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原文传递一种多参数复合式水质监测装置及检测方法

专利名称：	一种多参数复合式水质监测装置及检测方法
摘要：	本发明公开了一种多参数复合式水质监测装置及检测方法，包括机壳，设于机壳外部的传感器测量单元，设于机壳内部的控制单元、信号调理单元、无线传输单元、水泵单元以及光伏发电单元；光伏发电单元用于将吸收的太阳能转化成电能为系统供电；控制单元采用于系统配置驱动以及对传感器测量单元采集的数据进行处理；所述传感器测量单元包括环境传感器和水质传感器；水泵单元通过吸水和放水来调节装置在水中的深度；无线传输单元用于将传感器参数传送至接收服务器的主控端以及接收控制命令。本发明可监测温度、光照、pH值、氨氮、溶解氧等参数，可以同时监测水面和水质两种参数，实现了全方位立体监测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	金陵科技学院
发明人：	张明明;张嘉亮;王月鹏;郑亮;施涵钦
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910533926.X
公开号：	CN110133206A
代理机构：	南京钟山专利代理有限公司
代理人：	戴朝荣
分类号：	G01N33/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	211169 江苏省南京市江宁区弘景大道99号
主权项：	1.一种多参数复合式水质监测装置，其特征在于：包括机壳(1)，设于机壳(1)外部的传感器测量单元，设于机壳(1)内部的控制单元、信号调理单元、无线传输单元、水泵单元以及光伏发电单元；所述光伏发电单元由若干光伏发电板(2)组成，设于机壳(1)的上部，用于将吸收的太阳能转化成电能为系统供电；所述控制单元采用单片机(3)，设于机壳(1)内顶部，与光伏发电单元连接并取电，用于系统配置驱动以及对传感器测量单元采集的数据进行处理；所述传感器测量单元包括环境传感器和水质传感器，所述环境传感器设于机壳(1)的上方，通过信号调理单元与控制单元信号连接，用于检测水面环境参数；所述水质传感器设于机壳(1)的下方，通过信号调理单元与控制单元信号连接，用于检测水质参数；所述机壳(1)内位于控制单元下方设有一环形水舱(4)，所述水泵单元设于环形水舱(4)内，由进水泵(5)、出水泵(6)、进水管(7)、出水管(8)以及输水管(16)组成，所述进水泵(5)和出水泵(6)水平安装于控制单元下方，通过导线与控制单元的单片机(2)连接；所述进水管(7)的一端与进水泵(5)相连接，另一端通向环形水舱(4)的一侧；所述出水管(8)的一端与出水泵(6)相连接，另一端通向环形水舱(4)的另一侧；所述输水管(16)以的一端分别与进水泵(5)和出水泵(6)连接，另一端伸出机壳(1)底部与水面连接；所述水泵单元通过吸水和放水来调节装置在水中的深度；所述无线传输单元与控制单元信号连接，用于将传感器参数传送至接收服务器的主控端以及接收控制命令。 2.根据权利要求1所述的一种多参数复合式水质监测装置，其特征在于：所述控制单元采用主控芯片为STM32F103VET6的单片机(1)。 3.根据权利要求2所述的一种多参数复合式水质监测装置，其特征在于：所述环境传感器包括风速仪(9)、光照传感器(10)和空气温度传感器(11)，所述风速仪(9)设于机壳(1)正上方，风速仪(9)的两侧分别为光照传感器(10)和空气温度传感器(11)；所述风速仪(9)的信号输出端与主控芯片STM32F103VET6的PC0引脚连接，所述光照传感器(10)的信号输出端与主控芯片STM32F103VET6的PE5引脚和PE6引脚连接，所述空气温度传感器(11)的信号发射端与主控芯片STM32F103VET6的PB6引脚连接。 4.