一种基于Zigbee自组网的PH值监测网络制造技术

本发明专利技术涉及一种基于Zigbee自组网的PH值监测网络，包括多个PH复合电极装置，每个PH复合电极装置被视为一个传感器节点，并包括PH值采集模块、电极保养模块、清水采集模块、供电模块、无线收发模块和中央控制模块。电极保养模块包括带有电磁阀门的KCL补充液容器、浊度传感器、KCL标准样液池、排污水泵，浊度传感器用于检测KCL标准样液池内的标准样液受污染程度，中心控制模块在浊度达到阈值时，控制排污水泵工作，排出KCL标准样液池内废液，位于KCL标准样液池上方的KCL补充液容器底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液。本发明专利技术可以长期监测大片水域。

A pH monitoring network based on Zigbee ad hoc network

The invention relates to a pH monitoring network ad hoc network based on Zigbee, including a plurality of PH composite electrode device, each of the PH composite electrode device is regarded as a sensor node, and includes a pH acquisition module, electrode maintenance module, water collection module, power supply module, wireless transceiver module and central control module. The electrode maintenance module includes a solenoid valve with KCL liquid container, turbidity sensor and KCL standard sample pool, sewage pump, turbidity sensor for the detection of KCL standard sample pool standard sample liquid pollution and control center module in turbidity reached the threshold, control of sewage pump, discharge of KCL standard sample pool in the waste liquid, the electromagnetic valve is located in the KCL standard sample pool above the KCL at the bottom of the liquid container is opened, the release of KCL liquid. The invention can monitor a large area of water for a long time.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Zigbee自组网的PH值监测网络
该专利技术涉及海水PH值监测领域，尤其涉及装置之间通过Zigbee自组网技术组成传输数据网络。
技术介绍
海洋是人类生存环境的重要组成部分，对人类生存、发展有着极为密切的关系。海洋作为一个巨大的资源库，如果能过将海洋资源合理的开发利用，将对国家的经济起到积极地作用。然而海洋环境的变化会对海洋资源的开发造成重要的影响，对海水水质的监测可使得人类对海洋环境的变化进行预测，从而减少开发海洋资源的风险。PH值是海水水质监测过程中是最重要的指标之一，同时，海水水质监测是一个长期连续的过程，现有的PH复合电极如果长时间浸泡在海水中，电极前端玻璃球泡表面容易被海水中的杂质覆盖，堵塞氢离子通道，使得PH复合电极灵敏度降低，影响对海水PH值数据采集的准确性。因此，一种具备自动清洗与保养功能的PH复合电极装置就显得尤为重要。在大规模海洋监测中，如果使用传统的人工数据采集方式会耗费大量的人力物力，如果使用Zigbee技术使各节点组成数据传输网络，这样就能极大的提高数据传输效率并且大幅度节约成本。因此一项基于Zigbee自组网技术的并能实现水质长期监测的PH值监测网络。附图说明图1为PH复合电极装置箱体的剖面图图2为PH复合电极清洁与保养的细节图图3为PH复合电极装置的原理框图图4为全过程的流程图图5为Zigbee树型网络拓扑结构图1、机械臂；2、PH复合电极；3、太阳能光伏板；4、无线收发模块；5、蓄电池；6、中央控制模块；7、泡沫；8、浊度传感器；9、KCL标准样液池；10、11、12、15、16、20、均为水泵(未画出水管)；13、待测液体池14、液位计；17、导热硅胶；18、蓄海水池；19、蓄清水池；21、金属制成的冷凝板；22、带有电磁阀门的KCL补充液容器；23、协调节点；24、终端节点；25、路由节点。