一种基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置及方法。本发明专利技术中通过半导体激光器产生波长为405nm的近紫外光，经过石英圆柱透镜进行扩束后垂直照射到光学玻璃比色皿内，经光学玻璃比色皿两侧的硅光电池Ⅰ和硅光电池Ⅱ接收并产生电信号，通过放大电路、AD转换电路将采集到的荧光信号送入树莓派中，树莓派将藻类叶绿素浓度值存储在SD卡中，如果是远程检测则通过手机APP发送查看请求，将数据显示在手机端，如果是近距离检测显示屏12直接显示数据。本发明专利技术是一种远距离实时检测水体藻类叶绿素a的装置，可广泛应用于江河湖泊的藻类浓度检测，对预警藻类爆发有一定的指导意义。对预警藻类爆发有一定的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及仪表技术与传感器领域，具体涉及一种基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于人类活动的影响，水体富营养化现象普遍存在，这些水体中经常出现异常大量繁殖的藻类，极易堆积、腐烂沉降从而造成大面积水华现象，破坏了水体生态系统。其产生的异味物质和毒素会严重影响引用水源和水产品的安全，甚至危害人体健康。因此实时检测藻类生物量是非常必要的。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置，通过检测近紫外半导体激光器照射水体藻类叶绿素a产生的荧光强度值检测藻类叶绿素a浓度，该装置具备实时检测的功能，解决了传统叶绿素传感器数据上传不及时、检测周期长等问题；用户可以实时查看水体藻类浓度，实现了水体的智能检测。
[0004]本专利技术的技术方案如下：一种基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置，包括电源模块1、激光光源调节支架台2、半导体激光器3、石英圆柱透镜4、硅光电池Ⅰ5、硅光电池Ⅱ6、光学玻璃比色皿7、遮光板8、放大电路9、AD转换电路10、树莓派11、显示屏12、进水泵13、出水泵14、防水外壳15；所述防水外壳15的侧壁上设有显示屏12；所述防水外壳15顶部设有电源模块1、放大电路9、AD转换电路10、树莓派11，电源模块1与放大电路9连接，放大电路9与AD转换电路10连接，AD转换电路10与树莓派11连接，树莓派11与电源模块1连接；所述防水外壳15的底部设有激光光源调节支架台2，半导体激光器3固定在激光光源调节支架台2上，半导体激光器3的正下方设有石英圆柱透镜4，石英圆柱透镜4固定在激光光源调节支架台2上；光学玻璃比色皿7置于防水外壳15底部，位于石英圆柱透镜4正下方，光学玻璃比色皿7顶部设有遮光板8；所述光学玻璃比色皿7左右两侧设有硅光电池Ⅰ5和硅光电池Ⅱ6，硅光电池Ⅰ5和硅光电池Ⅱ6串联后与放大电路9连接；光学玻璃比色皿7与进水泵13和出水泵14连通；显示屏12和树莓派连接，用于显示水体藻类浓度数据。
[0005]优选的，本专利技术所述电源模块1为充电宝；系统需要提供多种电源电压，包括+12V和
‑
12V，选用芯片CS5171作为系统的升压芯片，将5V电压转化为
±
12V。
[0006]优选的，本专利技术所述AD转换电路选用的模数转换芯片为ADS1115。
[0007]优选的，本专利技术放大电路9选用的芯片型号是CLC1200。
[0008]优选的，本专利技术所述半导体激光器3为波长405nm，功率500mW的近紫外半导体激光器；优选的，本专利技术所述石英圆柱透镜4的直径为3mm。
[0009]优选的，本专利技术光学玻璃比色皿7的尺寸为16cm*16cm*3mm；所述硅光电池Ⅰ5和硅光电池Ⅱ6的尺寸为12.5cm *12.5cm。
[0010]优选的，本专利技术所述硅光电池Ⅰ5和硅光电池Ⅱ6接收光路安装在与激发光轴垂直
的方向上，即大面积硅光电池接收光路与激光光源成90
°
放置。
[0011]优选的，本专利技术所述树莓派11选用树莓派4B。
[0012]本专利技术的另一目的在于提供所述的基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置的使用方法：半导体激光器3激发位于光学玻璃比色皿7中水体藻类叶绿素a产生荧光，通过光学玻璃比色皿7两侧的硅光电池Ⅰ5和硅光电池Ⅱ6接收并将光信号转化成电信号，通过放大电路9、AD转换电路10将采集到的荧光信号存储在树莓派11中，根据藻类浓度与荧光强度的线性关系得到水体藻类浓度值；如果是远程检测则通过手机APP发送查看请求将数据显示在手机端，如果是近距离检测显示屏12直接显示数据。
[0013]本专利技术有益效果在于：（1）本专利技术利用树莓派作为控制中心，树莓派相当于一个微型计算机，不需要太多的编程语言，方便开发者进行开发。
[0014]（2）本专利技术利用树莓派处理数据，将其整理成表格，供用户在移动端APP上查阅，用户需要输入用户名和密码才能查询数据，提升了装置检测的安全性。
