一种船载远程多参数水质测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种船载远程多参数水质测量装置及方法，包括主控制器、水质采样模块、水质分析模块、定位模块和用户终端，该水质采样模块包括水泵、水箱和水泵控制电路，所述水泵控制电路与主控制器连接，所述水质分析模块的探头置于所述水箱，所述水箱侧壁设有用于检测水位的上水位开关和下水位开关，所述上水位开关与下水位开关与主控制器连接；所述水箱开设有出水口，所述水泵一端通过软管与水箱出水口连通，另一端通过软管与河流水连通。本发明专利技术的有益效果是通过水泵将河流水抽到水箱进行检测，避免水流速度对检测探头的影响，可以获得更高的检测精度。

A Shipborne Remote Multi-parameter Water Quality Measurement Device and Method

The invention discloses a ship-borne remote multi-parameter water quality measurement device and method, which comprises a main controller, a water quality sampling module, a water quality analysis module, a positioning module and a user terminal. The water quality sampling module includes a water pump, a water tank and a water pump control circuit, which is connected with the main controller. The probe of the water quality analysis module is placed in the water tank, and the water tank is composed of a water pump, a water tank and a water pump control circuit. The side wall is provided with an upper water level switch and a lower water level switch for detecting water level. The upper water level switch and the lower water level switch are connected with the main controller. The water tank is provided with an outlet. One end of the pump is connected with the outlet of the water tank through a hose, and the other end is connected with the river water through a hose. The beneficial effect of the invention is that the river water is pumped into the water tank by a water pump for detection, thereby avoiding the influence of the flow velocity on the detection probe and obtaining higher detection accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种船载远程多参数水质测量装置及方法
本专利技术新型涉及环境监测
，尤其涉及一种船载远程多参数水质测量方法及装置。
技术介绍
随着生活水平的提高，人们对生活环境的关注度越来越高，但环境问题却随着经济的高速发展日渐突出，尤其是水环境的恶化对经济发展产生了严重的影响和制约。目前水环境保护已经上升到国家战略发展的高度，因此实现水质参数的远程自动化监测对于水环境的保护具有重要意义。常用的水质参数包括pH值、温度、溶解氧、电导率等，针对河流的水质监测，一般有如下两种方法：一种是人工取水进行实验室水质化验分析，这种方法精度较高但人工取水较为麻烦；另一种是采用便携式多参数水质监测装置到河流现场进行在线水质监测，这种方法相比前一种方法实施简单便捷，但仍需用户携带装置到河流现场进行人工手动采样，也无法自动实现整条河流的水质监测。