如图所示：1、机械臂；2、通信天线；3、数据储存及ZigBee通信模块；4、中央控制模块；5、蓄电池；6、泡沫；7、浊度传感器；8、KCL标准样液池；9、10、11、14、15、19、均为水泵(未画出水管)；12、待测液体池13、液位计；16、导热硅胶；17、蓄海水池；18、蓄清水池；20、金属制成的冷凝板；21、带有电磁阀门的KCL补充液容器；22、PH复合电极；23、ZigBee网络；24、系统中继传输模块；25、岸边数据接收装置
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够通过无线自组网实现数据传输的PH值监测网络，以满足海洋环境水质长期监测的需要。本专利技术的技术方案如下：一种基于Zigbee自组网的PH值监测网络，包括多个PH复合电极装置，每个PH复合电极装置被视为一个传感器节点，并包括PH值采集模块、电极保养模块、清水采集模块、供电模块、无线收发模块和中央控制模块，其中，PH值采集模块包括机械臂、固定于机械臂前端的PH复合电极、待测溶液池、进样水泵12、排样水泵11、冲洗水泵20，其中，进样水泵12用于将海水抽吸入待测溶液池，排样水泵11用于将海水排出待测液体池；机械臂用于将PH复合电极置于待测液体池内或将其抬高，PH复合电极测得PH值传输至中央控制模块，在中央控制模块的控制下，冲洗水泵20抽吸抽吸清水并对抬高的PH复合电极进行清洗，经过清洗的PH复合电极被移至电极保养模块的KCL标准样液池中；电极保养模块，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器、浊度传感器、KCL标准样液池、排污水泵10，浊度传感器用于检测KCL标准样液池内的标准样液受污染程度，中心控制模块在浊度达到阈值时，控制排污水泵10工作，排出KCL标准样液池内废液，位于KCL标准样液池上方的KCL补充液容器底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液；清水采集模块包括导热硅胶、蓄海水池、蓄清水池、液位计、进水泵15、调节水泵15和冷凝板，进水泵15用于抽吸海水进入蓄海水池；导热硅胶的主体作为蓄海水池的侧壁，与其内海水直接接触；导热硅胶还与太阳能光伏板连接，用于吸收热量；蓄海水池的上部斜向固定有冷凝板，冷凝板将蒸发的海水凝结为液体，并将凝结的液体引流入蓄清水池中；液位计用于监测蓄清水池内水量，其采集的信息被送入中心控制模块，中心控制模块在清水量达到最大阈值后，调节水泵15开启，释放海水，不再进行蒸发冷凝，；当清水达到最小阈值，进水泵15工作；供电模块包括太阳能光伏板和蓄电池，太阳能光伏板吸收光能转化为电能储存在蓄电池中为装置供电；中央控制模块6将PH复合电极2收集到的数据传输到无线收发模块4中，每个传感器节点都有无线收发模块4，负责与其他节点进行通信与数据传输，根据自组网协议，每次数据传输动态指定其他节点为协调节点23、路由节点25和终端节点24。具体实施方式本专利技术的PH值监测网络，由若干个独立工作的PH复合电极装置构成，每个PH复合电极装置视为一个传感器节点。图1是PH复合电极装置的结构示意图，一种具备自动清洗与保养功能的PH复合电极装置，包括供电模块，中央控制模块，PH值采集模块、电极保养模块和清水采集模块。下面将结合附图对本专利技术的具体实施方式进一步详细说明。如图1所示，PH值采集模块包括机械臂1、PH复合电极2、待测溶液池13、水泵10、水泵11、水泵19。PH复合电极2由机械臂1控制进入待测液体池13，水泵11工作，海水进入待测液体池13，测得PH值传输至中央控制模块5。水泵12工作，排出海水。机械臂1将PH复合电极2抬高，水泵20工作，引出清水冲洗复合电极。机械臂1再将PH复合电极2移至KCL溶液池9中。如图2，为电极保养模块细节图，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器22、浊度传感器8、KCL溶液池9、水泵10。海水中含微生物，水藻，工业废液等杂质，浊度传感器8即可检测标准样液受污染程度。浊度达到阈值时，KCL标准液已被污染，须更换。水泵10工作，排出废液。KCL补充液容器22底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液。实现了KCL标准液的更新。如图1，右侧清水采集模块包括导热硅胶17、蓄海水池18、蓄清水池19、液位计14、水泵15、水泵16和冷凝板21。水泵15工作，海水进入蓄海水池18。