基于基因芯片和金纳米颗粒检测汞离子含量的环境网络制造技术

本发明专利技术公开了基于基因芯片和金纳米颗粒检测汞离子含量的环境网络，包括主节点计算机(10)，所述主节点计算机(10)与预设种类的多个传感器之间为无线信号连接；所述预设种类的多个传感器安装在地下空间(100)内铺设的热力管道(3)和供水管道(6)中以及地下空间的侧墙上；所述预设种类的多个传感器用于采集对应的地下空间的检测数据。本发明专利技术公开的基于基因芯片和金纳米颗粒检测汞离子含量的环境网络，其可以安全、可靠地对地下管网的环境进行全方位的监测，尤其是能够对地下管网传输的水中汞离子的含量进行有效检测，能够减少地下管网的安全隐患，保证地下管网的安全使用，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

Environmental Network for detecting mercury ion content based on gene chip and gold nanoparticles

The invention discloses an environmental network for detecting mercury ion content based on a gene chip and gold nanoparticles, including a master node computer (10), which is wirelessly connected to a plurality of sensors of a preset type, and a plurality of sensors of the preset type installed in a thermal pipe laid in an underground space (100). A plurality of sensors of the preset type are used to collect the detection data of the corresponding underground space. The invention discloses an environmental network for detecting mercury ion content based on gene chip and gold nanoparticles, which can safely and reliably monitor the environment of underground pipeline network in an all-round way, especially can effectively detect the content of mercury ion in the water transmitted by underground pipeline network, and can reduce the hidden safety hazards of underground pipeline network. Ensuring the safe use of underground pipelines is conducive to wide application and has great practical significance in production.

