本实用新型专利技术涉及一种自供能水质在线监测装置。本实用新型专利技术装置包括摩擦纳米发电模块、能量储存与供应模块、水质监测模块、以及信号处理及传送模块；其中摩擦纳米发电模块、能量储存与供应模块以及信号处理及传送模块密封包裹在能够漂浮于水面上浮子内，水质监测模块通过释放和回收可控的中空防水绳与浮子相连，中空防水绳内部通有电线，分别将水质监测模块与能量储存与供应模块、信号处理及传送模块相连，分别实现电能的传输与检测信号的传送；且水质监测模块通过调整中空防水绳释放的长度来调节其沉没于待检测水中的深度。本实用新型专利技术能够广泛检测、实时传输检测数据，对水体的污染防治做出科学的报警预测。
An on-line monitoring device for self-powered water quality
【技术实现步骤摘要】
一种自供能水质在线监测装置
本技术涉及水质监测领域，更具体地涉及一种自供能水质在线监测装置。
技术介绍
海洋是人类可持续发展的重要基地，开发利用海洋是解决当前人类社会面临的资源短缺等一系列难题的极为可靠的途径。随着我国经济的飞速发展，国家对海洋资源的开发利用范围愈加广阔，开发利用海洋的生物、矿产资源等技术手段也日渐成熟。但是现如今愈加严重的环境污染问题已经对海洋可持续的开发造成了严重的阻碍。例如水体富营养化会导致水中好氧微生物和藻类的迅速繁殖，在夜间消耗大量氧气，导致水生物因缺氧死亡。霉菌毒素的爆发会导致大量海洋生物染病死亡。工业污水排放入海，其中高浓度的氨氮不但对海洋生物有严重的毒害作用，最终更会通过生物链对人类自身健康产生巨大的威胁。因此，针对现在复杂的水体环境进行有针对性的实时监测就十分有必要。现有的水质监测技术包括人工采样分析、固定式水质监测站、基于太阳能或电池供电的水质传感监测系统等。但传统的人工采样、实验室分析，耗时费力且监测范围小、监测周期较长。固定式水质监测站占地面积较大，且需铺设诸多线路，导致维护成本较高、监测范围也比较有限。基于太阳能或电池供电的水质传感监测系统对环境依赖性较强，且更换电池频繁，导致操作复杂。所以设计一种简便、清洁、高效的在线水质监测系统，达到广泛检测、实时传输的目的，对水体的污染防治做出科学的报警预测是势在必行的。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术设计了一种广泛检测、实时传输的自供能水质在线监测装置，对水体的污染防治做出科学的报警预测。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种自供能水质在线监测装置，包括摩擦纳米发电模块A、能量储存与供应模块B、水质监测模块C、以及信号处理及传送模块D；其中摩擦纳米发电模块A、能量储存与供应模块B以及信号处理及传送模块C密封包裹在能够漂浮于水面上浮子9内，通过电线将摩擦纳米发电模块A与能量储存与供应模块B、能量储存与供应模块B与信号处理及传送模块D、能量储存与供应模块B与水质监测模块C、水质监测模块C和信号处理及传送模块D两两相连，实现电能的传送；所述的水质监测模块C通过释放和回收可控的中空防水绳15与浮子9相连，中空防水绳15内部通有电线，分别将水质监测模块C与能量储存与供应模块B、信号处理及传送模块D相连，分别实现电能的传输与检测信号的传送；且所述的水质监测模块C通过调整中空防水绳15释放的长度来调节其沉没于待检测水中的深度；其中：进一步地，所述的中空防水绳15呈盘状放置在能量储存与供应模块B、信号处理及传送模块D之间，方便电线的连接。进一步地，所述的中空防水绳15在浮子9连接端设置有锁紧装置14，保证能对释放出的中空防水绳15进行锁紧，保证水质监测模块C被锁定在目标深度进行监测。