CN204405643U - 水质监测仿真机器鱼 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水质监测仿真机器鱼，包括鱼体，在鱼体的头部安装有用于监测水质的传感器；传感器连接鱼体中的微处理器，微处理器连接设置在鱼体内的无线通信模块；鱼体通过线缆连接浮球，在浮球上设有太阳能电池板、通信天线以及指示灯；通信天线连接无线通信模块，太阳能电池板连接设置的鱼体内的供电单元，供电单元连接微处理器和指示灯；在鱼体中设有一个水箱；水箱的进出水口上设有一个连接微处理器的电控阀；微处理器连接设置在鱼体内的驱动电路，驱动电路连接鱼体的推进系统。在鱼体的头部还设有声波发声器和声波接收器，声波发声器和声波接收器均连接微处理器。本实用新型用于对较大范围的水域实现连续的水质监测。

Description

水质监测仿真机器鱼

技术领域

本实用新型涉及水质监测设备，尤其是一种用于水质监测的仿真机器鱼。

背景技术

工业化和城镇化的快速发展，给水质带来了严重的影响，水质监测成为当前生态研究的重中之重。常规的水质监测方法是采用人工多点采样，存在耗时长，废精力以及实时性差的缺点；随着无线通讯技术的快速发展，使用无线传感技术对水质进行监测已实施多年，相比于传统人工方法进步很多，但仍存在布点多，成本高以及改进难的问题。近年来，仿真机器鱼在结构和功能受到多国学者的研究，主要用于生态和工业环境的检测。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种水质监测仿真机器鱼，能够对较大范围的水域实现连续的水质监测，本实用新型采用的技术方案是：

一种水质监测仿真机器鱼，包括鱼体，在鱼体的头部安装有用于监测水质的传感器；传感器连接鱼体中的微处理器，微处理器连接设置在鱼体内的无线通信模块；

鱼体通过线缆连接浮球，在浮球上设有太阳能电池板、通信天线以及指示灯；通信天线连接无线通信模块，太阳能电池板连接设置的鱼体内的供电单元，供电单元连接微处理器和指示灯；

在鱼体中设有一个水箱；水箱的进出水口上设有一个连接微处理器的电控阀；

微处理器连接设置在鱼体内的驱动电路，驱动电路连接鱼体的推进系统。

更优地，在鱼体的头部还设有声波发声器和声波接收器，声波发声器和声波接收器均连接微处理器。

具体地，鱼体的推进系统包括设置在鱼体头部的后退推进器、设置在鱼体尾端的前进推进器、设置在鱼体上部的下沉推进器、设置在鱼体下部的上浮推进器和设置在鱼体后部的转向推进器。

进一步地，所述传感器包括温度传感器、溶解氧传感器、PH值传感器、电导率传感器和氨氮含量传感器中的一种或多种。

进一步地，水箱设置在鱼体内的中部。

更优地，供电单元中还包括一个无线充电电路。

本实用新型的优点在于：

1）仿真鱼的结构进行了改善，除了机器鱼正常前进动作外，增加多台电机螺旋桨用于机器鱼的前进、后退、转向等动作，便于游动检测。

2）具有浮球装置，一方面可以显示仿真机器鱼的位置，另一方面在不良水质环境中，机器鱼出现故障时容易寻找和检修，不至于沉入水底。

3）在浮球内增加太阳能电池板，在机器鱼行驶过程中实时充电，扩大机器鱼的监测范围。

4）在鱼体的头部增设声波发声器和声波接收器，机器鱼可以智能避障。

5）具有无线充电电路，克服了常规电池接口充电需要打开外壳或者开启充电开关，影响机器鱼的密封性的缺点。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图。

图2为本实用新型的无线充电电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型所提出的水质监测仿真机器鱼，如图1所示，包括一个鱼体1，在鱼体1的头部安装有用于监测水质的传感器2，传感器2可包括温度传感器、溶解氧传感器、PH值传感器、电导率传感器和氨氮含量传感器中的一种或多种。传感器2连接鱼体1中的微处理器3，以将监测的诸如水温、溶解氧、PH值等水质参数实时传给微处理器3。

在鱼体1的头部还可进一步增设声波发声器4和声波接收器5，声波发声器4和声波接收器5均连接微处理器3。在微处理器3的控制下，声波发声器4可向前方水域发出声波，而声波接收器5则接收回波，微处理器3通过回波信号可以控制鱼体1避开前方的水中障碍。收到回波信号的时刻距离发出声波的时刻越近说明水中障碍距离越近，需要及时转向避开。

