一种景区水域水质自供能监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种景区水域水质自供能监测系统，包括指挥中心和监测终端，所述监测终端包括承载浮体，所述承载浮体内部设置振动发电单元、电源管理单元、处理器单元和无线通信单元，所述承载浮体上方设置太阳能发电单元，所述承载浮体下方设置传感器单元，所述承载浮体通过固定绳体与水底连接，所述振动发电单元、太阳能发电单元与所述电源管理单元连接，所述电源管理单元与所述处理器单元、无线通信单元和传感器单元连接。本发明专利技术通过将波浪能量和太阳能转换为电能进行自供能，满足水域水质监测用电，为水质的无线监测创造必要条件，可以保障电能的不间断供应。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及水域水质无线监测
，具体涉及一种景区水域水质自供能监测系统。

技术介绍

近年来，随着工业发展和人们生活水平不断提高，污水排放量不断增加，已经远远超出了自然净化功能所允许的环境容量，自然界的水质情况不断恶化，严重危及到人类健康、破坏生态系统。为了确保水环境和水资源的清洁，必须对造成水质污染的污染源采取必要的措施，环境水质的在线监测显得非常有必要。特别针对一些有山有水的景区来说，青山绿水是吸引游客的根本，若大量的污水充斥景区，将对该地的旅游业会造成巨大的影响，降低景区的吸引力，因此对景区的水质监测也是很有必要的，只有随时掌握水质的变化，才能在水质出现问题时及时发现原因并解决。
传统的水质监测方法主要有两种：(1)人工采样实验室分析或采用手持便携式监测仪现场采样检测；(2)在特定区域建设水质自动监测站。前者采样频率低，劳动强度大，无法实时监控，不能反映水体水质参数的连续动态变化；后者能实现水质自动监测，但存在投资成本高、建设周期长、需铺设电缆和征地建站等局限性，其覆盖水域不可能很广，也无法实施多点监测。
近年来，无线传感网络的技术研究正在蓬勃发展之中，将无线传感器网络技术应用于环境监测和生态研究是热点之一。由于无线传感网络的自组织特性和节点设计的微型化、低成本和低能耗，将无线传感器网络技术与传统的水质监测仪器相结合，可以实现区域水参数多监测节点的快速配置和自组网，无线传输和低能耗的特点能适应户外多变的环境。因此，基于无线传感网络技术的水环境检测系统可以在低成本的条件下实现大范围水域的空间和时间二维实时数据的在线采样，高密度空时分布的水质数据可以满足对水体环境进行高质量分析与管理的要求，实现科学预防和分析水污染的目的，保证景区的绿水，增加对游客的吸引力度，增强其竞争力。
但是无线监测需要解决的问题便是监测终端的供电，目前都是采用可更换的蓄电池，增加巡检人员，对现场的蓄电池检测之后，对电量不足的进行更换，浪费人力资源，存在许多不便。
申请号为201410036734.5的专利技术公开了一种无线传感水质监测预警系统，包括无线传感器水质参数采集节点、汇聚节点、水质监控中心，无线传感器水质参数采集节点包括水质参数传感器模块、微处理器模块、ZigBee模块及太阳能供电模块，水质参数传感器模块负责水质参数采集并与微处理器模块连接，水质参数采集节点之间通过ZigBee模块以无线方式进行自行组网，形成水质监测无线传感器网络；汇聚节点通过ZigBee模块与无线传感器水质参数采集节点交换数据，并通过GPRS模块和Internet与水质监控中心交换数据，水质监控中心通过自回归模型算法对该数据进行处理并作出预警。该系统布局灵活、实时上报数据可以实现大范围水域水质的无线监测和预警。该专利技术通过太阳能进行自供能，但是在连绵的阴雨天气会导致设备失效，对环境依赖性较大。
申请号为201020589195.5的技术公开了一种大面积水质监测无线传感器网络网关节点装置，包括Zigbee通信模块、微处理器模块、远程数据获取模块和电源模块，Zigbee通信模块、远程数据获取模块分别与微处理器模块双向连接，电源模块向其余三个模块提供电源。本技术可广泛应用于大面积水产养殖水质监测无线传感器网络网关节点，自身提供不间断电源。该装置采用了风光互补发电，可以保证电量供应的不间断，但是风力发电机及其附属设备的体积较大，仅适合安装在岸边对水质监测。