所述的摩擦纳米发电模块A，由摩擦纳米发电机1与波浪能采集装置2组成，两者呈包裹式结构，摩擦纳米发电机1由波浪能采集装置2包裹住并漂浮于水面上；摩擦纳米发电模块A能够依靠波浪能自行发电，并将产出电能输送到能量储存与供应模块B留待备用；进一步地，所述的波浪能采集装置2的外壳与浮子9为一体结构，由泡沫层10、防水塑料层11与亚克力板层12三层结构构成，亚克力板层12呈盒状构造，内部放置所述的摩擦纳米发电机1、能量储存与供应模块B和信号处理及传送模块D；防水塑料层11将亚克力板层整体包裹，防止海水侵蚀；泡沫层10再将上述经过防水塑料包裹的防水处理的盒状结构包裹，使包裹后形成的浮子9能够漂浮于水面上。所述的能量储存与供应模块B，包括整流单元及能量存放单元，所述的整流单元能够将摩擦发电模块A产出的大小、方向不断变化的交流电流转化为单向脉动电流，起到为能量存放单元做充电器的功能；所述的能量存放单元为电容或电池，将单向脉动电流进行储存，并能供给水质监测模块C与信号处理及传送模块D工作所需的电能；所述的水质监测模块C，能够对待检测的水进行取样、检测，并输出对应的信号，包括取样单元5和检测单元6，所述检测单元6包括可拆卸的细菌检测单元29和可拆卸的水质理化参数检测单元28；所述的取样单元5包括中空流道19及与中空流道相连通的取样管路22，中空流道19处于水质监测模块C的最上方，在中空流道19入口处设置有滤网26以滤除贝类、鱼类等较大型水生物，且在取样管路22入口处设置有能对流入的样品进行过滤的入口滤器20，入口滤器20的滤孔孔径小于检测单元6的内部流道的最小尺寸，但保证不会滤除细菌，在入口滤器20后设置微泵21，微泵21将经过入口滤器20过滤的待检测水送至检测单元6,然后待检测水从取样管路22出口流出，检测单元6将检测信号实时地传送到信号处理及传送模块D中。进一步地，所述水质监测模块C的取样单元5的取样管路22出口处也设置有出口滤器24，防止待检测水倒灌对检测结果造成影响。进一步地，所述的可拆卸的水质理化参数检测单元28与可拆卸的细菌检测单元29安装在可拆卸模块25上，所述的可拆卸模块25为中空的长方体结构，对应取样单元5的取样流道22的上下侧面上设置有若干通孔38，通孔38与取样流道22密闭连通，通孔38内部能够根据检测需求安装可拆卸的细菌检测单元29和可拆卸的水质理化参数检测单元28的检测传感器23；可拆卸模块25上设置有卡条35，卡条35能够与固定在水质监测单元C内壁面上的卡槽27卡紧固定，保证检测单元6的稳定性。进一步地，所述的可拆卸模块25在与取样单元5的取样流道22平行的侧面上设置有可拆卸挡板36，打开可拆卸挡板36能够取放和安装通孔38内的检测传感器23。进一步地，所述的可拆卸模块2内部设置有隔板37，将可拆卸的细菌检测单元29和可拆卸的水质理化参数检测单元28分隔成独立的可拆卸模块，可拆卸的细菌检测单元29和可拆卸的水质理化参数检测单元28作为独立的可拆卸模块，分别设置有卡条35，并在水质监测单元C内壁面对应设置有卡槽27，使可拆卸的细菌检测单元29和可拆卸的水质理化参数检测单元28紧密、稳定的结合，保证检测的稳定性。进一步地，所述的可拆卸的水质理化参数检测单元28包括硝酸盐分析仪、余氯分析仪、硫化氢检测仪、PH计和电子温度计，使得可拆卸的水质理化参数检测单元28能够对亚硝酸盐、余氯、硫化氢的含量以及PH值和温度进行长效的实时检测。进一步地，因可拆卸的水质理化参数检测单元28无需更换能够长效检测，故将酸盐分析仪、余氯分析仪、硫化氢检测仪、PH计和电子温度计五种设备一起设置在可拆卸模块25的可拆卸的水质理化参数检测单元28独立可拆卸模块，方便定时清洗；各检测仪器放置入对应的可拆卸模块中分别接收经取样管路流过的水，对水质进行检测后，各自将检测信号实时地传送到信号处理及传送模块D中。