【技术实现步骤摘要】
基于基因芯片和金纳米颗粒检测汞离子含量的环境网络
本专利技术涉及地下空间环境监测
，特别是涉及基于基因芯片和金纳米颗粒检测汞离子含量的环境网络。
技术介绍
目前，地下管网是我国城市化建设进程中的重中之重，是发挥城市功能，确保城市经济、社会健康、协调发展的重要物质基础，呈现着错综复杂、相互交叠的立体特征，城市地下管网是城市基础设施建设的重要组成部分，是一座城市能量输送、物质传输、信息传递、排涝减灾和废物排弃的重要载体。鉴于目前汞及其化合物对人体健康有多种危害，存在于环境水体中的汞更是可以对大范围的自然环境及人和动物造成威胁。汞分别以固体废弃物、废气和废水的形式被排放到环境当中，而排向大气和土壤的汞也将随着水循环回归入水体，引起环境水体中长期和反复的汞污染。汞能够在生物体内累积，水体中的汞可通过食物链，尤其是水产品，进入到人体内。积累在人体中的汞很难通过自身代谢排出，微量汞即可对肝肾及其他器官产生毒性，造成口腔炎症、手颤、神经系统紊乱以及慢性汞中毒。随着汞累积量的增多，其对人体影响更为明显，表现为严重的不可逆的脑神经损害，甚至可以导致脑死亡。因而，自然水体中的汞含量在环境检测控制中是重中之重，为保障人类健康，迫切需要研发出快速、灵敏、选择好的方法来检测汞离子。对于目前的地下管网，其主要存在的问题为：由于地下管网的空间结构复杂，无法对地下管网的环境进行全方位的监测，尤其是无法对地下管网传输的水中汞离子的含量进行有效检测，从而无法减少地下管网的安全隐患，保证地下管网的安全使用。因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以安全、可靠地对地下管网的环境进行全方位的监测，尤其是能够对地下管网传输的水中汞离子的含量进行有效检测，能够减少地下管网的安全隐患，保证地下管网的安全使用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供基于基因芯片和金纳米颗粒检测汞离子含量的环境网络，其可以安全、可靠地对地下管网的环境进行全方位的监测，尤其是能够对地下管网传输的水中汞离子的含量进行有效检测，能够减少地下管网的安全隐患，保证地下管网的安全使用，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。为此，本专利技术提供了基于基因芯片和金纳米颗粒检测汞离子含量的环境网络，包括主节点计算机，所述主节点计算机与预设种类的多个传感器之间为无线信号连接；所述预设种类的多个传感器安装在地下空间内铺设的热力管道和供水管道中以及地下空间的侧墙上；所述预设种类的多个传感器用于采集对应的地下空间的检测数据。其中，所述预设种类的多个传感器包括：第一温度传感器、第二流量传感器和表面增强拉曼SERS水质传感器；所述第一温度传感器、第二流量传感器和表面增强拉曼SERS水质传感器安装在所述供水管道中，用于检测所述供水管道中水的温度、流量以及汞离子含量，然后发送给主节点计算机。其中，所述预设种类的多个传感器还包括：第一压力传感器、第一流量传感器和第二温度传感器；所述第一压力传感器、第一流量传感器和第二温度传感器安装在所述热力管道中，用于检测所述热力管道中所传输介质的压力、流量和温度，然后发送给主节点计算机。其中，所述预设种类的多个传感器还包括：氧气传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、温湿度传感器和氮氧化物传感器；所述氧气传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、温湿度传感器和氮氧化物传感器分别安装在地下空间的侧墙上，用于收集地下空间中的氧气气体浓度、一氧化碳气体浓度、硫化氢气体浓度、温度、湿度以及氮氧化物浓度，然后发送给主节点计算机。其中，还包括：第一监控摄像头和第二监控摄像头；所述第一监控摄像头位于第二监控摄像头的右上方；所述第一监控摄像头和第二监控摄像头安装在地下空间的侧墙上，分别用于采集所覆盖区域的图像，然后发送给主节点计算机。其中，所述主节点计算机，包括：数据存储模块、数据处理模块和无线数据传输模块，其中：数据存储模块，用于将所述预设种类的多个传感器采集的地下空间的检测数据，实时进行存储；数据处理模块，与数据存储模块相连接，用于将所述预设种类的多个传感器采集的地下空间的检测数据，分别与预设的、对应的正常取值范围进行比较，如果位于预设的、对应的正常取值范围之内，则判断相应的数据合格，否则，则判断相应的数据不合格，同时，实时将比较情况通过无线数据传输模块发送给地面基站的计算机；数据处理模块还用于将所述第一监控摄像头和第二监控摄像头所采集的图像，通过无线数据传输模块发送给地面基站的计算机。其中，还包括：巡检机器人，所述巡检机器人设置在热力管道和供水管道之间的地面上。其中，所述表面增强拉曼SERS水质传感器包括试剂盒和检测开关，其中：检测开关，安装在所述供水管道上；所述试剂盒位于检测开关的下方，所述试剂盒的顶部具有多个孔洞；所述试剂盒中插入有表面增强拉曼SERS芯片，所述表面增强拉曼SERS芯片包括二氧化硅基片，所述二氧化硅基片上间隔设置有多个经过DNA和2-萘硫酚修饰的金纳米颗粒分布区域；所述二氧化硅基片的表面喷涂有金纳米薄膜，所述金纳米薄膜上涂附有DNA；每个经过DNA和2-萘硫酚修饰的金纳米颗粒分布区域与一个孔洞对应设置并相连通；所述试剂盒的正上方设置有一个光纤探头，所述光纤探头通过一根光纤与一个便携式拉曼检测仪相连接；所述便携式拉曼检测仪上设置有天线。其中，制备在表面喷涂有金纳米薄膜并且金纳米薄膜上还涂附有DNA的二氧化硅基片，具体的制备过程包括以下步骤：首先，由于巯基可以和纳米金形成稳定的Au-S键，因此将纳米金通过离子溅射仪喷涂至二氧化硅基片的表面形成金纳米薄膜；接着，将5端修饰巯基的DNA溶液涂点到表面形成有金纳米薄膜的二氧化硅基片的表面上，在室温下反应4小时；接着，用摩尔体积浓度为0.1M的磷酸缓冲溶液对二氧化硅基片进行三次清洗，除去其中非特异性结合的DNA链；最后，用质量浓度为2.5％的牛血清白蛋白(BSA)溶液包裹DNA上的斑点并阻断DNA上的活性位点，然后用超纯水清洗，并用干燥箱干燥，最终获得表面喷涂有金纳米薄膜并且金纳米薄膜上还涂附有DNA的二氧化硅基片。其中，所述表面增强拉曼SERS芯片的制备包括以下步骤：第一步、将质量浓度为0.01％的氯金酸溶液在剧烈搅拌下加热沸腾，在搅拌状态下迅速加入1％的柠檬酸三钠水溶液，所述氯金酸溶液和柠檬酸三钠水溶液的体积比为100:3；第二步、继续加热煮沸15分钟，使浅黄色的溶液逐渐变成稳定的深红色，然后将制成的液体冷却至室温，得到金胶体；第三步、将摩尔体积浓度为0.01mM的2-萘硫酚加入至金胶体溶液混合，轻轻搅拌10分钟，获得2-萘硫酚标记的金纳米粒子分离液，然后按照8000转/每分钟的速度离心转动10分钟，除去上清液，其中，所述2-萘硫酚与金胶体溶液的体积比为1:100；第四步、再用1mL浓度为10mM的磷酸盐缓冲液悬浮，获得悬浮后的金胶体溶液，其中，磷酸盐缓冲液和金胶体溶液的体积比为1：1；第五步、将预设的DNA溶液加入悬浮后的金胶体溶液中，反应十二小时，然后加入摩尔体积浓度为0.1M的氯化钠溶液盐化30分钟，再置于4摄氏度的温度中继续盐化6小时，获得混合物，其中，2-萘硫酚与氯化钠溶液的体积比为1:2；第六步、将混合物在8000转每分钟的转速下离心30分钟，除去上清液，然后置于摩尔体积浓度为10mM的磷酸盐缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于基因芯片和金纳米颗粒检测汞离子含量的环境网络，其特征在于，包括主节点计算机(10)，所述主节点计算机(10)与预设种类的多个传感器之间为无线信号连接；所述预设种类的多个传感器安装在地下空间(100)内铺设的热力管道(3)和供水管道(6)中以及地下空间的侧墙上；所述预设种类的多个传感器用于采集对应的地下空间的检测数据。