根据权利要求2所述的一种多参数复合式水质监测装置，其特征在于：所述水质传感器包括pH传感器(12)、水温温度传感器(13)和氨氮传感器(14)，所述氨氮传感器(14)位于机壳(1)正下方，氨氮传感器(14)的两侧分别为水温温度传感器(13)和pH传感器(12)；所述pH传感器(12)采用pH值电极，pH值电极的信号输出端与主控芯片STM32F103VET6的PC1引脚连接，所述氨氮传感器(14)的信号输出端与主控芯片STM32F103VET6的PC2引脚连接，所述水温温度传感器(13)的信号输出端与主控芯片STM32F103VET6的PB7引脚连接。 5.根据权利要求2所述的一种多参数复合式水质监测装置，其特征在于：所述进水泵(5)和出水泵(6)通过导线分别与主控芯片STM32F103VET6的PB1和PB2引脚连接，所述进水泵(5)和出水泵(6)不同时工作。 6.根据权利要求2所述的一种多参数复合式水质监测装置，其特征在于：所述信号调理单元是由基于AD603AR芯片的信号调理电路组成，其中，AD603AR芯片的COM引脚和GNEG引脚接地；AD603AR芯片的VINP引脚的一端分别与电容C7的一端，比较器LF411ACH的引脚6以及比较器LF411ACH的引脚2连接，电容C7的另一端接地；比较器LF411ACH的引脚4分别与电容C5的一端、电容C6的一端以及电源负极连接，电容C5和电容C6的另一端接地；比较器LF411ACH的引脚7分别与电容C4的一端、电容C1的一端以及电源正极连接，电容C4和电容C1的另一端接地；AD603AR芯片的GPOS引脚的一端与电容C8的一端连接，电容C8的另一端接地；AD603AR芯片的VPOS引脚的一端分别与电容C9的一端、电容C2的一端以及电源正极连接，电容C9和电容C2的另一端接地；AD603AR芯片的FDBK引脚的一端与电容C14的一端连接，电容C14的另一端接地；AD603AR芯片的VNEG引脚的一端分别与电容C13的一端、电容C3的一端连接，电容C13和电容C3的另一端接地；AD603AR芯片的OUT引脚的一端分别与电阻R1的一端、电容C11的一端、电容C10的一端和电容C12的一端连接，电阻R1的另一端与电容C14的一端连接，电容C14的另一端接地。 7.根据权利要求2所述的一种多参数复合式水质监测装置，其特征在于：所述线传输单元采用M5310-A模块，所述M5310-A模块的IO2引脚与主控芯片STM32F103VET6的PA9引脚连接，所述M5310-A模块的IO3引脚与主控芯片STM32F103VET6的PA10引脚连接，所述M5310-A模块的IO4引脚与电源输出端连接，所述M5310-A模块的IO1引脚接地。 8.根据权利要求1所述的一种多参数复合式水质监测装置，其特征在于：所述机壳(1)的两侧设有用于固定装置的挂钩(15)，所述挂钩(15)对称设置。 9.根据权利要求1所述的一种多参数复合式水质监测装置，其特征在于：所述光伏发电板(2)的发电电压为5V，发电功率为5W。 10.权利要求1所述的多参数复合式水质监测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、打开电源，将水质检测装置置入检测水域中，通过两侧挂钩固定，控制系统初始化；步骤二、由位于机壳上方的环境传感器以及位于机壳下方的水质传感器分别进行数据检测，并将检测的工作参数转换为电压信号输出；步骤三、由信号调理单元对接收的电压信号进行去噪和放大处理，然后传输给控制单元的单片机，单片机进一步对数据进行成分分析与存储；步骤四、由单片机驱动无线传输单元将存储的数据信号传输给水面上的用户端，并根据人工指令进行检测与调整；步骤五、由单片机接收人工指令，驱动水泵单元进行抽放水至环形水舱中，对检测装置进行深度调节；步骤六、结束检测后，由单片机控制传感器测量单元和无线传输单元停止工作，然后将水质检测装置取出。
所属类别：	发明专利