CN210882536U - 一种水域水质检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水域水质检测机器人，特别涉及水质检测领域。包括浮台、电源、警报装置、数据采集装置、控制器、数据传输装置和云平台，所述浮台包括浮桶和内桶，所述电源、警报装置、数据采集装置、控制器和数据传输装置固定在所述内桶内，所述数据采集装置、警报装置和数据传输装置分别与所述控制器连接，所述电源与所述控制器连接，所述数据传输装置与所述云平台连接。本方案解决了如何实时检测指定水域内水质的技术问题，适用于水域的水质检测。

Description

一种水域水质检测机器人

技术领域

本实用新型涉及水质检测领域，特别涉及一种水域水质检测机器人。

背景技术

随着经济的发展，水环境污染问题日益突出，水质质量的检测显得尤为重要。水质检测系统在20世纪国外就以迅速发展，早在1970年一些先进国家美国、英国、日本、德国都先后建立了水质自动检测系统，且已经有相当规模并被广泛使用。这种技术有着超前的领域。随着社会的发展、检测项目的不断增加，美国、英国、日本、德国等一些先进国家在水质检测技术方面已有着全面发展，检测手段更加完备，检测项目更是越来越广。相比于这些先进国家，我国的发展要晚于这些先进国家十几年，技术方面还存在一定差距。虽然我国在水质检测方面有了一定的基础，但是还仍然处于发展阶段，技术相对还不太成熟，面对一些先进国家的检测技术方面和我国的形势和需求，仍存在一些需要解决的问题。

(1)水质检测信息处理及时性，针对性差，检测数据的处理仍然以手工为主，各级中心建立的检测数据库结构不统一，标准化程度低，信息处理的软硬件落后，不能实现按流域，按功能区的水量水质综合分析评价体系，不能满足新时期水资源管理与保护，水行政管理的要求[2]。

(2)检测数据缺乏准确性应用受到局限，且水质检测数据利用面不广、共享性不高，信息安全得不到保障。

(3)研究开发能力比较低，常规的实验室水质检测和检测仪器性能不稳定，一致性较差，使用寿命短，故障率高，不能适应市场的需求。

(4)自动水质检测站数量太少，缺乏自动测报能力，无法获得对重点水功能区主要水质检测的实时数据，更没有对突发性污染事故的预测/预报能力[3]。

(5)目前，国内所使用的在线检测设备大多仍依赖于进口，价格昂贵；如未经二次开发和技术转化而直接使用进口设备，不仅难以满足我国复杂水体及日益多样化的污染检测要求，还会影响数据的准确性及仪器的稳定性。因此，我国应当加大力度开发适合国内水质特征的在线检测设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何实时检测指定水域内水质。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种水域水质检测机器人，包括：浮台、电源、警报装置、数据采集装置、控制器、数据传输装置和云平台，所述浮台包括浮桶和内桶，所述电源、警报装置、数据采集装置、控制器和数据传输装置固定在所述内桶内，所述数据采集装置、警报装置和数据传输装置分别与所述控制器连接，所述电源与所述控制器连接，所述数据传输装置与所述云平台连接。

本实用新型的有益效果是：相比其它形状的浮台，本方案中采用的圆桶形浮台整体流线性较好，抗风浪能力较强；在使用本方案的机器人时，将浮台放置在需要测试水质的水域中，控制器控制设置在浮台中的数据采集装置采集水质数据，并通过数据传输装置将采集到的水质数据传输到云平台，用户通过云平台查看水质数据，实现实时监测指定水域的水质的技术问题，设置警报装置后，当机器人在水域中进行水质检测的途中，发生被水流带走的情况时，能够通过警报装置得知机器人偏离预设的水域，避免测得的数据不准确。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述电源包括太阳能电池方阵，蓄电池、稳压装置和充放电控制器，所述太阳能电池方阵、所述稳压装置和所述充放电控制器均与所述蓄电池连接，所述充放电控制器与所述控制器连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，这样设置后，太阳能直接转化为直流电一部分供负载使用，另一部分存储到蓄电池中保证在恶劣天气、阴天下雨和夜晚不间断供电。

进一步，所述警报装置包括GPS装置和警报发生器，所述GPS装置和所述警报发生器均与所述控制器连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，这样设置后，在机器人的位置发生偏移或者丢失后，能够在发出警报的同时提示机器人的方位。

进一步，所述数据采集装置包括多个水质多参数测量传感器，所述水质多参数测量传感器固定在所述浮台内部。

采用上述进一步方案的有益效果是，相比只设置一个水质多参数测量传感器的方案，本方案综合多个水质多参数测量传感器检测到的数据得到水质检测结果更加准确。

进一步，所述浮台包括防水半球和浮桶，所述防水半球与所述浮桶的顶部活动连接，同时在浮台的接口处设有浮桶硅胶垫和内桶硅胶垫；所述浮桶内设有泡沫内芯，所述防水半球的内部设有太阳能半球，所述太阳能半球表面固定有所述太阳能电池组，所述内桶设置在所述浮桶内，所述数据采集装置固定在所述内筒内。

