CN2847232Y - 一种海洋水域监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种海洋水域监测装置，它由海水温度传感电路、水流传感电路、pH值传感电路、光照度传感电路、无线发射接收电路、发射接收天线和微处理器所组成。本装置安装或随机撒布于沿海水域，可固定安装，也可在水中随机漂浮。本装置通过电池供电来工作，并利用模块自带的微型传感器采集数据，经过有效的信号处理，可通过无线信号实现数据通信，达到数据采集监测目的。正常情况下，装置处在低功耗的省电工作模式，当监测的传感量发生变化时候，装置就处在工作状态，实现数据的采集处理通信过程。为海洋领域的环境提供有效的实时监测，对沿海的渔业和意外环境污染提供有效的监测信息。从而有效保护沿海水域的产业发展。

Description

一种海洋水域监测装置

技术领域

本实用新型涉及海洋环境监测技术领域，特别涉及一种海洋水域监测装置。

背景技术

在我们国家，海洋经济已成为国民经济发展中重要的、强劲的、新的经济增长点。然而随着沿海各地工业和城镇建设的发展，大量工业废水及生活污水排放入海，已造成我国一半以上的近岸海域受到严重污染。近几年，赤潮又呈现出时间提前、频率增加、范围扩大的特点。沿岸海域污染和赤潮的频繁发生，使海洋生态环境恶化，海洋生物资源及海水增养殖业受到严重威胁。因此，加强对海洋的保护和管理是目前研究的重要课题，而加强对海洋领域的环境监测是对海洋保护和管理前提条件。目前海洋监测主要是采用定期取样监测的方法，实时性比较差，耗费人力，监测手段比效烦琐、落后。

发明内容

本实用新型就是针对上述存在的问题，提供了一种利用传感器网络对海洋水域的环境参数进行实时监测的一种海洋水域监测装置。

本实用新型由海水温度传感电路、水流传感电路、PH值传感电路、光照度传感电路、无线发射接收电路、发射接收天线和微处理器所组成，所述海水温度传感电路、水流传感电路、PH值传感电路、光照度传感电路、无线发射接收电路分别与微处理器双向电连接；所述发射接收天线与无线发射接收电路双向电连接。

上述海水温度传感电路由温度传感器、信号调理电路所组成，并依次电连接；水流传感电路由二维加速度传感器、信号调理电路所组成，并依次电连接；PH值传感电路由PH值传感器、信号调理电路所组成，并依次电连接；无线发射接收电路由无线接收接口电路、无线收发电路、无线发送接口电路所组成，并依次电连接。

上述无线发射接收电路的发射频率为300MHz-900MHz。

上述发射接收天线的发射方向为360度。

上述海洋水域监测装置在海洋监测区域内可设置两个或两个以上，且装置相互间能发射和接收无线信号，实现数据的通信。

本实用新型的工作原理如下：

本装置通过电池供电来工作，当装置单独工作时，低功耗的微处理器程序运行，对其它的传感器模块和通信模块进行初始化，使各模块设定为可控的工作模式下工作。然后根据程序设定的循环工作周期循环的工作(一个循环周期可设定从10秒到1小时之间的任意长度)，在每一个工作周期里，首先由微处理器定时地唤醒每一个传感器模块进行数据采集，并把传感器的值进行初步处理，有选择的存放在装置内部的数据存储器中，当所有传感器模块的数据采集结束后，微处理器重新控制各模块进入省电工作模式，节约电能。直到一个循环工作周期结束。然后又开始下一个工作循环周期，重新开始唤醒传感器模块进行数据采集处理。

当多个装置构成一个网络进行协调工作时，除了与上述描述的装置单独工作需要进行的工作之外，还需要进行数据通信。设定的循环工作周期分为两个时间片，首先，在每一个工作周期中最开始，先唤醒无线通信模块，先监测是否有无线数据通信请求，如果没有通信请求，装置进行单独的工作，如果有数据通信请求，则根据通信的数据内容进行工作。数据通信的内容主要分为两类数据控制信息，第一类数据控制信息是基站要求本装置把采集的传感器数据发送到基站。如果是这种的通信控制，装置的每一个循环周期的工作过程如下：依次唤醒各传感器模块，进行数据的采集和处理，并且保存在装置的存储器，然后唤醒无线通信，把数据发送出去。第二类数据控制信息是别的装置发送到基站的数据包，如果是这类数据，装置的每一个循环周期工作过程如下：依次唤醒各传感器模块，进行数据的采集和处理，并且保存在装置的存储器，然后把之前接收到的数据信息包通过天线转发出去即可。

