
Application number: CN 201220297224
Authority: CN
Inventors: 王昶; 段英宏; 南忠良
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-06-25

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能智能净水装置自动控制系统，其主要技术特点是：包括主控装置和遥控器，主控装置包括单片机控制模块、太阳能电池板、MMPT电路、充放电控制器、蓄电池、电机、叶轮、溶解氧传感器和RF模块，单片机控制模块与MPPT电路及充放电控制器相连接，太阳能电池板、MPPT电路和充放电控制器依次连接，蓄电池与充放电控制器相连接，充放电控制器与电机相连接并通过电机驱动叶轮转动；单片机控制模块与溶解氧传感器、RF模块相连接；所述的遥控器包括微处理器及与其相连接的RF模块、键盘和液晶显示屏。本实用新型设计合理，采用太阳能电池和蓄电池双电源供电，具有运行稳定、操控方便、节能环保等特点。

Description

太阳能智能净水装置自动控制系统

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，尤其是一种太阳能智能净水装置自动控制系统。

背景技术

目前，我国水体富营养化问题日益严重，严重影响着人们的日常生活和经济发展。如何最大限度地提高水体中的溶解氧含量，提高水体的自净能力，对于富营养化水体的净化至关重要。目前常用的增氧净化装置包括深层曝气增氧净化装置和叶轮式水循环增氧净化装置，深层曝气增氧净化装置由放置于岸边的压缩机和水底的曝气头组成，虽然局部充氧效果好，但结构较为复杂，效率低，并很难处理整个水体；而叶轮式水循环增氧净化装置在使用时必须通过电缆输送电力，这样不仅增加了电缆的成本投入，而且有限的电缆长度也限制了该装置在水体中运动的范围。因此，如何开发高效的防治技术和产品、减缓水环境恶化进程、减少水体富营养化的危害并使水质趋向好转是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、性能稳定、操控方便且节能环保的太阳能智能净水装置自动控制系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种太阳能智能净水装置自动控制系统，包括主控装置和遥控器，主控装置包括单片机控制模块、太阳能电池板、MMPT电路、充放电控制器、蓄电池、电机、叶轮、溶解氧传感器和RF模块，单片机控制模块与MPPT电路及充放电控制器相连接，太阳能电池板、MPPT电路和充放电控制器依次连接，蓄电池与充放电控制器相连接，充放电控制器与电机相连接并通过电机驱动叶轮转动；单片机控制模块与溶解氧传感器相连接用于对水体中的溶解氧进行检测并根据溶解氧浓度自动控制电机启停，单片机控制模块与RF模块相连接向遥控器传递系统实时参数并接收控制命令；所述的遥控器包括微处理器及与其相连接的RF模块、键盘和液晶显示屏。

而且，所述的单片机控制模块还连接一GSM模块并通过GSM通信网向监控手机发送溶解氧参数并接受监控手机的控制命令。

而且，所述的微处理器还连接一RS232接口，通过该RS232接口与上位机相连接传送系统实时数据并由进行系统实时数据存储。

而且，所述的单片机控制模块采用AVR微控制器；所述的RF模块采用nRF905无线收发芯片；所述的MMPT电路采用SEPIC DC/DC变换电路；所述的充放电控制器采用专用控制芯片UC3906。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本控制系统以太阳能电池板作为主电源并以蓄电池作为备用电源，在昼间和晴天对系统供电并对蓄电池充电，在夜间和阴雨天采用蓄电池对系统供电，通过双电源保证系统连续稳定运行，解决了某些区域无法供电或供电不方便的问题。

2、本控制系统可以将系统运行的各项参数（包括电机参数、太阳能电池参数、蓄电池参数、水质参数等）经RF无线方式传输给遥控器上进行显示，并通过遥控器键盘发出控制信息，控制电机的开启和关闭，实现远程监控功能；同时遥控器还可以通过RS232接口与上位机相连接，将各种参数或数据发给上位机进行实时数据存储与处理。

3、本控制系统还可以通过GSM网与监控手机相连接，将溶解氧传感器检测的溶解氧参数发送到监控手机上，监控手机用户通过GSM这一全球最大的无线通信网络，无论身在何处，只需借助监控手机便可随时掌握系统的运行状态，实现对系统的远程监控。

4、本实用新型设计合理，采用太阳能电池和蓄电池双电源供电，保证系统连续稳定运行；系统的各项参数能够在遥控器的液晶显示屏上显示，便于随时了解系统的运行状态；电机的开启和关闭由遥控器控制，操作方便；实现了节能高效增氧和抑制蓝藻生长功能，系统利用太阳能供电减少了污染，符合国家节能减排的环保战略。

附图说明

图1是本实用新型的系统连接示意图；

图2是本实用新型的遥控器的电路方框图；

图3是本实用新型的太阳能智能净化装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步详述。

一种太阳能智能净水装置自动控制系统，如图1所示，包括主控装置和遥控器，主控装置安装在太阳能智能净水装置内，完成太阳能/蓄电池供电转换、电机控制、溶解氧检测以及与遥控器及监控手机的通信功能，遥控器完成各种参数显示、存储及控制电机启停等功能。下面分别对主控装置和遥控器分别进行说明：

