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原文传递一种实现实时水质检测的方法

专利名称：	一种实现实时水质检测的方法
摘要：	本发明公开了一种实现实时水质监测的方法，采用了下潜式多层水质检测装置，所述下潜水式多层水质检测装置包括下潜悬浮模块、定位避障及信号传输模块和水质检测模块，具体包括如下步骤：在网络服务器对水域建立Web地图，基于Web地图建立布满整个水域采样点，检测基站获取采样点，对下潜水式多层水质检测装置发布一个需要检测采样点的坐标，下潜水式多层水质检测装置对采样点进行水样采集并检测，发送到检测基站中，检测基站的下位机对下潜水式多层水质检测装置传输来的数据进行汇总，打包成可扩展语言文件通过HTTP协议上传到网络服务器上；本发明的检测装置可以下潜到不同的深度采集水质样本，能够更加详细全面的检测出水质状况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京航空航天大学
发明人：	陈绎哲
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910276501.5
公开号：	CN110095582A
代理机构：	杭州浙科专利事务所(普通合伙)
代理人：	吴秉中
分类号：	G01N33/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路37号北京航空航天大学
主权项：	1.一种实现实时水质监测的方法，其特征在于：采用了下潜式多层水质检测装置，所述下潜水式多层水质检测装置包括下潜悬浮模块、定位避障及信号传输模块(4)和水质检测模块，所述下潜悬浮模块包括外腔体(2)、防撞缓冲垫(12)、弹性气囊(5)、进气电磁阀(15)、排气电磁阀(3)、高压储气罐(11)、污水仓(9)和高速喷水推进器(10)，所述外腔体(2)呈半球形，外腔体(2)的外侧固定有四个高速喷水推进器(10)；所述防撞缓冲垫(12)呈环形涉及，防撞缓冲垫(12)下端与外腔体(2)的上端密封连接，定位避障及信号传输模块(4)与防撞缓冲垫(12)的上端密封连接，外腔体(2)、防撞缓冲垫(12)和定位避障及信号传输模块(4)共同形成密封的船体；所述弹性气囊(5)呈环形且套装在防撞缓冲垫(12)的外侧，弹性气囊(5)与防撞缓冲垫(12)固定连接，所述高压储气罐(11)固定在防撞缓冲垫(12)的内侧，所述弹性气囊(5)通过进气电磁阀(15)与高压储气罐(11)相连实现进气，所述弹性气囊(5)的上端设置有排气管，排气管上设置有控制弹性气囊(5)排气的排气电磁阀(3)；所述外腔体(2)内部还设置有蓄电池(14)，蓄电池(14)固定在高压储气罐(11)的下方；所述水质检测模块设置在蓄电池(14)的下方，水质检测模块包括四根取水管(6)、与四根取水管(6)相连通的四个扇形的储水腔(7)、设置在四个储水腔(7)中部的水质检测腔(16)，四根取水管(6)的一端的伸出到外腔体(2)外侧，且在每根取水管(6)的入口处均设置有取水电磁阀，每个储水腔(7)均与水质检测腔(16)通过进水电磁阀相连通；所述水质检测腔(16)内设置有多种水质检测传感器；所述水质检测腔(16)下端设置有污水仓(9)，水质检测腔(16)通过底部的出水口与污水仓(9)连通，污水仓(9)下端设置有排水管(8)；所述定位避障及信号传输模块(4)包括上端壳体、控制模块、信号传输天线(1)、全球定位系统模块、高分辨率声呐模块、压力传感器和信息传输设备，上端壳体的下端与防撞缓冲垫(12)的上端密封连接；所述信号传输天线(1)设置在上端壳体的顶部中央，控制模块、信号传输天线(1)、全球定位系统模块、高分辨率声呐模块、压力传感器和信息传输设备均设置在上端壳体内部，控制模块控制整个下潜水式多层水质检测装置的工作；具体包括如下步骤：步骤一：在网络服务器对水域建立Web地图，基于Web地图建立布满整个水域采样点，每个采样点不仅包括经纬度坐标，同时包括深度坐标，同一个经纬度的点设置有多个不同深度的采样点；步骤二：检测基站获取网络服务器上的基于Web地图建立的采样点，对下潜水式多层水质检测装置发布一个需要检测采样点的坐标，检测基站通过无线传输模式将需要检测采样点的坐标发送到下潜水式多层水质