技术实现思路

本专利技术所要解决的问题是提供一种景区水域水质自供能监测系统，通过将波浪能量和太阳能转换为电能进行自供能，满足水域水质监测用电，为水质的无线监测创造必要条件，可以保障电能的不间断供应。
为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
一种景区水域水质自供能监测系统，包括指挥中心和监测终端，所述监测终端包括承载浮体，所述承载浮体内部设置振动发电单元、电源管理单元、处理器单元和无线通信单元，所述承载浮体上方设置太阳能发电单元，所述承载浮体下方设置传感器单元，所述承载浮体通过固定绳体与水底连接，所述振动发电单元、太阳能发电单元与所述电源管理单元连接，所述电源管理单元与所述处理器单元、无线通信单元和传感器单元连接。
进一步的，所述振动发电单元包括所述承载浮体内部设置的腔体，所述腔体的侧壁上设置压电陶瓷片，所述压电陶瓷片的另一侧通过万向接头设置拉杆，对应所述拉杆在所述承载浮体下方设置通孔，所述拉杆与所述通孔之间设置密封机构，所述拉杆下端通过所述固定绳体与水底固定连接。
进一步的，所述太阳能发电单元包括小型太阳能发电机。
进一步的，所述电源管理单元包括整流器、蓄电池和DC/DC电源模块。
进一步的，所述处理器单元包括单片机芯片，所述无线通信单元包括GPRS模块，所述指挥中心包括工业控制计算机。
进一步的，所述传感器单元包括所述承载浮体底部设置电导率传感器、温度传感器、溶解氧传感器和pH传感器。
进一步的，所述承载浮体上设置位移报警单元，所述位移报警单元与所述电源管理单元、处理器单元连接，所述位移报警单元包括GPS模块。
进一步的，所述密封机构包括环形密封带，所述环形密封带的内边缘与所述拉杆密封连接，所述环形密封带的外边缘与所述承载浮体下表面密封连接。
进一步的，所述拉杆下端通过旋转接头与所述固定绳体连接，所述旋转接头包括所述拉杆下端设置环形固定槽，所述环形固定槽内设置转动环，所述转动环与所述固定绳体连接。
进一步的，所述承载浮体边缘设置反光条，所述承载浮体一侧通过伸缩杆设置固定钩。
本专利技术提供了一种景区水域水质自供能监测系统，通过监测终端对现场水域的水质进行监测，并将监测信息发送至监控中心来实现，监测终端依靠承载浮体设置在水面上，可以远离岸边设置，对水质的监测更加真实可靠。监测终端的供电依靠振动能量转换电能来实现，对于大型水域的水面时刻存在着波浪，浮体在水面会上下浮动，从而带动监测终端的振动发电单元产生振动发电，实现自供能。为了避免较长时间没有波浪的情况导致设备没有电能供应，在承载浮体上还设置太阳能发电单元，该太阳能发电单元采用小型化设计，不作为主要供电能源，当长时间水面无风时，振动发电单元无法提供电能，这种时候的太阳能较为充足，太阳能发电单元可以获得足够的太阳能并转换为电能，传感器单元的检测频率可以降低，满足太阳能发电单元的转换效率。采用振动发电作为主要供能单元，结构简单小巧，对波浪的能量的利用效率很高，转换的电能较为充足，可以支撑传感器单元的电能消耗。通过振动发电单元和太阳能发电单元相互配合，可以保证监测终端的持续电能供应，保证监测设备的长久平稳运行。电源管理单元可以将转换来的电能进行整流并存储，然后输出不同的电压等级供其它设备使用。
本专利技术有益效果如下：
1、通过将波浪能量和太阳能转换为电能进行自供能，满足水域水质监测用电，为水质的无线监测创造必要条件，可以保障电能的不间断供应；
2、主要供能依靠振动发电单元，结构简单、体积较小，对于微小机械能发电效率较高，可以在保证监测终端体积较小的情况下拥有充足的发电量，供监测设备进行使用；
3、监测终端可以设置在水域的任何角落，改变了传统水质监测设置在岸边的现状，能够对大型水域进行覆盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种景区水域水质自供能监测系统，其特征在于：包括指挥中心和监测终端，所述监测终端包括承载浮体，所述承载浮体内部设置振动发电单元、电源管理单元、处理器单元和无线通信单元，所述承载浮体上方设置太阳能发电单元，所述承载浮体下方设置传感器单元，所述承载浮体通过固定绳体与水底连接，所述振动发电单元、太阳能发电单元与所述电源管理单元连接，所述电源管理单元与所述处理器单元、无线通信单元和传感器单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种景区水域水质自供能监测系统，其特征在于：包括指挥中心和监测终端，所述监测终端包括承载浮体，所述承载浮体内部设置振动发电单元、电源管理单元、处理器单元和无线通信单元，所述承载浮体上方设置太阳能发电单元，所述承载浮体下方设置传感器单元，所述承载浮体通过固定绳体与水底连接，所述振动发电单元、太阳能发电单元与所述电源管理单元连接，所述电源管理单元与所述处理器单元、无线通信单元和传感器单元连接。
2.如权利要求1所述的景区水域水质自供能监测系统，其特征在于：所述振动发电单元包括所述承载浮体内部设置的腔体，所述腔体的侧壁上设置压电陶瓷片，所述压电陶瓷片的另一侧通过万向接头设置拉杆，对应所述拉杆在所述承载浮体下方设置通孔，所述拉杆与所述通孔之间设置密封机构，所述拉杆下端通过所述固定绳体与水底固定连接。
3.如权利要求1所述的景区水域水质自供能监测系统，其特征在于：所述太阳能发电单元包括小型太阳能发电机。
4.如权利要求1所述的景区水域水质自供能监测系统，其特征在于：所述电源管理单元包括整流器、蓄电池和DC/DC电源模块。
5.如权利要求1所述的景区水域水质自供能监测系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹长城，
申请(专利权)人：河南丹江大观苑旅游有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41