采用上述进一步方案的有益效果是，将太阳能半球设置在防水半球内部能够防止太阳能半球在工作的时候被水浸泡，同时，相比平面的太阳能电池板，半球形的太阳能电池板能够防止装置在长期使用中有遮挡物对太阳能电池板造成阴影，而产生热斑效应，浮台的顶部采用球面状。并且球面状顶部有利于太阳光入射角垂直照射在太阳能电池板上，可保证太阳能电池板充分吸收太阳光，有利于装置的稳定持续工作；防水半球与浮桶活动连接后，方便装置在水上作业时检修和维护。

进一步，所述蓄电池固定在所述浮桶的底部。

采用上述进一步方案的有益效果是，这样设置后能够降低浮台的重心，从而加强浮台在水中的稳定性，降低风浪对浮台造成的影响。

进一步，还包括定时器，所述定时器分别与所述电源和控制器连接，所述控制器用于在所述数据采集装置工作7min后，将所述数据采集装置转换到休眠状态，并在23min后将所述数据采集装置重复转换到工作状态。

采用上述进一步方案的有益效果是，这样设置后，能够降低本方案的机器人造成的能耗，数据采集装置进行工作状态需要等待2min唤醒控制器，再等待1min使测得的数据更加稳定，数据采集装置实际采集2min，再用2min使数据采集装置进入休眠模式。

进一步，所述防水板球的顶部设有信号灯，所述信号灯包括3种预设状态，3种状态包括正常工作状态、休眠状态和异常状态，所述信号灯与所述控制器连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，用户能够通过信号灯判断水质检测机器人的工作状态。

本实用新型附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型水域水质检测机器人的实施例的连接结构示意图；

图2为本实用新型水域水质检测机器人的实施例的立体结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例基本如附图1所示：

本实施例中水域水质检测机器人，包括：浮台1、电源2、警报装置3、数据采集装置4、控制器5、数据传输装置6和云平台7，浮台1包括浮桶8和内桶9，电源2、警报装置3、数据采集装置4、控制器5和数据传输装置6固定在内桶9内，本实施例中的电源2可以为太阳能电池；数据采集装置4、警报装置3和数据传输装置6分别与控制器5连接，电源2与控制器5连接，数据传输装置6与云平台7连接；本实施例中的数据传输装置6可以为NB-IOT无线通讯系统，本实施例中的控制器5可以为由STM32微控制器5、flash闪存、加速度传感器、LDO稳压芯片、I2C总线、SPI总线、串行总线、micro SD、micro USB构成的TPYBoard开发板。

本实用新型的有益效果是：相比其它形状的浮台1，本方案中采用的圆桶形浮台1整体流线性较好，抗风浪能力较强；在使用本方案的机器人时，将浮台1放置在需要测试水质的水域中，控制器5控制设置在浮台1中的数据采集装置4采集水质数据，并通过数据传输装置6将采集到的水质数据传输到云平台7，用户通过云平台7查看水质数据，实现实时监测指定水域的水质的技术问题，设置警报装置3后，当机器人在水域中进行水质检测的途中，发生被水流带走的情况时，能够通过警报装置3得知机器人偏离预设的水域，避免测得的数据不准确。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

可选的，在一些其它实施例中，电源2包括太阳能电池方阵，蓄电池、稳压装置和充放电控制器5，本实施例中的电源2还包括MPPT智能太阳能充电控制器5，其光伏输入电压范围为14-25V，输出到蓄电池电压为13.8V(供12V蓄电池充电)，PWM转换效率可达97％MAX；本实施例中的稳压装置可以包括3.3V、5V以及12-24V三个类型，12V转3.3V、5V采用同一类型的降压模块，12V转24V的升压模块；本实施例中的蓄电池可以为蓄电池组，具体可以为两块12V、12AH的铅酸蓄电池；本实施例中的太阳能电池方阵可以为单片规格为0.5W/2V/250MA的太阳能电池片，在忽略充电损耗的情况下，按每天有效日照时间6h计算，则单块太阳能电池板的日发电量为：0.5W*6h＝3WH，其中，本实施例中的机器人日耗电量为P＝24WH，因此需要至少8块0.5w的太阳能电池片组成太阳能电池组。

这样设置后，太阳能直接转化为直流电一部分供负载使用，另一部分存储到蓄电池中保证在恶劣天气、阴天下雨和夜晚不间断供电。

可选的，在一些其它实施例中，所述警报装置3包括GPS装置和警报发生器，所述GPS装置和所述警报发生器均与所述控制器5连接。本实施例中的警报装置3在机器人脱离预设范围后，会发出警报提示用户，其中，警报发生器可以为蜂鸣器，具体可以为FSR-1404L蜂鸣器，GPS装置可以为GT720定位终端。

这样设置后，在机器人的位置发生偏移或者丢失后，能够在发出警报的同时提示机器人的方位。

可选的，在一些其它实施例中，数据采集装置4包括多个水质多参数测量传感器，具体可以为6个水质多参数测量传感器，水质多参数测量传感器固定在浮台1内部。本实施例中的水质多参数测量传感器所测的参数可以包括pH、NH4-N、电导率、温度、盐度、浊度、NTU、叶绿素a、藻蓝蛋白、溶解氧和温度，具体可以参见下表：

