[發(fā)明專利]一種基于ZigBee技術的無線水質集成傳感器裝置

在審

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• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106596884A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 鄒強;蘇奇;趙彤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G08C17/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

該發(fā)明涉及海水水質監(jiān)測領域，尤其涉及對裝置中PH復合電極的清潔保養(yǎng)與數(shù)據(jù)傳輸方式的提升。

背景技術

隨著陸地資源的逐漸匱乏，海洋的重要性已經(jīng)不僅體現(xiàn)在為世界的貿易提供重要通道，海洋資源的開發(fā)與利用程度更是衡量一個國家綜合實力的重要標準。海洋資源的開發(fā)利用的前提是要對海洋環(huán)境的全方位認知與監(jiān)測，海洋水質監(jiān)測便是其中的關鍵點之一。

海水水質監(jiān)測需監(jiān)測海水表層溫度、鹽度、PH值、溶解氧、濁度等的數(shù)據(jù)。PH值是海水水質監(jiān)測過程中是最重要的指標之一，然而，現(xiàn)有PH復合電極如果長時間浸泡在海水中，電極前端玻璃球泡表面容易被海水中的雜質覆蓋，堵塞氫離子通道，會影響對海水PH值數(shù)據(jù)采集的準確性。

現(xiàn)有海洋水質集成監(jiān)測裝置存在如下問題：第一，檢測指標單一，無法全面掌握海水水質的多種參數(shù)；第二，無法完成PH復合電極的自動自潔與保養(yǎng)功能設計，造成裝置無法監(jiān)測PH值信息；第三，只依靠蓄電池供電，工作時長受限；第四，數(shù)據(jù)傳輸仍依靠有線方式，降低了使用靈活性。

所以，一種利用太陽能供電，同時采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術的海洋水質集成傳感器裝置尤為必要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種海洋水質集成傳感器裝置，以滿足海洋環(huán)境下傳感器節(jié)點長期監(jiān)測的需要。本發(fā)明的技術方案如下：

一種基于ZigBee技術的無線水質集成傳感器裝置，包括供電模塊，中央控制模塊，PH值采集模塊、電極保養(yǎng)模塊、清水采集模塊、傳感器模塊和無線通信模塊，其中，

PH值采集模塊包括機械臂1、固定于機械臂1前端的PH復合電極26、待測溶液池12、進樣水泵11、排樣水泵10、沖洗水泵19，其中，進樣水泵11用于將海水抽吸入待測溶液池12，排樣水泵10用于將海水排出待測液體池12；機械臂1用于將PH復合電極26置于待測液體池12內或將其抬高，PH復合電極26測得PH值傳輸至中央控制模塊，在中央控制模塊的控制下，沖洗水泵抽吸清水并對抬高的PH復合電極26進行清洗，經(jīng)過清洗的PH復合電極26被移至電極保養(yǎng)模塊的KCL溶液池8中。

電極保養(yǎng)模塊，包括帶有電磁閥門的KCL補充液容器21、樣液濁度傳感器7、KCL溶液池8和排污水泵9；樣液濁度傳感器7用于檢測KCL溶液池8內的標準樣液受污染程度，其采集的信息被送入中心控制模塊，中心控制模塊在濁度達到閾值時，控制排污水泵9工作，排出KCL溶液池8內廢液，位于KCL溶液池8上方的KCL補充液容器21底部的電磁閥門開啟，釋放KCL補充液。

清水采集模塊包括導熱硅膠16、蓄海水池17、蓄清水池18、液位計13、進水泵14、調節(jié)水泵15和冷凝板20，進水泵14用于抽吸海水進入蓄海水池17；導熱硅膠16的主體作為蓄海水池17的側壁，與其內海水直接接觸；導熱硅膠16還與太陽能光伏板2連接，用于吸收熱量；蓄海水池17的上部斜向固定有冷凝板20，冷凝板20將蒸發(fā)的海水凝結為液體，并將凝結的液體引流入蓄清水池18中；液位計13用于監(jiān)測蓄清水池18內水量，其采集的信息被送入中心控制模塊，中心控制模塊在清水量達到最大閾值后，調節(jié)水泵15開啟，釋放海水，不再進行蒸發(fā)冷凝，；當清水達到最小閾值，控制進水泵14工作；

傳感器模塊包括海水濁度傳感器22、海水鹽度傳感器23、海水溫度傳感器24和海水溶解氧傳感器25，傳感器模塊采集的信息被送入中心控制模塊5。

無線通信模塊包括zigbee模塊，PH值采集模塊以及傳感器模塊采集到的數(shù)據(jù)通過該模塊無線傳輸至控制室。

供電模塊包括太陽能光伏板2和蓄電池4。太陽能光伏板2吸收光能轉化為電能儲存在蓄電池4中為系統(tǒng)供電。

附圖說明

圖1為傳感器裝置箱體的剖面圖

圖2為PH復合電極清潔與保養(yǎng)的細節(jié)圖

圖3為該裝置的原理框圖

圖4為全過程的流程圖

1、機械臂；2、太陽能光伏板；3、zigbee模塊；4、蓄電池；5、中央控制模塊；6、泡沫；7、濁度傳感器；8、KCL標準樣液池；9、10、11、14、15、19、均為水泵(未畫出水管)；12、待測液體池13、液位計；16、導熱硅膠；17、蓄海水池；18、蓄清水池；20、金屬制成的冷凝板；21、帶有電磁閥門的KCL補充液容器；22、濁度傳感器；23、鹽度傳感器；24、溫度傳感器；25、溶解氧傳感器；26、PH復合電極；

具體實施方式