中国专利申请公开说明书CN205664866U公开了一种船载的海洋水质数据采集系统，包括主控制器、水质传感器、无线通信模块、GPS模块和电源模块，所述的主控制器、无线通信模块、GPS模块和电源模块设置在船体上，水质传感器设置在船体底部的表面上，其中水质传感器的输出端、无线通信模块的输入端、GPS模块的输入端、输出端与主控器电连接，电源模块向主控制器、水质传感器、无线通信模块、GPS模块供电，水质传感器用于采集海水的水质数据。利用该系统装置可以实现整条河流的自动化水质监测，但水质监测探头在检测过程中要求水的流速不能太高，而船与水流的相对运动会导致水质监测探头处于较高的水流速度，导致检测精度下降。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够改善水流速度影响水质监测探头的检测结果的船载远程多参数水质测量装置及方法。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种船载远程多参数水质测量装置，包括主控制器、水质采样模块、水质分析模块、定位模块和用户终端；所述主控制器与水质采样模块、水质分析模块和定位模块连接并对所连接的各模块进行控制，所述主控制器与用户终端进行通信；所述水质分析模块用于检测水质；所述定位模块用于对水质采样的位置进行定位；所述用户终端用于发送水质检测命令以及接收水质检测信息；所述水质采样模块包括水泵、水箱和水泵控制电路，所述水泵控制电路与主控制器连接，所述水质分析模块的探头设置于所述水箱，所述水箱侧壁设有用于检测水位的上水位开关和下水位开关，所述上水位开关与下水位开关与主控制器连接；所述水箱开设有出水口，所述水泵一端通过软管与水箱出水口连通，另一端通过软管与河流水连通。通过采用上述技术方案，使用水泵将河流水抽到水箱进行检测，避免水流速度对水质检测探头的影响，可以获得更高的检测精度。进一步设置为：所述水泵为蠕动泵。通过采用上述技术方案，流经蠕动泵的河流水与泵体不直接接触，可以防止泵体污染到采样的河流水，同时蠕动泵具有较高的控制精度。进一步设置为：所述水泵控制电路正反转逻辑控制电路和全桥驱动电路。通过采用上述技术方案，正反转逻辑控制电路和全桥驱动电路可以实现蠕动泵进行正向抽水和反向放水的功能。进一步设置：所述定位模块包括GPS/北斗/伽利略定位电路。通过采用上述技术方案，使用卫星定位系统对水质采样地点进行定位，通过定位模块与主控制器的通信对每次采样的地点及时间进行记录。进一步设置为：所述水质分析模块包括电导率检测单元、pH值检测单元、溶解氧/温度检测单元。通过采用上述技术方案，可以检测河流的电导率、pH值、溶解氧、水温，如有需要还可以增加其他检测单元满足检测更多参数的需求。进一步设置为：所述用户终端包括具备无线通信功能的云终端机和具备蓝牙通信功能的手持设备。通过采用上述技术方案，用户既可以通过云终端机与主控制器进行远距离通信，也可以用手持设备与主控制器进行近距离通信。进一步设置为：所述主控制器为低功耗蓝牙处理器，所述手持设备与低功耗蓝牙处理器进行蓝牙通信。通过采用上述技术方案，降低主控制器的功耗，使其在相同的电量下工作时间更持久，更适合野外长距离、长时间检测工作，同时具备与手持设备进行蓝牙通信的功能。进一步设置为：所述低功耗蓝牙处理器连接有远程通信模块，所述云终端机通过远程通信模块与主控制器进行无线通信。通过上述设置，方便用户在远处发送水质检测命令，不必到达检测现场。进一步设置为：所述远程通信模块为NB-IoT通信模块。通过采用上述技术方案，NB-IoT通信方式具备低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势。本专利技术还提供一种远程多参数水质测量的方法，包括以下步骤：步骤1，主控制器接收从用户终端发送的开始水质检测命令，该命令包含水质检测间隔距离，再进入步骤2，没有接收到开始水质检测命令则主控制器待机等待命令发送；步骤2，主控制器通过控制水泵控制电路使水泵排出水箱中的水，下水位开关判断水箱中的水是否已排完；如果排完则进入步骤3，否则重复步骤2直到水排完；步骤3，主控制器判断接收到开始水质检测命令后是否是第一次进入步骤3，是则进入步骤4；否则主控制器通过UART通信接口接收定位模块输出的位置和时间，如果当前位置与上一次检测开始位置的水平距离大于开始水质检测命令包含的检测间隔距离，则保存当前位置和时间为检测开始位置和检测开始时间并进入步骤S4，否则重复步骤S3直到当前位置与上一次检测开始位置的水平距离大于检测间隔距离；步骤4，主控制器通过控制其GPIO端口的输出使水泵的电机正转将河流中的水抽到水箱中，同时检测主控制器与上水位开关对应的GPIO端口的输入的电平状态判断水箱中的水是否已蓄满；如果水箱中的水已蓄满则进入步骤S5，否则重复S4直到水箱中的水蓄满；步骤5，主控制器通过UART通信接口接收定位模块输出的位置和时间并保存为检测结束位置和检测结束时间；主控制器启动AD转换对电导率检测单元、PH值检测单元、溶解氧/温度检测单元的电压输出进行AD转换并换算成对应的电导率、PH值、溶解氧浓度、水温参数；NB-IoT通信模块通过NB-IoT无线网络通信方式将检测开始位置、检测开始时间、检测结束位置、检测结束时间、以及检测的电导率、PH值、溶解氧浓度、水温传输至云终端机；主控制器通过蓝牙通信方式将检测开始位置、检测开始时间、检测结束位置、检测结束时间、以及检测的电导率、PH值、溶解氧浓度、水温传输至手持设备；进入步骤S6；步骤6，如果主控制器接收到来自用户终端的的停止水质检测命令，则控制器停止水质采样模块和水质分析模块工作，返回步骤S1并等待下一次的开始水质检测命令；否则进入步骤S2排空水箱中的水并进行新一次的水质检测。