相比只设置一个水质多参数测量传感器的方案，本方案综合多个水质多参数测量传感器检测到的数据得到水质检测结果更加准确。

可选的，在一些其它实施例中，如图2所示，浮台1包括防水半球10和浮桶8，防水半球10与浮桶8的顶部活动连接，本实施例中的浮桶8和防水半球10的连接方式为卡扣连接，具体包括卡扣11，卡扣11包括搭边锁扣、铝合金紧扣环、硅胶垫和尼龙紧固环，同时在浮台1的接口处设有浮桶8硅胶垫和内桶9硅胶垫；浮桶8内设有泡沫内芯，防水半球10的内部设有太阳能半球，所述太阳能半球表面固定有所述太阳能电池组，内桶9设置在浮桶8内，数据采集装置4固定在内筒内。

将太阳能半球设置在防水半球10内部能够防止太阳能半球在工作的时候被水浸泡，同时，相比平面的太阳能电池板，半球形的太阳能电池板能够防止装置在长期使用中有遮挡物对太阳能电池板造成阴影，而产生热斑效应，浮台1的顶部采用球面状。并且球面状顶部有利于太阳光入射角垂直照射在太阳能电池板上，可保证太阳能电池板充分吸收太阳光，有利于装置的稳定持续工作；防水半球10与浮桶8活动连接后，方便装置在水上作业时检修和维护。

可选的，在一些其它实施例中，电源2包括太阳能电池方阵，蓄电池、稳压装置和充放电控制器5，太阳能电池方阵、稳压装置和充放电控制器5均与蓄电池连接，充放电控制器5与控制器5连接。

这样设置后能够降低浮台1的重心，从而加强浮台1在水中的稳定性，降低风浪对浮台1造成的影响。

可选的，在一些其它实施例中，还包括定时器，定时器分别与电源2和控制器5连接，控制器5用于在数据采集装置4工作7min后，将数据采集装置4转换到休眠状态，并在23min后将数据采集装置4重复转换到工作状态。

这样设置后，能够降低本方案的机器人造成的能耗，数据采集装置4进行工作状态需要等待2min唤醒控制器5，再等待1min使测得的数据更加稳定，数据采集装置4实际采集2min，再用2min使数据采集装置4进入休眠模式。

可选的，在一些其它实施例中，防水板球的顶部设有信号灯，信号灯包括3种预设状态，3种状态包括正常工作状态、休眠状态和异常状态，信号灯与控制器5连接。

用户能够通过信号灯判断水质检测机器人的工作状态。需要说明的是，上述各实施例是与上述各方法实施例对应的产品实施例，对于本实施例中各结构装置及可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种水域水质检测机器人，其特征在于，包括：浮台、电源、警报装置、数据采集装置、控制器、数据传输装置和云平台，所述浮台包括浮桶和内桶，所述电源、警报装置、数据采集装置、控制器和数据传输装置固定在所述内桶内，所述数据采集装置、警报装置和数据传输装置分别与所述控制器连接，所述电源与所述控制器连接，所述数据传输装置与所述云平台连接。

2.根据权利要求1所述的水域水质检测机器人，其特征在于：所述电源包括太阳能电池方阵，蓄电池、稳压装置和充放电控制器，所述太阳能电池方阵、所述稳压装置和所述充放电控制器均与所述蓄电池连接，所述充放电控制器与所述控制器连接。

3.根据权利要求1所述的水域水质检测机器人，其特征在于：所述警报装置包括GPS装置和警报发生器，所述GPS装置和所述警报发生器均与所述控制器连接。

4.根据权利要求1所述的水域水质检测机器人，其特征在于：所述数据采集装置包括多个水质多参数测量传感器，所述水质多参数测量传感器固定在所述浮台内部。

5.根据权利要求2所述的水域水质检测机器人，其特征在于：所述浮台包括防水半球和浮桶，所述防水半球与所述浮桶的顶部活动连接，所述浮桶内设有泡沫内芯，所述防水半球的内部设有太阳能半球，所述太阳能半球表面固定有所述太阳能电池组，所述内桶设置在所述浮桶内，所述数据采集装置固定在所述内桶内。

6.根据权利要求2所述的水域水质检测机器人，其特征在于：所述蓄电池固定在所述浮桶的底部。

7.根据权利要求1所述的水域水质检测机器人，其特征在于：还包括定时器，所述定时器分别与所述电源和控制器连接，所述控制器用于在所述数据采集装置工作7min后，将所述数据采集装置转换到休眠状态，并在23min后将所述数据采集装置重复转换到工作状态。

8.根据权利要求7所述的水域水质检测机器人，其特征在于：所述防水半球的顶部设有信号灯，所述信号灯包括3种预设状态，3种状态包括正常工作状态、休眠状态和异常状态，所述信号灯与所述控制器连接。

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