一种便携式自供电的水质检测模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种便携式自供电的水质检测模块，其特征是设置船体上，并用于检测水环境的水质参数；检测模块包括：动力单元、固定单元和采集单元；动力单元包括：涡轮、T型支架、发电模块、电池；固定单元包括：固定杆和吸盘；采集单元包括：数据采集器和多种水质检测传感器。本实用新型专利技术能实时、准确、高效地检测水质环境的五项常规指标，同时采用自供电的方式来保证电能来源，从而提高采集效率并降低设备成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水环境的水质检测领域，具体的说是一种便携式自供电的水质检测模块。
技术介绍
对河流、湖泊、景观河道等的水质检测中，比较重要的是五项常规指标：PH、溶氧量、温度、浊度、电导率。而现有的水质检测方法主要存在以下问题：1、传统的检测方法主要是人工取样分析。该方法劳动强度大，采样频率低，且采样样本有限，已逐步被淘汰。2、采用传感器和配套仪器的方法。由于每种传感器都需要配备相应的分析显示仪器，因此会造成设备冗余繁琐、使用不便、整体价格比较昂贵。3、水质检测仪器的供电是必须解决的问题。主要采用蓄电池供电，这就需要在每次作业前将蓄电池充满电，而且在进行大面积水域检测时，一旦电池能量耗尽，通常难以及时充电，而被迫停止作业。
技术实现思路
本技术为克服现有技术中的不足，提供一种便携式自供电的水质检测模块，以期能实时、准确、高效地检测水质环境的五项常规指标，同时采用自供电的方式来保证电能来源，从而提高采集效率并降低设备成本。本技术为解决技术问题采取如下技术方案：本技术一种便携式自供电的水质检测模块的特点是设置船体上，并用于检测水环境的水质参数；所述检测模块包括：动力单元、固定单元和采集单元；所述动力单元包括：涡轮、T型支架、发电模块、电池；所述固定单元包括：固定杆和吸盘；所述采集单元包括：数据采集器和多种水质检测传感器；所述多种水质检测传感器包括：PH传感器、溶氧量及温度传感器、浊度传感器、电导率传感器；所述固定杆通过所述吸盘固定在所述船体的船舷位置上，并在所述固定杆上有凹槽轨道；在所述凹槽轨道内设置有可滑动的T型支架，并在所述T型支架的末端固定有所述涡轮；所述涡轮处于水面以下位置用于为所述发电模块提供动能；所述发电模块将所述动能转换为电能并为所述电池充电；从而能为所述数据采集器、PH传感器、溶氧量及温度传感器、浊度传感器和电导率传感器供电；所述数据采集器利用所述PH传感器采集水环境的PH值、利用所述溶氧量及温度传感器采集水环境的溶氧值和温度值、利用所述浊度传感器集水环境的浊度值、利用所述电导率传感器采集水环境的电导率，从而获得所述水质参数并通过RS232串口输出。本技术所述的便携式自供电的水质检测模块的特点也在于：所述数据采集器包括：输入接口电路、ARM处理器、输出接口电路和电压转换电路；所述输入接口电路中包括：信号调理模块、溶氧变送器、电平转换模块、电导变送器。所述信号调理模块分别将所述PH传感器和浊度传感器输出的模拟电压经过放大和滤波处理后，变换成0～5V范围的电压信号，并提供给所述ARM处理器的A/D采样口；所述溶氧变送器和电导变送器分别将所述溶氧量及温度传感器和电导率传感器输出的数字量转变为485数字信号，并通过电平转换模块转换为RS-232数字信号提供给所述ARM处理器的串口。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1、本技术是一种便携式、安装方便、自供电的水质检测模块，集成了PH、溶氧量、温度、浊度、电导率五种传感器，通过数据采集器完成对五种传感器的数据采集和输出，功能全面，体积小巧，成本较低；具有较高的实用性。2、本技术采用一种可以吸附在船舷的小型涡轮发电机，以水流推动涡轮产生电能，给系统中的锂电池充电，能实时为检测模块供电，使用方便。3、本技术实现了多项水质参数的同步实时检测，可广泛应用于河流、湖泊、景观河道等水环境的在线水质检测，具有重要的应用价值和推广前景。附图说明图1.为本技术系统结构示意图；图2为本技术数据采集器组成框架图；图3为本技术硬件设计原理图；图4为本技术工作流程图；图中标号：1涡轮；2T型支架；3固定杆；4吸盘；5锁紧螺母；6驱动轴；7多种水质检测传感器。具体实施方式本实施例中，如图1所示，一种便携式自供电的水质检测模块是设置船体上，并用于检测水环境的水质参数；检测模块包括：动力单元、固定单元和采集单元；动力单元包括：涡轮1、T型支架2、驱动轴6、发电模块、电池；具体实施中，涡轮采
