[發明專利]一種基于水體環境監測的無線采集節點及方法

在審

• 申請號: 202010260016.1
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111398542A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王紹麗;梁迅;肖和龍;肖任;李凌榮;劉文燦
• 申請（專利權）人: 長沙軍民先進技術研究有限公司;長沙中歐自動控制技術有限公司
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01N27/06;G01N27/26;G01K13/00;G08C17/02
• 代理公司: 長沙市護航專利代理事務所(特殊普通合伙) 43220
• 代理人: 莫曉齊

1.一種基于水體環境監測的無線采集節點，其特征在于，包括微傳感單元、信號調理與微弱信號檢測電路、無線傳輸模塊以及溫差發電自供電模塊，其中：所述微傳感單元的數量為若干，若干微傳感單元并聯設置，用于采集水體生態信息并將其轉變為電信號發送給信號調理與微弱信號檢測電路；所述信號調理微弱信號檢測電路輸入端與微傳感單元相連接，其輸出端與無線傳輸模塊相連接；所述溫差發電自供電模塊分別與微傳感單元、信號調理與微弱信號檢測電路及無線傳輸模塊相連。

2.根據權利要求1所述的基于水體環境監測的無線采集節點，其特征在于，所述水體生態信息包括水體的溫度信息、PH值信息、電導率信息、氨氮含量信息和重金屬污染信息。

3.根據權利要求2所述的基于水體環境監測的無線采集節點，其特征在于，用于采集水體的溫度信息和PH值信息的微傳感單元為pH和溫度集成傳感器，所述pH和溫度集成傳感器與信號調理與微弱信號檢測電路之間依次設置有信號放大電路和信號轉換電路。

4.根據權利要求2所述的基于水體環境監測的無線采集節點，其特征在于，用于采集水體的電導率信息的微傳感單元基于一對電導電極制作，通過將一對電導電極浸人待測水樣內，產生一個交流電壓激勵作用在兩個電極上，測量兩電極之間的電壓和回路中的電流，用電流值除以電壓值就可得到測定水樣的電導率；

和/或，用于采集水體的重金屬污染信息的微傳感單元為在線檢測電化學傳感器，所述在線檢測電化學傳感器的電極結構為三電極配置，包括Hg工作電極、固態Ag/AgCl參考電極和Pt計數電極，且所述Hg工作電極、固態Ag/AgCl參考電極和Pt計數電極均電鍍在同一個硅基上。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的基于水體環境監測的無線采集節點，其特征在于，所述溫差發電自供電模塊包括溫差發電裝置和電能管理模塊，其中，所述電能管理模塊包括電能管理電路、電能轉換電路和電能存儲器件，所述電能轉換電路與溫差發電裝置的TEG相連，所述電能存儲器件分別與電能轉換電路、電能管理電路和無線采集節點相連。

6.根據權利要求5所述的基于水體環境監測的無線采集節點，其特征在于，所述電源管理電路包括起動電路、主電路、開關電路、反饋電路和儲能器件，所述起動電路與主電路相通并分別與溫差發電裝置的TEG相連，所述開關電路分別與起動電路、主電路和反饋電路相通，所述反饋電路分別與起動電路和主電路相通，所述主電路與儲能器件相連，所述起動電路為主電路的啟動提供初始電壓；所述主電路實現低輸入電壓到高輸出電壓的高效率轉換；所述開關電路控制主電路開啟與關閉，并通過方波的形式調節輸出；所述反饋電路用于關閉起動電路及確保開關電路的工作。

7.根據權利要求5所述的基于水體環境監測的無線采集節點，其特征在于，所述溫差發電裝置包括透明罩、集熱板、隔熱層、支撐板、散熱部件和泡沫浮墊，所述支撐板設置于透明罩的底部，并與透明罩形成封閉空間，所述集熱板設置于所述封閉空間內，所述集熱板底部貼設有TEG，所述散熱部件通過TEG支撐件與所述TEG相連，所述TEG與集熱板相連的一端為熱端，其與散熱部件相連的一端為冷端，所述集熱板底部還設置有隔熱層，所述隔熱層位于集熱板與支撐板之間，所述泡沫浮墊安裝于支撐板的底部。