进一步地，所述的可拆卸的细菌检测单元29采用基于酶联免疫方法的菌类检测感应式传感器，针对不同的待检测水在可拆卸的细菌检测单元29中加装单个或者多个不同的菌类检测感应式传感器，具体的表现为更换不同的检测芯片，使得检测芯片上的抗体与待检测的目标细菌抗原一一对应，菌类检测感应式传感器再将检测细菌得到的信号传送的信号处理及传送模块D中。从而使可拆卸的细菌检测单元29能够针对某些目标细菌做具体检测，也能够同时获取水中不同类别细菌的数量参数，实现水质内多种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自供能水质在线监测装置，其特征在于，包括摩擦纳米发电模块(A)、能量储存与供应模块(B)、水质监测模块(C)、以及信号处理及传送模块(D)；其中摩擦纳米发电模块(A)、能量储存与供应模块(B)以及信号处理及传送模块(C)密封包裹在能够漂浮于水面上浮子(9)内，通过电线将摩擦纳米发电模块(A)与能量储存与供应模块(B)、能量储存与供应模块(B)与信号处理及传送模块(D)、能量储存与供应模块(B)与水质监测模块(C)、水质监测模块(C)和信号处理及传送模块(D)两两相连，实现电能的传送；所述的水质监测模块(C)通过释放和回收可控的中空防水绳(15)与浮子(9)相连，中空防水绳(15)内部通有电线，分别将水质监测模块(C)与能量储存与供应模块(B)、信号处理及传送模块(D)相连，分别实现电能的传输与检测信号的传送；且所述的水质监测模块(C)通过调整中空防水绳(15)释放的长度来调节其沉没于待检测水中的深度；其中：所述的摩擦纳米发电模块(A)，由摩擦纳米发电机(1)与波浪能采集装置(2)组成，两者呈包裹式结构，摩擦纳米发电机(1)由波浪能采集装置(2)包裹住并漂浮于水面上；摩擦纳米发电模块(A)能够依靠波浪能自行发电，并将产出电能输送到能量储存与供应模块(B)留待备用；所述的能量储存与供应模块(B)，包括整流单元及能量存放单元，所述的整流单元能够将摩擦发电模块(A)产出的大小、方向不断变化的交流电流转化为单向脉动电流，起到为能量存放单元做充电器的功能；所述的能量存放单元为电容或电池，将单向脉动电流进行储存，并能供给水质监测模块(C)与信号处理及传送模块(D)工作所需的电能；所述的水质监测模块(C)，包括取样单元(5)和检测单元(6)，所述检测单元(6)包括可拆卸的细菌检测单元(29)和可拆卸的水质理化参数检测单元(28)；所述的取样单元(5)包括中空流道(19)及与中空流道相连通的取样管路(22)，中空流道(19)处于水质监测模块(C)的最上方，在中空流道(19)入口处设置有滤网(26)以滤除鱼类水生物和贝类水生物，且在取样管路(22)入口处设置有能对流入的样品进行过滤的入口滤器(20)，入口滤器(20)的滤孔孔径小于检测单元(6)的内部流道的最小尺寸，但保证不会滤除细菌，在入口滤器(20)后设置微泵(21)，微泵(21)将经过入口滤器(20)过滤的待检测水送至检测单元(6),然后待检测水从取样管路(22)出口流出，取样管路(22)出口处设置有出口滤器(24)，检测单元(6)将检测信号实时地传送到信号处理及传送模块(D)中；所述的信号处理及传送模块(D)，包括信号处理单元(7)及无线通信单元(8)；所述的信号处理单元(7)包括差分放大器(30)、滤波器(31)、A/D转换器(32)以及单片机(33)，信号处理单元(7)接收水质监测模块(C)的检测单元(6)的可拆卸的细菌检测单元(29)和可拆卸的水质理化参数检测单元(28)各个检测传感器(23)传送来的信号，差分放大器(30)会对接受到的信号进行放大，滤波器(31)对放大的电信号进行滤波处理，使得输入的信号更好的匹配A/D转换器(32)的范围，经过处理的信号再经A/D转换器(32)转换为数字信号后输入到单片机(33)中进行集中处理，最终，处理过的集成信号通过无线通信单元(8)的无线数传模块(34)传送至远程终端(E)。...
