一种低成本近海养殖水质监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种低成本近海养殖水质监测系统，属于水质监测技术领域，本实用新型专利技术中的耐压仓通过线缆和锚块拖拽，进行上浮和下沉，在不同水深面采集各个传感器的数据，出水后将采集的水质数据发送到监控平台的数据中心，经过存储、分析和处理后，通过网站发布实时监测结果；本实用新型专利技术能够实现近海水产养殖领域中剖面水质的实时监测，并具有结构简单、传输距离远、成本和功耗低、可满足大规模部署、可实现剖面水文数据测量等优势；本实用新型专利技术使用电缆缠绕装置实现整个水深下的剖面数据的测量，节省传感器的布放个数，提高水文数据空间分辨率；使用基于6LoWPAN方案组建无线传感器网络，扩大节点数量。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本近海养殖水质监测系统
本技术属于水质监测
，具体涉及一种低成本近海养殖水质监测系统。
技术介绍
水质的实时监测和调控是水产养殖过程中的关键环节，是保证水产品品质的重要措施，其中实时在线水质监测，多参数传感器和低功耗的远程通信技术是主流发展方向。目前养殖区的水质监测以浮标和陆地监测基站位置，前者通过在养殖区内布放数量较多的小浮标实现水体的水质监测，后者通过在岸上布放各自水质监测仪，实现水质和气象参数的监测。由于近海养殖种类繁多，每一层水质的水温参数各不相同，因此需要水质监测设备能采集各层下的水文数据，为养殖户提供水文参考。同时海洋水质监测系统具有监测节点分散、节点数量多、测量数据种类复杂、信息交换和通信业务多样性的特点，现有各种水质监测系统部署和运维成本高昂，且自成体系，未形成有效的共享机制。近海水产养殖需要根据不同的生物类型观测不同水层的水文参数，现有的浮标或小型潜标只能进行定点定水深检测；现有的海洋剖面观测设备如ARGO，剖面仪器等可以实现剖面数据观测，但是设备复杂、价格昂贵，不适用于近海水产养殖使用；杭州千重翠环境科技有限公司技术了一种水质监测浮球(申请号：201811594258.3)，利用固定锚的方式解决了现有的浮体水质监测设备往往存在浮体体积庞大，移动不便，重心过高，风浪大容易掀翻的问题，但是只能测量某一层的水质数据，无法观测养殖区多个剖面数据。天津浩汇检测技术有限公司同样开发了一种水质监测浮标(申请号：201810342397.0)，可稳定的漂浮在水面上进行水质监测，但是同样无法观测养殖区多个剖面数据。现有实现剖面观测仪器通常是使用螺旋桨推进器或是浮力驱动的原理，存在以下缺点：1.使用螺旋桨推进器方式对鱼群等海洋生物有干扰和损伤，破坏水下生态环境，现有的，能耗大、控制复杂，不适合水产养殖使用。2.使用浮力驱动的方式一般采用油囊式驱动，虽然能耗低，但是存在漏油风险污染水体环境，且结构复杂、体积较大。3.现有近海多采用GPRS、卫星通信、短波电台方式，GPRS和卫星通信费用高、能耗大；短波电台方式传输距离远但是组网方式单一、信道支持节点数量少，不适合大规模检测网络的应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本技术提出了一种低成本近海养殖水质监测系统，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种低成本近海养殖水质监测系统，包括耐压仓、凯夫拉电缆、缆盘、直流减速电机和重力锚块；其中，耐压仓外装有太阳能电池板、通信天线、压力传感器、温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器以及控制中心；太阳能电池板，被配置为用于为充电电池组充电；通信天线，被配置为用于将采集的数据传输至控制中心；压力传感器、温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器，被配置为用于测量整个水深剖面的水文数据；控制中心，被配置为用于接收各种水质监测数据，并对数据进行存储、分析和处理；耐压仓的内部装有充电电池组、电源板以及控制和数据采集板；充电电池组，被配置为用于通过太阳能电池板进行充电；电源板，被配置为用于负责整个系统的供电及太阳能电池板的电源的转化；控制及数据采集板，其内设置电机控制电路，被配置为用于控制缆盘的正反转实现耐压仓的上升和下降，同时采集压力传感器、温度传感器、盐度传感器和溶解氧传感器的数据；凯夫拉电缆，其内部设置有两芯电源线，被配置为用于为直流减速电机提供电力；同时其内部设置有凯夫拉丝，被配置为用于为耐压仓上浮和下潜提供拉力；直流减速电机，被配置为用于带动缆盘正转或者反转，当直流减速电机带动缆盘正转时，将凯夫拉电缆缠绕到缆盘上，耐压仓下潜；当直流减速电机带动缆盘反转时，凯夫拉电缆从缆盘上脱离，耐压仓上浮；缆盘，被配置为用于缠绕凯夫拉电缆；重力锚块，被配置为用于固定直流减速电机和缆盘，使整个系统沉入海底，并通过凯夫拉电缆拖曳耐压仓。优选地，凯夫拉电缆的表面分布有聚氨酯结构。本技术所带来的有益技术效果：本技术中的耐压仓通过线缆和锚块拖拽，进行上浮和下沉，在不同水深面采集各个传感器的数据，出水后将采集的水质数据发送到监控平台的数据中心，经过存储、分析和处理后，通过网站发布实时监测结果；本技术能够实现近海水产养殖领域中剖面水质的实时监测，并具有结构简单、传输距离远、成本和功耗低、可满足大规模部署、可实现剖面水文数据测量等优势；本技术使用电缆缠绕装置实现整个水深下的剖面数据的测量，节省传感器的布放个数，提高水文数据空间分辨率；使用基于6LoWPAN方案组建无线传感器网络，扩大节点数量。