本实用新型安装或随机撒布于海洋水域中，可实时监测海洋水域的水质、温度、海浪等情况，为海洋工程、油气作业等海上生产活动提供环境参数，为海洋污染监控与防治提供决策依据，为海洋生态环境、海水养殖以及近海水产资源养护提供依据，对沿海的渔业和意外环境污染提供有效的监测信息，为海上渔业生产活动提供服务，从而有效保护海水域的产业发展。该装置具有实时、快速、省电、精确度高、操作方便、监测范围广、灵活性强等优点，应用前景广阔，有较大的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本实用新型中工作原理框图。

图2是本实用新型构成网络使用的拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1所示，本实用新型主要包括：海水温度传感电路1，由温度传感器1.1和信号调理电路1.2组成；水流传感电路2，由加速度传感器2.1和信号调理电路2.2组成；PH值传感电路3，由PH值传感器3.1和信号调理电路3.2组成；光照度传感电路4；低功耗微处理器5；无线发射接收电路6，由无线收发芯片电路6.3、无线接收接口电路6.1和无线发送接口电路6.2；发射接收天线7所组成。

图1中1.1是一个温度传感器TC1047，它是一个输出为100mv到1.75v的传感器，1.2是对应的传感器输出信号的调理电路，被测对象的温度通过热电偶来采集，它是一种发电型传感器，将输入的温度信息直接转换为电势信号输出。当测量端与参比端温度不同时，回路就会产生热电势Es。可利用温度传感器TC1047来测量参比端，从而可测量海水温度。信号调理电路主要由运算放大器构成一个同相放大器，把100mv到1.75v的信号放大到160mv到2.8v的信号，然后该信号可输入到微控制器内部集成的A/D转换器。为了减小放大电路的功耗，放大器的选用，必须使用低功耗的运算放大器，来保证系统的运行能持续比较长的时间。

图1中2.1是ADXL202芯片及其周围元件构成水流传感电路，该传感器在加速度的作用下，输出的模拟电压信号通过脉宽占空比调制器转换为占空比与加速度成正比的方波。2.2是该传感器的输出信号调理电路。该信号调理转换成可直接输入到计数器或低功耗的微控制器来测量。

图1中3.1是PH-BTAPH传感器，该传感器工作电源端管脚加电工作时，输出的是模拟电压，并且该PH-BTA传感器的测量范围为：pH 0-14，其输出电压为：59.2mV/pH at 25℃。3.2是对应的传感器调理电路，信号调理电路主要由运算放大器构成一个同相放大器，该放大器的放大倍数为3倍，使得传感器输出信号比较适合输入到AD转换器。

图1中4是CL94L光照度传感器，该传感器工作电源端管脚加电工作时，输出的是模拟电压，并且该信号的输出幅值可从零到工作电压范围，因此可以不再设计接口电路也行。该传感器输出信号可直接输入到AD转换器。

图1中5是低功耗微处理器，使用的是ATMEL128芯片。

图1中6.1是无线接收接口电路，6.2无线发送接口电路，6.3是无线收发电路的核心芯片，选用CC1000无线收发芯片，在匹配电阻下，使其处在最佳匹配工作模式下工作。能完成300MHz到900MHz频段下的工作。

参见图2，多个装置可构成一个传感器网络系统，每一个装置就是一个网络节点，除了基站作用的节点外，别的节点在网络中的地位都是平等的，可任意替换。

Claims (4)

1.一种海洋水域监测装置，其特征在于：它由海水温度传感电路(1)、水流传感电路(2)、PH值传感电路(3)、光照度传感电路(4)、无线发射接收电路(6)、发射接收天线(7)和微处理器(5)所组成，所述海水温度传感电路(1)、水流传感电路(2)、PH值传感电路(3)、光照度传感电路(4)、无线发射接收电路(6)分别与微处理器(5)双向电连接；所述发射接收天线(7)与无线发射接收电路(6)双向电连接。

2.根据权利要求1所述的海洋水域监测装置，其特征在于：所述海水温度传感电路(1)由温度传感器(1.1)、信号调理电路(1.2)所组成，并依次电连接；所述水流传感电路(2)由二维加速度传感器(2.1)、信号调理电路(2.2)所组成，并依次电连接；所述PH值传感电路由PH值传感器(3.1)、信号调理电路(3.2)所组成，并依次电连接；所述无线发射接收电路(6)由无线接收接口电路(6.1)、无线收发电路(6.3)、无线发送接口电路(6.2)所组成，并依次电连接。

3.根据权利要求1或2所述的海洋水域监测装置，其特征在于：所述无线发射接收电路(6)的发射频率为300MHz-900MHz。

4.根据权利要求1所述的海洋水域监测装置，其特征在于：所述发射接收天线(7)的发射方向为360度。