[0015]（3）本专利技术搭配了Android手机端APP，用户可以使用移动手机对水体藻类浓度进行实时查看。还可以使用此App进行设备检测和参数设置，为水体检测人员提供了极大的便利。
[0016]（4）系统操作简单方便、灵敏度高、检测速度快、在一分钟之内就可以完成对荧光数据的采集，稳定性好、成本低，可广泛应用于江河湖泊的藻类浓度检测。
附图说明
[0017]图1是基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置结构示意图。
[0018]图中，1
‑
电源模块；2
‑
激光光源调节支架台；3
‑
半导体激光器；4
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石英圆柱透镜；5
‑
硅光电池Ⅰ；6
‑
硅光电池Ⅱ；7
‑
光学玻璃比色皿；8
‑
遮光板；9
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放大电路；10
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AD转换电路；11
‑
树莓派；12
‑
显示屏；13
‑
进水泵；14
‑
出水泵；15
‑
防水外壳。
[0019]图2是图1中升压电路1电路原理图。
[0020]图3是图1中放大电路9电路原理图。
[0021]图4是图1中A/D转换电路10电路原理图。图5是电压值与小球藻浓度变化关系图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。
[0023]实施例1一种基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置，包括电源模块1、激光光源调节支架台2、半导体激光器3、石英圆柱透镜4、硅光电池Ⅰ5、硅光电池Ⅱ6、光学玻璃比色皿7、遮光板8、放大电路9、AD转换电路10、树莓派11、显示屏12、进水泵13、出水泵14、防水外壳15；所述防水外壳15的侧壁上设有显示屏12；所述防水外壳15顶部设有电源模块1、放大电路9、AD转换电路10、树莓派11，电源模块1与放大电路9连接，放大电路9与AD转换电路10连接，AD转换电路10与树莓派11连接，树莓派11与电源模块1连接；所述防水外壳15的底部设有激光光
源调节支架台2，半导体激光器3固定在激光光源调节支架台2上，半导体激光器3的正下方设有石英圆柱透镜4，石英圆柱透镜4固定在激光光源调节支架台2上；光学玻璃比色皿7置于防水外壳15底部，位于石英圆柱透镜4正下方，光学玻璃比色皿7顶部设有遮光板8；所述光学玻璃比色皿7左右两侧设有硅光电池Ⅰ5和硅光电池Ⅱ6，硅光电池Ⅰ5和硅光电池Ⅱ6串联后与放大电路9连接；光学玻璃比色皿7与进水泵13和出水泵14连通；显示屏12和树莓派11连接，用于显示水体藻类浓度数据。本实施例所述树莓派11选用树莓派4B。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置，其特征在于：包括电源模块（1）、激光光源调节支架台（2）、半导体激光器（3）、石英圆柱透镜（4）、硅光电池Ⅰ（5）、硅光电池Ⅱ（6）、光学玻璃比色皿（7）、遮光板（8）、放大电路（9）、AD转换电路（10）、树莓派（11）、显示屏（12）、进水泵（13）、出水泵（14）、防水外壳（15）；所述防水外壳（15）的侧壁上设有显示屏（12）；所述防水外壳（15）顶部设有电源模块（1）、放大电路（9）、AD转换电路（10）、树莓派（11），电源模块（1）与放大电路（9）连接，放大电路（9）与AD转换电路（10）连接，AD转换电路（10）与树莓派（11）连接，树莓派（11）与电源模块（1）连接；所述防水外壳（15）的底部设有激光光源调节支架台（2），半导体激光器（3）固定在激光光源调节支架台（2）上，半导体激光器（3）的正下方设有石英圆柱透镜（4），石英圆柱透镜（4）固定在激光光源调节支架台（2）上；光学玻璃比色皿（7）置于防水外壳（15）底部，位于石英圆柱透镜（4）正下方，光学玻璃比色皿（7）顶部设有遮光板（8）；所述光学玻璃比色皿（7）左右两侧设有硅光电池Ⅰ（5）和硅光电池Ⅱ（6），硅光电池Ⅰ（5）和硅光电池Ⅱ（6）串联后与放大电路（9）连接；光学玻璃比色皿（7）与进水泵（13）和出水泵（14）连通；显示屏（12）和树莓派（11）连接，用于显示水体藻类浓度数据。2.根据权利要求1所述基于树莓派的水体浮游藻类浓度检测装置，其特征在于：所述电源模块（1）为充电宝；系统需要提供多种电源电压，包括+12V和
‑
12V，选用芯片CS5171作为系统的升压芯片，将5V电压转化为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马秋雨，曾春平，马琨，李训鹏，刘柳娜，杨啟富，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：