附图说明图1为本技术监测系统的结构示意图。图2为本技术中无线传感器网络的结构示意图。图3为浮标节点的控制及数据采集板硬件原理图。其中，1-通信天线；2-压力传感器；3-溶解氧传感器；4-温度传感器；5-盐度传感器；6-太阳能电池板；7-耐压仓；8-电源板；9-控制和数据采集板；10-充电电池组；11-凯夫拉电缆；12-直流减速电机；13-缆盘；14-重力锚块；15-控制中心；16-服务器；17-边缘路由器；18-浮标节点。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式对本技术作进一步详细说明：实施例1：如图1所示，一种低成本近海养殖水质监测系统，包括耐压仓7、凯夫拉电缆11、缆盘13、直流减速电机12以及重力锚块14；其中，耐压仓7的外部装有太阳能电池板6、通信天线1、压力传感器2、温度传感器4、盐度传感器5以及溶解氧传感器3；太阳能电池板6，被配置为用于为充电电池组10充电；通信天线1，被配置为用于将采集的数据传输至控制中心15；压力传感器2、温度传感器4、盐度传感器5、溶解氧传感器3，被配置为用于测量整个水深剖面的水文数据；耐压仓7的内部装有充电电池组10、电源板8以及控制和数据采集板9；充电电池组10，被配置为用于通过太阳能电池板6进行充电；电源板8，被配置为用于负责整个系统的供电及太阳能电池板6的电源的转化；控制及数据采集板9，其内设置有电机控制电路，被配置为用于控制缆盘13的正反转实现耐压仓7的上升和下降，同时采集压力传感器2、温度传感器4、盐度传感器5和溶解氧传感器3的数据；凯夫拉电缆11，其内部设置有两芯电源线，为直流减速电机12提供电力；同时其内部设置有凯夫拉丝，被配置为用于提供耐压仓7上浮和下潜所需要的拉力；直流减速电机12，被配置为用于带动缆盘13正转或者反转，当直流减速电机12带动缆盘13正转时，将凯夫拉电缆11缠绕到缆盘上，耐压仓7下潜；当直流减速电机12带动缆盘13反转时，凯夫拉电缆11从缆盘13上脱离，耐压仓上浮；缆盘13，被配置为用于缠绕凯夫拉电缆11；重力锚块14，被配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本近海养殖水质监测系统，其特征在于：包括耐压仓、凯夫拉电缆、缆盘、直流减速电机和重力锚块；其中，耐压仓外装有太阳能电池板、通信天线、压力传感器、温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器以及控制中心；/n太阳能电池板，被配置为用于为充电电池组充电；/n通信天线，被配置为用于将采集的数据传输至控制中心；/n压力传感器、温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器，被配置为用于测量整个水深剖面的水文数据；/n控制中心，被配置为用于接收各种水质监测数据，并对数据进行存储、分析和处理；/n耐压仓的内部装有充电电池组、电源板以及控制和数据采集板；/n充电电池组，被配置为用于通过太阳能电池板进行充电；/n电源板，被配置为用于负责整个系统的供电及太阳能电池板的电源的转化；/n控制及数据采集板，其内设置电机控制电路，被配置为用于控制缆盘的正反转实现耐压仓的上升和下降，同时采集压力传感器、温度传感器、盐度传感器和溶解氧传感器的数据；/n凯夫拉电缆，其内部设置有两芯电源线，被配置为用于为直流减速电机提供电力；同时其内部设置有凯夫拉丝，被配置为用于为耐压仓上浮和下潜提供拉力；/n直流减速电机，被配置为用于带动缆盘正转或者反转，当直流减速电机带动缆盘正转时，将凯夫拉电缆缠绕到缆盘上，耐压仓下潜；当直流减速电机带动缆盘反转时，凯夫拉电缆从缆盘上脱离，耐压仓上浮；/n缆盘，被配置为用于缠绕凯夫拉电缆；/n重力锚块，被配置为用于固定直流减速电机和缆盘，使整个系统沉入海底，并通过凯夫拉电缆拖曳耐压仓。/n...

【技术特征摘要】
1.一种低成本近海养殖水质监测系统，其特征在于：包括耐压仓、凯夫拉电缆、缆盘、直流减速电机和重力锚块；其中，耐压仓外装有太阳能电池板、通信天线、压力传感器、温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器以及控制中心；
太阳能电池板，被配置为用于为充电电池组充电；
通信天线，被配置为用于将采集的数据传输至控制中心；
压力传感器、温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器，被配置为用于测量整个水深剖面的水文数据；
控制中心，被配置为用于接收各种水质监测数据，并对数据进行存储、分析和处理；
耐压仓的内部装有充电电池组、电源板以及控制和数据采集板；
充电电池组，被配置为用于通过太阳能电池板进行充电；
电源板，被配置为用于负责整个系统的供电及太阳能电池板的电源的转化；
控制及数据采集板，其内设置电...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜迁里，王栋，肖娜，许朝宗，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：新型
国别省市：山东;37