用Blue Freedom型号，电池可选用电压12V、容量20Ah或更大容量的锂电池；固定单元包括：固定杆3、吸盘4、锁紧螺母5；金属材质、长1.5米、带凹槽轨道；吸盘可承重10Kg；采集单元包括：数据采集器和多种水质检测传感器7；多种水质检测传感器7包括：PH传感器、溶氧量及温度传感器、浊度传感器、电导率传感器；固定杆3通过吸盘4固定在船体的船舷位置上，并在固定杆3上有凹槽轨道，安装方便，位置可调；在凹槽轨道内设置有可滑动的T型支架2，可通过锁紧螺母5固定位置，并在T型支架2的末端固定有涡轮1；涡轮1处于水面以下位置用于为发电模块提供动能；发电模块将动能转换为电能并为电池充电；从而能为数据采集器、PH传感器、溶氧量及温度传感器、浊度传感器和电导率传感器供电；具体实施中，涡轮置于水下，在船行驶的过程中，涡轮受水流冲击而旋转，带动驱动轴转动。驱动轴连接至发电模块，产生电能；数据采集器是以ARM为处理器的嵌入式电路系统，并利用PH传感器采集水环境的PH值、利用溶氧量及温度传感器采集水环境的溶氧值和温度值、利用浊度传感器集水环境的浊度值、利用电导率传感器采集水环境的电导率，从而获得水质参数并通过RS232串口输出。数据采集器组成框架图，如图2所示，数据采集器包括：输入接口电路、ARM处理器、输出接口电路和电压转换电路；输入接口电路用于衔接多种水质检测传感器和ARM处理器；输出接口电路采用RS-232串口将数据输出给用户；电压转换电路将输入12.0V电压转换成5.0V、3.3V电压，供各模块使用。具体的硬件设计原理如图3所示，输入接口电路中包括：信号调理模块、溶氧变送器、电平转换模块、电导变送器；信号调理模块分别将PH传感器和浊度传感器输出的模拟电压经过放大和滤波处理后，变换成0～5V范围的电压信号，并提供给ARM处理器的A/D采样口；溶氧变送器和电导变送器分别将溶氧量及温度传感器和电导率传感器输出的数字量转变为485数字信号，并通过电平转换模块转换为RS-232数字信号提供给ARM处理器的串口。具体实施中，ARM处理器以1Hz的频率进行A/D采样和数据接收。各个模块的工作电压包括12.0V、5.0V、3.3V。数据采集器的软件工作流程如图4所示。具体包括以下步骤：①、硬件初始化，即各寄存器的配置包括定时器、中断向量表、串口等。②、开启定时器。由于溶氧量传感器需要周期性的校准，保证数据的正确性，设置一个校准标志位，到校准时间时，校准标志位变为1，进入中断进行校准。校准完成后，校准标志位清零，等待下一次校准。③、数据采集一直在进行，每一秒钟采集输出一次五项水质参数。在采集的过程中，有数字信号和模拟信号的处理，为保证数据的精度，需进行数据的滤波，然后输出数据。设置一个采样标志位，到采样时间时，采样标志位变为1，进入采集数据。采集完成后，采集标志位清零，等待下一次采集，循环下去。具体实施中，整个系统的工作模式为：1、船静止时，该检测模块使用锂电池完成数据的采集；2、船运动时，切换电路至锂电池充电电路，采集数据，同时电池管理系统实时监测电池能量表1具体实施中，从表1中可知数据采集器的主要性能指标，包括可采集的水质参数种类、工作量程、工作频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式自供电的水质检测模块，其特征是设置船体上，并用于检测水环境的水质参数；所述检测模块包括：动力单元、固定单元和采集单元；所述动力单元包括：涡轮(1)、T型支架(2)、发电模块、电池；所述固定单元包括：固定杆(3)和吸盘(4)；所述采集单元包括：数据采集器和多种水质检测传感器(7)；所述多种水质检测传感器(7)包括：PH传感器、溶氧量及温度传感器、浊度传感器、电导率传感器；所述固定杆(3)通过所述吸盘(4)固定在所述船体的船舷位置上，并在所述固定杆(3)上有凹槽轨道；在所述凹槽轨道内设置有可滑动的T型支架(2)，并在所述T型支架(2)的末端固定有所述涡轮(1)；所述涡轮(1)处于水面以下位置用于为所述发电模块提供动能；所述发电模块将所述动能转换为电能并为所述电池充电；从而能为所述数据采集器、PH传感器、溶氧量及温度传感器、浊度传感器和电导率传感器供电；所述数据采集器利用所述PH传感器采集水环境的PH值、利用所述溶氧量及温度传感器采集水环境的溶氧值和温度值、利用所述浊度传感器集水环境的浊度值、利用所述电导率传感器采集水环境的电导率，从而获得所述水质参数并通过RS232串口输出。

【技术特征摘要】
1.一种便携式自供电的水质检测模块，其特征是设置船体上，并用于检测水环境的水质参数；所述检测模块包括：动力单元、固定单元和采集单元；所述动力单元包括：涡轮(1)、T型支架(2)、发电模块、电池；所述固定单元包括：固定杆(3)和吸盘(4)；所述采集单元包括：数据采集器和多种水质检测传感器(7)；所述多种水质检测传感器(7)包括：PH传感器、溶氧量及温度传感器、浊度传感器、电导率传感器；所述固定杆(3)通过所述吸盘(4)固定在所述船体的船舷位置上，并在所述固定杆(3)上有凹槽轨道；在所述凹槽轨道内设置有可滑动的T型支架(2)，并在所述T型支架(2)的末端固定有所述涡轮(1)；所述涡轮(1)处于水面以下位置用于为所述发电模块提供动能；所述发电模块将所述动能转换为电能并为所述电池充电；从而能为所述数据采集器、PH传感器、溶氧量及温度传感器、浊度传感器和电导率传感器供电；...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏娜，张茹娜，
申请(专利权)人：合肥工业大学智能制造技术研究院，
类型：新型
国别省市：安徽;34