【技术特征摘要】
1.基于基因芯片和金纳米颗粒检测汞离子含量的环境网络，其特征在于，包括主节点计算机(10)，所述主节点计算机(10)与预设种类的多个传感器之间为无线信号连接；所述预设种类的多个传感器安装在地下空间(100)内铺设的热力管道(3)和供水管道(6)中以及地下空间的侧墙上；所述预设种类的多个传感器用于采集对应的地下空间的检测数据。2.如权利要求1所述的环境网络，其特征在于，所述预设种类的多个传感器包括：第一温度传感器(5)、第二流量传感器(9)和表面增强拉曼SERS水质传感器(12)；所述第一温度传感器(5)、第二流量传感器(9)和表面增强拉曼SERS水质传感器(12)安装在所述供水管道(6)中，用于检测所述供水管道(6)中水的温度、流量以及汞离子含量，然后发送给主节点计算机(10)。3.如权利要求2所述的环境网络，其特征在于，所述预设种类的多个传感器还包括：第一压力传感器(4)、第一流量传感器(8)和第二温度传感器(11)；所述第一压力传感器(4)、第一流量传感器(8)和第二温度传感器(11)安装在所述热力管道(3)中，用于检测所述热力管道(3)中所传输介质的压力、流量和温度，然后发送给主节点计算机(10)。4.如权利要求3所述的环境网络，其特征在于，所述预设种类的多个传感器还包括：氧气传感器(13)、一氧化碳传感器(14)、硫化氢传感器(15)、温湿度传感器(16)和氮氧化物传感器(17)；所述氧气传感器(13)、一氧化碳传感器(14)、硫化氢传感器(15)、温湿度传感器(16)和氮氧化物传感器(17)分别安装在地下空间的侧墙上，用于收集地下空间中的氧气气体浓度、一氧化碳气体浓度、硫化氢气体浓度、温度、湿度以及氮氧化物浓度，然后发送给主节点计算机(10)。5.如权利要求4所述的环境网络，其特征在于，还包括：第一监控摄像头(1)和第二监控摄像头(2)；所述第一监控摄像头位于第二监控摄像头(2)的右上方；所述第一监控摄像头(1)和第二监控摄像头(2)安装在地下空间的侧墙上，分别用于采集所覆盖区域的图像，然后发送给主节点计算机(10)。6.如权利要求5所述的环境网络，其特征在于，所述主节点计算机(10)，包括：数据存储模块、数据处理模块和无线数据传输模块，其中：数据存储模块，用于将所述预设种类的多个传感器采集的地下空间的检测数据，实时进行存储；数据处理模块，与数据存储模块相连接，用于将所述预设种类的多个传感器采集的地下空间的检测数据，分别与预设的、对应的正常取值范围进行比较，如果位于预设的、对应的正常取值范围之内，则判断相应的数据合格，否则，则判断相应的数据不合格，同时，实时将比较情况通过无线数据传输模块发送给地面基站的计算机；数据处理模块还用于将所述第一监控摄像头(1)和第二监控摄像头(2)所采集的图像，通过无线数据传输模块发送给地面基站的计算机。7.如权利要求1至6中任一项所述的环境网络，其特征在于，还包括：巡检机器人(7)，所述巡检机器人(7)设置在热力管道(3)和供水管道(6)之间的地面上。8.如权利要求2所述的环境网络，其特征在于，所述表面增强拉曼SERS水质传感器(12)包括试剂盒(20)和检测开关(18)，其中：检测开关(18)，安装在所述供水管道(6)上；所述试剂盒(20)位于检测开关(18)的下方，所述试剂盒(20)的顶部具有多个孔洞；所述试剂盒(20)中插入有表面增强拉曼SERS芯片(19...

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