【技术特征摘要】
1.一种自供能水质在线监测装置，其特征在于，包括摩擦纳米发电模块(A)、能量储存与供应模块(B)、水质监测模块(C)、以及信号处理及传送模块(D)；其中摩擦纳米发电模块(A)、能量储存与供应模块(B)以及信号处理及传送模块(C)密封包裹在能够漂浮于水面上浮子(9)内，通过电线将摩擦纳米发电模块(A)与能量储存与供应模块(B)、能量储存与供应模块(B)与信号处理及传送模块(D)、能量储存与供应模块(B)与水质监测模块(C)、水质监测模块(C)和信号处理及传送模块(D)两两相连，实现电能的传送；所述的水质监测模块(C)通过释放和回收可控的中空防水绳(15)与浮子(9)相连，中空防水绳(15)内部通有电线，分别将水质监测模块(C)与能量储存与供应模块(B)、信号处理及传送模块(D)相连，分别实现电能的传输与检测信号的传送；且所述的水质监测模块(C)通过调整中空防水绳(15)释放的长度来调节其沉没于待检测水中的深度；其中：所述的摩擦纳米发电模块(A)，由摩擦纳米发电机(1)与波浪能采集装置(2)组成，两者呈包裹式结构，摩擦纳米发电机(1)由波浪能采集装置(2)包裹住并漂浮于水面上；摩擦纳米发电模块(A)能够依靠波浪能自行发电，并将产出电能输送到能量储存与供应模块(B)留待备用；所述的能量储存与供应模块(B)，包括整流单元及能量存放单元，所述的整流单元能够将摩擦发电模块(A)产出的大小、方向不断变化的交流电流转化为单向脉动电流，起到为能量存放单元做充电器的功能；所述的能量存放单元为电容或电池，将单向脉动电流进行储存，并能供给水质监测模块(C)与信号处理及传送模块(D)工作所需的电能；所述的水质监测模块(C)，包括取样单元(5)和检测单元(6)，所述检测单元(6)包括可拆卸的细菌检测单元(29)和可拆卸的水质理化参数检测单元(28)；所述的取样单元(5)包括中空流道(19)及与中空流道相连通的取样管路(22)，中空流道(19)处于水质监测模块(C)的最上方，在中空流道(19)入口处设置有滤网(26)以滤除鱼类水生物和贝类水生物，且在取样管路(22)入口处设置有能对流入的样品进行过滤的入口滤器(20)，入口滤器(20)的滤孔孔径小于检测单元(6)的内部流道的最小尺寸，但保证不会滤除细菌，在入口滤器(20)后设置微泵(21)，微泵(21)将经过入口滤器(20)过滤的待检测水送至检测单元(6),然后待检测水从取样管路(22)出口流出，取样管路(22)出口处设置有出口滤器(24)，检测单元(6)将检测信号实时地传送到信号处理及传送模块(D)中；所述的信号处理及传送模块(D)，包括信号处理单元(7)及无线通信单元(8)；所述的信号处理单元(7)包括差分放大器(30)、滤波器(31)、A/D转换器(32)以及单片机(33)，信号处理单元(7)接收水质监测模块(C)的检测单元(6)的可拆卸的细菌检测单元(29)和可拆卸的水质理化参数检测单元(28)各个检测传感器(23)传送来的信号，差分放大器(30)会对接受到的信号进行放大，滤波器(31)对放大的电信号进行滤波处理，使得输入的信号更好的匹配A/D转换器(32)的范围，经过处理的信号再经A/D转换器(32)转换为数字信号后输入到单片机(33)中进行集中处理，最终，处理过的集成信号通过无线通信单元(8)的无线数传模块(34)传送至远程终端(E)。2.根据权利要求1所述的一种自供能水质在线监...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷艺，刘连坤，朱传庆，刘志坚，徐敏义，潘新祥，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21
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