导热硅胶17连接太阳能光伏板2吸收热量，海水蒸发，遇冷凝板21凝结为液体，由于冷凝板21与光伏板2同角度倾斜，具有引流作用，凝结的清水流入蓄清水池19中。液位计14监测水量，清水量达到最大阈值后，水泵16开启，释放海水，不再进行蒸发冷凝，确保海水不会在箱体内结晶和污染。当清水达到最小阈值，水泵15工作，重复上述过程。如图1，供电模块包括太阳能光伏板2和蓄电池5。太阳能光伏板2吸收光能转化为电能储存在蓄电池5中为系统供电，以保证源源不断的供能。使用太阳能进行供电，既能保护环境、节约资源又极大延长了该装置在海上工作的时间。如图3所示，该装置通过中央控制模块控制机械臂运作，利用PH复合电极2收集信息，将信息通过中央控制模块进行处理，并存储于数据存储模块中；利用浊度传感器和液位计收集数据，上传至中央控制模块分析KCL标准样液污染度和清水量是否达到阈值，并控制水泵和电磁阀门及时做出反应，完成了清水的自动采集和KCL溶液的自动更换，实现PH复合电极装置2的自动清洗与保养。中央控制模块6将PH复合电极2收集到的数据传输到无线收发模块4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Zigbee自组网的PH值监测网络，包括多个PH复合电极装置，每个PH复合电极装置被视为一个传感器节点，并包括PH值采集模块、电极保养模块、清水采集模块、供电模块、无线收发模块和中央控制模块，其中，PH值采集模块包括机械臂、固定于机械臂前端的PH复合电极、待测溶液池、进样水泵(12)、排样水泵(11)、冲洗水泵(20)，其中，进样水泵(12)用于将海水抽吸入待测溶液池，排样水泵(11)用于将海水排出待测液体池；机械臂用于将PH复合电极置于待测液体池内或将其抬高，PH复合电极测得PH值传输至中央控制模块，在中央控制模块的控制下，冲洗水泵(20)抽吸抽吸清水并对抬高的PH复合电极进行清洗，经过清洗的PH复合电极被移至电极保养模块的KCL标准样液池中；电极保养模块，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器、浊度传感器、KCL标准样液池、排污水泵(10)，浊度传感器用于检测KCL标准样液池内的标准样液受污染程度，中心控制模块在浊度达到阈值时，控制排污水泵(10)工作，排出KCL标准样液池内废液，位于KCL标准样液池上方的KCL补充液容器底部的电磁阀门开启，释放KCL补充液；清水采集模块包括导热硅胶、蓄海水池、蓄清水池、液位计、进水泵(15)、调节水泵(15)和冷凝板，进水泵(15)用于抽吸海水进入蓄海水池；导热硅胶的主体作为蓄海水池的侧壁，与其内海水直接接触；导热硅胶还与太阳能光伏板连接，用于吸收热量；蓄海水池的上部斜向固定有冷凝板，冷凝板将蒸发的海水凝结为液体，并将凝结的液体引流入蓄清水池中；液位计用于监测蓄清水池内水量，其采集的信息被送入中心控制模块，中心控制模块在清水量达到最大阈值后，调节水泵(15)开启，释放海水，不再进行蒸发冷凝，；当清水达到最小阈值，进水泵(15)工作；供电模块包括太阳能光伏板和蓄电池，太阳能光伏板吸收光能转化为电能储存在蓄电池中为装置供电；中央控制模块(6)将PH复合电极(2)收集到的数据传输到无线收发模块(4)中，每个传感器节点都有无线收发模块(4)，负责与其他节点进行通信与数据传输，根据自组网协议，每次数据传输动态指定其他节点为协调节点(23)、路由节点(25)和终端节点(24)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于Zigbee自组网的PH值监测网络，包括多个PH复合电极装置，每个PH复合电极装置被视为一个传感器节点，并包括PH值采集模块、电极保养模块、清水采集模块、供电模块、无线收发模块和中央控制模块，其中，PH值采集模块包括机械臂、固定于机械臂前端的PH复合电极、待测溶液池、进样水泵(12)、排样水泵(11)、冲洗水泵(20)，其中，进样水泵(12)用于将海水抽吸入待测溶液池，排样水泵(11)用于将海水排出待测液体池；机械臂用于将PH复合电极置于待测液体池内或将其抬高，PH复合电极测得PH值传输至中央控制模块，在中央控制模块的控制下，冲洗水泵(20)抽吸抽吸清水并对抬高的PH复合电极进行清洗，经过清洗的PH复合电极被移至电极保养模块的KCL标准样液池中；电极保养模块，包括带有电磁阀门的KCL补充液容器、浊度传感器、KCL标准样液池、排污水泵(10)，浊度传感器用于检测KCL标准样液池内的标准样液受污染程度，中心控制模块在浊度达到阈值时，控制排污水泵(10)工作，排出KCL标准样液池内废液，位于KCL标准样...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹强，苏奇，王念秋，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12