主控装置包括单片机控制模块、太阳能电池板、MMPT电路（最大功率点跟踪电路）、充放电控制器、蓄电池、电机、叶轮、溶解氧传感器、RF模块和GSM模块。主控装置采用太阳能电池板作为主电源，在昼间和晴天对系统供电并对蓄电池充电，采用蓄电池作为备份电源在夜间和阴雨天对系统供电，在本实施例中，单片机控制模块采用AVR微控制器；MMPT电路（最大功率点跟踪电路）采用SEPIC DC/DC变换电路配合电导增量法实现太阳能电池最大功率点的智能跟踪；充放电控制器采用专用控制芯片UC3906对蓄电池充放电进行控制。其具体连接方式为：单片机控制模块与MPPT电路及充放电控制器相连接，太阳能电池板、MPPT电路和充放电控制器依次连接，蓄电池与充放电控制器相连接，充放电控制器与电机相连接并通过电机驱动叶轮转动。单片机控制模块通过MPPT电路实现最大功率点跟踪，实现太阳能电池的最大功率输出，单片机控制模块能够自动检测太阳能电池的电压，光照逐渐减弱时，太阳能电池的电压开始逐渐下降，当低于蓄电池电压时，切换为蓄电池对直流电机供电，当光照增强时，电压回升，当检测到电压升高到一定电压值时，自动转换为太阳能电池供电，这时太阳能对直流电机供电同时又对蓄电池进行充电，太阳能电池板富余的电能通过蓄电池储存起来，保证系统连续稳定运行。单片机控制模块与溶解氧传感器相连接用于对水体中的溶解氧进行检测，并可以根据溶解氧浓度自动控制电机启停，以节约能源，提高系统的使用寿命。单片机控制模块与RF模块相连接，该RF模块采用nRF905无线收发芯片实现与遥控器的无线通信功能，其通过无线方式与遥控器相连接并将太阳能电池参数、蓄电池参数、电机参数、溶解氧参数等系统各项参数发送到遥控器上，在遥控器的液晶显示屏上显示。单片机控制模块连接GSM模块并通过GSM通信网与监控手机相连接，单片机控制模块将溶解氧传感器检测的溶解氧参数通过GSM模块传递到监控手机上，手机用户能够随时了解系统运行状态，通过GSM这一全球最大的无线通信网络，无论身在何处，只需借助监控手机便可随时掌握系统的运行状态，实现对系统的远程监控。

遥控器包括微处理器、RF模块、键盘、液晶显示屏及RS232接口，微处理器与RF模块、键盘、液晶显示屏及RS232接口相连接，该RF模块采用nRF905无线收发芯片实现与主控装置的通信功能，通过液晶显示屏进行各项参数（包括电机参数、太阳能电池参数、蓄电池参数、水质参数等）的显示，通过RS232与上位机相连接，并通过上位机软件完成实时数据存储与处理。主控装置的开启、关闭根据溶解氧传感器测得溶解氧含量自动地、智能地控制外，通过遥控器上的键盘向主控装置发送各种控制信息实现对主控装置的运行控制功能。

本自动控制系统的主控装置安装在太阳能智能净水装置内。如图1所示，该太阳能智能净水装置的结构为一浮舱结构并放置在待净化的水池内，该装置从上到下依次为太阳能电池板、密封顶盖、主控装置电路板、蓄电池、电机和叶轮。太阳能电池板固装在密封顶盖上设有的凹槽内，密封顶盖覆盖在浮舱的上端，并将主控装置的其他部分密封在浮舱的内舱中，蓄电池安装在内舱的中部，电机安装在内舱的下部，叶轮安装于内舱的最底端并与电机相连，浮舱的外壳与内舱之间的空隙组成水流通道。太阳能智能净水装置在工作时，利用太阳能电池板提供电源驱动直流电机带动叶轮转动，使底层水体通过喇叭管式的构造以放射线形状排放到水体表层，强化水体表面的氧气向水体中传递,即破坏水体底部的厌氧层和水温成层，又可以大幅度提高水体中的溶解氧含量；同时，太阳能智能净水装置的搅拌动力以系留浮标为中心自行作公转运动，能解决固定式装置产生的死水部分。水体底部和上部因搅拌而溶解氧增加，水体底部和上部因搅拌而水温下降，进一步提高了水体的溶解氧，使好氧微生物复活而增加其分解有机物的能力，抑制重金属铁、锰的溶解以及磷的溶出，防止富营养化现象的发生，同时，由于水下的藻类物质被提升于表面，经紫外光照射，还可以抑制蓝藻的生长，有效地促使水环境自然净化。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种太阳能智能净水装置自动控制系统，其特征在于：包括主控装置和遥控器，主控装置包括单片机控制模块、太阳能电池板、MMPT电路、充放电控制器、蓄电池、电机、叶轮、溶解氧传感器和RF模块，单片机控制模块与MPPT电路及充放电控制器相连接，太阳能电池板、MPPT电路和充放电控制器依次连接，蓄电池与充放电控制器相连接，充放电控制器与电机相连接并通过电机驱动叶轮转动；单片机控制模块与溶解氧传感器相连接用于对水体中的溶解氧进行检测并根据溶解氧浓度自动控制电机启停，单片机控制模块与RF模块相连接向遥控器传递系统实时参数并接收控制命令；所述的遥控器包括微处理器及与其相连接的RF模块、键盘和液晶显示屏。

2.根据权利要求1所述的太阳能智能净水装置自动控制系统，其特征在于：所述的单片机控制模块还连接一GSM模块并通过GSM通信网向监控手机发送溶解氧参数并接受监控手机的控制命令。

3.根据权利要求1所述的太阳能智能净水装置自动控制系统，其特征在于：所述的微处理器还连接一RS232接口，通过该RS232接口与上位机相连接传送系统实时数据并由进行系统实时数据存储。

4.根据权利要求1至3任一项所述的太阳能智能净水装置自动控制系统，其特征在于：所述的单片机控制模块采用AVR微控制器；所述的RF模块采用nRF905无线收发芯片；所述的MMPT电路采用SEPIC DC/DC变换电路；所述的充放电控制器采用专用控制芯片UC3906。