本方法的有益效果是通过用户终端发送水质检测命令至主控制器，主控制器控制水泵控制电路，从而使水泵将河流水抽到水箱进行检测，避免水流速度对水质检测探头的影响，可以获得更高的检测精度。附图说明图1为本实施例的电路结构示意图；图2为本实施例的水泵控制电路的电路原理图；图3为本实施例的电压转换电路的电路原理图；图4为本实施例的电导信号调理电路的电路原理图；图5为本实施例的pH值信号调理电路的电路原理图；图6为本实施例的溶解氧/温度信号调理电路的电路原理图；图7为本实施例的GPS/北斗/伽利略定位电路的电路原理图；图8为本实施例的低功耗蓝牙处理器电路的电路原理图；图9为本专利技术提供的远程多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船载远程多参数水质测量装置，其特征在于：包括主控制器、水质采样模块、水质分析模块、定位模块和用户终端；所述主控制器与水质采样模块、水质分析模块和定位模块连接并对所连接的各模块进行控制，所述主控制器与用户终端进行通信；所述水质分析模块用于检测水质；所述定位模块用于对水质采样的位置进行定位；所述用户终端用于发送水质检测命令以及接收水质检测信息；所述水质采样模块包括水泵(5)、水箱(1)和水泵控制电路(6)，所述水泵控制电路(6)与主控制器连接，所述水质分析模块的探头设置于所述水箱(1)，所述水箱(1)侧壁设有用于检测水位的上水位开关(2)和下水位开关(3)，所述上水位开关(2)与下水位开关(3)与主控制器连接；所述水箱(1)开设有出水口，所述水泵(5)一端通过软管(501)与水箱(1)出水口连通，另一端通过软管(501)与河流水连通。

【技术特征摘要】
1.一种船载远程多参数水质测量装置，其特征在于：包括主控制器、水质采样模块、水质分析模块、定位模块和用户终端；所述主控制器与水质采样模块、水质分析模块和定位模块连接并对所连接的各模块进行控制，所述主控制器与用户终端进行通信；所述水质分析模块用于检测水质；所述定位模块用于对水质采样的位置进行定位；所述用户终端用于发送水质检测命令以及接收水质检测信息；所述水质采样模块包括水泵(5)、水箱(1)和水泵控制电路(6)，所述水泵控制电路(6)与主控制器连接，所述水质分析模块的探头设置于所述水箱(1)，所述水箱(1)侧壁设有用于检测水位的上水位开关(2)和下水位开关(3)，所述上水位开关(2)与下水位开关(3)与主控制器连接；所述水箱(1)开设有出水口，所述水泵(5)一端通过软管(501)与水箱(1)出水口连通，另一端通过软管(501)与河流水连通。2.根据权利要求1所述的一种船载远程多参数水质测量装置，其特征在于：所述水泵(5)为蠕动泵。3.根据权利要求1所述的一种船载远程多参数水质测量装置，其特征在于：所述水泵控制电路(6)包括正反转逻辑控制电路和全桥驱动电路，所述正反转逻辑控制电路包括与门、三极管和电阻，全桥驱动电路包括场效应管、三极管、二极管和电阻，全桥驱动电路的两端与水泵(5)中的电机相连接，与门的输出端控制全桥驱动电路中场效应管的通断，从而控制水泵(5)中的电机正转或反转。4.根据权利要求1所述的一种船载远程多参数水质测量装置，其特征在于：所述定位模块包括GPS/北斗/伽利略定位电路。5.根据权利要求1所述的一种船载远程多参数水质测量装置，其特征在于：所述水质分析模块包括电导率检测单元、pH值检测单元、溶解氧/温度检测单元。6.根据权利要求5所述的一种船载远程多参数水质测量装置，其特征在于：所述用户终端包括具备无线通信功能的云终端机(17)和具备蓝牙通信功能的手持设备(18)。7.根据权利要求6所述的一种船载远程多参数水质测量装置，其特征在于：所述主控制器为低功耗蓝牙处理器，所述手持设备(18)与低功耗蓝牙处理器进行蓝牙通信。8.根据权利要求7所述的一种船载远程多参数水质测量装置，其特征在于：所述低功耗蓝牙处理器连接有远程通信模块，所述云终端机(17)通过远程通信模块与主控制器进行无线通信。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐玉，郑燕浪，周丹，李佳佳，詹璐茜，刘军，厉旭杰，童长飞，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33