微处理器3连接一设置在鱼体1内的无线通信模块6，以使得监测到的水质参数能够无线发送给上位机。鱼体1通过线缆连接浮球7，在浮球7上设有太阳能电池板8、通信天线9以及指示灯10；通信天线9连接无线通信模块6，太阳能电池板8连接设置的鱼体1内的供电单元11，供电单元11连接微处理器3和指示灯10。浮球7一方面可以浮在水面显示机器鱼的位置，另一方面当机器鱼处于极端不良水质中，出现故障时被浮球7的浮力拉住不至于沉入水底，方便操作者寻找和检修。指示灯10可以使得浮球7更容易被操作者观察。太阳能电池板8可在机器鱼行驶过程中实时充电，扩大机器鱼的监测范围。

无线通信模块6可采用现有的一些工业用无线通信模块，比如433hz无线模块，或者2G/3G无线通信模块，用于与上位机通信。

在鱼体1中设有一个水箱12，水箱12设置在鱼体1内的中部为佳。水箱12的进出水口上设有一个连接微处理器3的电控阀13；水箱12的作用是调节整个机器鱼的浮力。在机器鱼刚放入水中时，通过上位机发出调节浮力指令，微处理器3控制电控阀13打开，水箱部分进水使得机器鱼的整体重力等于其浮力，便于机器鱼可悬浮于水中。机器鱼的整体重力略大于其浮力也没有问题，浮球7可拉住机器鱼使得其不会沉入水底。

微处理器3连接设置在鱼体1内的驱动电路14，驱动电路14连接鱼体1的推进系统。鱼体1的推进系统包括设置在鱼体1头部的后退推进器15、设置在鱼体1尾端的前进推进器16、设置在鱼体1上部的下沉推进器17、设置在鱼体1下部的上浮推进器18和设置在鱼体1后部的转向推进器19；各推进器都是由电机和螺旋桨构成，因此驱动电路14只需要采用现有技术中的电机驱动电路即可，总共需要五路电机驱动电路。在上位机的控制指令下，鱼体1可以很方便的做出前进、后退，上浮、下沉、转向等动作，便于边游动边检测，可以扩大水质监测范围，也可以对连续水域进行监测。转向推进器19的电机只要正反转，就可以使得鱼体1尾部左右摆动，实现游动转向。

供电单元11通常包括一个可充电的锂电池，作为进一步的改进，供电单元11还可以包括如图2所示的一个无线充电电路。图2中，线圈L1以及L1左侧是无线充电主机侧电路，与线圈L1耦合的线圈L2以及L2右侧是设置在鱼体1内供电单元中的无线充电电路。

Claims (6)

1.一种水质监测仿真机器鱼，包括鱼体(1)，其特征在于：

在鱼体(1)的头部安装有用于监测水质的传感器(2)；传感器(2)连接鱼体(1)中的微处理器(3)，微处理器(3)连接设置在鱼体(1)内的无线通信模块(6)；

鱼体(1)通过线缆连接浮球(7)，在浮球(7)上设有太阳能电池板(8)、通信天线(9)以及指示灯(10)；通信天线(9)连接无线通信模块(6)，太阳能电池板(8)连接设置的鱼体(1)内的供电单元(11)，供电单元(11)连接微处理器(3)和指示灯(10)；

在鱼体(1)中设有一个水箱(12)；水箱(12)的进出水口上设有一个连接微处理器(3)的电控阀(13)；

微处理器(3)连接设置在鱼体(1)内的驱动电路(14)，驱动电路(14)连接鱼体(1)的推进系统。

2.如权利要求1所述的水质监测仿真机器鱼，其特征在于：

在鱼体(1)的头部还设有声波发声器(4)和声波接收器(5)，声波发声器(4)和声波接收器(5)均连接微处理器(3)。

3.如权利要求1所述的水质监测仿真机器鱼，其特征在于：

鱼体(1)的推进系统包括设置在鱼体(1)头部的后退推进器(15)、设置在鱼体(1)尾端的前进推进器(16)、设置在鱼体(1)上部的下沉推进器(17)、设置在鱼体(1)下部的上浮推进器(18)和设置在鱼体(1)后部的转向推进器(19)。

4.如权利要求1所述的水质监测仿真机器鱼，其特征在于：

传感器(2)包括温度传感器、溶解氧传感器、PH值传感器、电导率传感器和氨氮含量传感器中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的水质监测仿真机器鱼，其特征在于：

水箱(12)设置在鱼体(1)内的中部。

6.如权利要求1所述的水质监测仿真机器鱼，其特征在于：

供电单元(11)中还包括一个无线充电电路。