检测装置上；步骤三：下潜水式多层水质检测装置的信息传输设备通过信号传输天线(1)接收到检测基站发出的采样点信息，进气电磁阀(15)打开，高压储气罐(11)向弹性气囊(5)内充入气体，使弹性气囊(5)处于充满状态，使得整个下潜水式多层水质检测装置浮在水面上，通过四个高速喷水推进器(10)的相互协调实现前进及转弯，直到下潜水式多层水质检测装置的经纬度坐标与目的地的经纬度坐标一致；步骤四：下潜水式多层水质检测装置首先进行采样掉水层表面取水检测，打开其中一个储水腔(7)入口处的取水电磁阀，直至取水完成后关闭取水电磁阀；步骤五：打开弹性气囊(5)上的排气电磁阀(3)进行排气，使弹性气囊(5)缩小，从而使整个下潜水式多层水质检测装置下潜；下潜的同时步骤四中储水腔(7)中的取得的待检测水进入水质检测腔(16)进行水质检测，检测好后打开水质检测腔(16)下端的出水口，将检测好的水进入污水仓(9)；下潜时，由于步骤四中的取水操作使得整个装置的重力增大，当下潜到指定深度时，通过调节排气电磁阀(3)和进气电磁阀(15)的通量来改变下潜水式多层水质检测装置的浮力，直至浮力再次等于重力，下潜水式多层水质检测装置悬浮在水中时，打开另一个储水腔(7)入口处的取水电磁阀进行取水操作，取水完成后关闭该取水电磁阀，同时利用定位避障及信号传输模块(4)中的压力传感器检测到的水压来获取取水时的悬浮深度；步骤六：重复步骤五两次，完成同一个经纬度坐标四种深度的取水操作，同时完成四种深度下的水质检测操作，并利用定位避障及信号传输模块(4)中的压力传感器检测悬浮深度，获取采样点的三维坐标下的水质数据；三维坐标及经纬度坐标和深度坐标；步骤七：下潜水式多层水质检测装置对四种深度的水样检测完成后，通过定位避障及信号传输模块(4)将获得的各项检测结果和三维坐标信息发送到检测基站中；步骤八：检测基站的下位机对下潜水式多层水质检测装置传输来的数据进行汇总，打包成可扩展语言文件通过HTTP协议上传到网络服务器上；网络服务器对数据建立数据库并进行存储；步骤九：用户客户端通过互联网发送请求到网络服务器上，网络服务器针对用户客户端提出的请求在数据库中搜索到客户需求的对应位置的水质信息，并将该数据信息通过互联网发送到用户客户端上；步骤十：用户客户端解析步骤九中网络服务器发出的信息，查看各个检测站点的实时水质信息；步骤十一：用户客户端根据得到的数据判断对应坐标的水质是否有污染，若有污染，则发出警报；步骤十二：用户客户端的警报信息通过Socket编程方式以xml文件格式通过端口发送到检测基站的下位机中，下位机对xml文件进行解析获得设置信息，操作员选择要监测的检测基站及相应的指标类型，完成水质地图生成；步骤十三：整个水域各个采样点的数据均采集完毕，且水质地图生成后，下潜水式多层水质检测装置通过高速喷水推进器(10)返回检测基站，进行高压储气罐(11)的补气和充电操作，同时打开污水仓(9)的排水管(8)进行排水，为下一次采样检测进行准备。 2.根据权利要求1所述的一种实现实时水质监测的方法，其特征在于：所述高速喷水推进器(10)沿着外腔体(2)的周向均匀分布，且高速喷水推进器(10)的角度倾斜朝下。 3.根据权利要求1所述的一种实现实时水质监测的方法，其特征在于：所述水质检测传感器包括温度传感器、pH传感器、溶解氧传感器传感器、浊度传感器。 4.根据权利要求1所述的一种实现实时水质监测的方法，其特征在于：所述排气电磁阀(3)设置有六个，六个排气电磁阀(3)均匀分布在弹性气囊(5)的上表面。 5.根据权利要求1所述的一种实现实时水质监测的方法，其特征在于：网络服务器作为数据库存储器存在，是用于存储水质信息的中转站，服务器采用Socket变成吗，通过端口持续坚挺下位机的数据发送，并将接收到的数据保存到数据库存储器中，并采用MicrosoftSQL Server数据库引擎，能为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能。 6.根据权利要求1所述的一种实现实时水质监测的方法，其特征在于：步骤十中用户客户端解析相应数据的方式查看各检测站点的实时水质信息，用户客户端可采用C#语言编写逻辑功能实现数据的图表曲线绘制功能和站点信息的修改，用折线图的形式直观地表示出水质状况和变化趋势，用户可设置标准。
所属类别：	发明专利