一種充氣式圍油欄自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子信息領(lǐng)域，特別是涉及一種無(wú)線多傳感器充氣式圍油欄自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今，海洋環(huán)境保護(hù)的關(guān)注度日益受到人們的重視，其中溢油污染更是已經(jīng)成為全球海洋、湖泊污染中倍受關(guān)注的焦點(diǎn)之一。因此，對(duì)于加強(qiáng)水面溢油事故的預(yù)防和溢油后處理關(guān)注方面的研宄就顯得尤為重要，在目前，水面溢油處理使用的最常用、最普通的解決方法就是使用圍油欄，一旦水面發(fā)生溢油的事故，圍油欄就可以有效控制油體的擴(kuò)散、侵入，可以有效減小溢油的面積，是配合回收溢油的有力器材，對(duì)保護(hù)環(huán)境和水生態(tài)造成的影響起到了至關(guān)重要的作用；但是，現(xiàn)如今普通使用的圍油欄因其工作環(huán)境的惡劣、且終日侵泡于水中和長(zhǎng)期受到日光的直射容易被腐蝕、產(chǎn)生老化，另外，由于其放置于水中，故容易遭受船體和水中雜物的撞碰等情況，這樣就容易發(fā)生圍油欄氣室內(nèi)填充的空氣泄露，而導(dǎo)致其浮力變小，使圍油欄受到風(fēng)、浪、水流和波浪的共同作用而發(fā)生變形；導(dǎo)致原本被圍困在圍油欄內(nèi)的溢油容易從圍油欄的上部或者底部逃逸，容易造成攔油失效而形成二次污染。
[0003]目前，布置圍油欄較常見的方法是在陸地平鋪圍油欄后啟動(dòng)充吸氣機(jī)，將充氣頭安裝于圍油欄的氣閥座上給氣室充氣，待氣室充滿氣后，將圍油欄拖頭的漂浮及拖繩放下水，同時(shí)用人工拖動(dòng)圍油欄，將充好氣的圍油欄放入水中，但其問(wèn)題在于:充好氣后的圍油欄在使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，導(dǎo)致前述圍油失效的情況出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)這種情況，需要拉回圍油欄，逐個(gè)檢查，對(duì)漏氣的圍油欄單體氣室充氣；然后再重新圍油?，F(xiàn)有技術(shù)中也沒(méi)有一種能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)檢測(cè)圍油欄氣室內(nèi)所含空氣分量的裝置，這樣，如何研制出一種具有高性能、可以自動(dòng)檢測(cè)圍油欄氣室內(nèi)所含空氣分量的裝置就成為目前迫切需要解決的主要問(wèn)題了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，提供了一種在圍油作業(yè)過(guò)程中確保各圍油欄單體的浮力值，避免因單個(gè)或少量圍油欄單體浮力不足，形成木桶效應(yīng)，導(dǎo)致圍油失效的充氣式圍油欄自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案包括圍油欄和巡弋船，所述圍油欄由若干個(gè)圍油欄單體串接而成，圍油欄單體設(shè)有處于上部的氣室、處于下部裙帶下沿的配重，在氣室上設(shè)有充氣閥門；
在各所述圍油欄單體上設(shè)有信息發(fā)送器節(jié)點(diǎn)；
在所述巡弋船上設(shè)有氣源、監(jiān)控主機(jī)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)；所述協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)連接監(jiān)控主機(jī)；所述信息發(fā)送器節(jié)點(diǎn)采集圍油欄單體的位置信息和氣壓信息，并將所述位置信息和氣壓信息傳輸給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。
[0006]所述信息發(fā)送器節(jié)點(diǎn)包括電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、調(diào)理電路模塊和無(wú)線發(fā)送模塊；
所述電源模塊包括輸出電路一、輸出電路二和輸出電路三；
所述數(shù)據(jù)采集模塊包括液位變送器和氣壓傳感器；所述液位變送器設(shè)置于所述配重上，所述氣壓傳感器設(shè)置于每個(gè)氣室上的充氣閥門處；
所述無(wú)線發(fā)送模塊包括微處理模塊和A/D模塊，
所述輸出電路一的輸入端連接動(dòng)力源，所述輸出電路一的輸出端分別連接所述輸出電路二、輸出電路三和調(diào)理電路模塊，所述輸出電路二的輸出端連接所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端，所述輸出電路三的輸出端連接所述無(wú)線發(fā)送模塊的輸入端，所述數(shù)據(jù)采集模塊連接所述調(diào)理電路模塊，所述調(diào)理電路模塊連接所述無(wú)線發(fā)送模塊。
[0007]所述協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)包括協(xié)調(diào)器電源模塊、Zigbee模塊和串行通訊電路；
所述協(xié)調(diào)器電源模塊包括電源適配器和電路四，所述Zigbee模塊連接天線；
所述電源適配器連接所述電路四的輸入端，所述電路四的輸出端連接Zigbee模塊，所述Zigbee模塊的輸出端連接所述串行通訊電路，所述串行通訊電路的輸出端連接監(jiān)控主機(jī)。
[0008]在所述輸出電路一與動(dòng)力源之間還設(shè)有電池保護(hù)電路，所述電池保護(hù)電路的的輸入端、輸出端分別與動(dòng)力源、輸出電路一連接。
[0009]所述調(diào)理電路模塊包括MOS開關(guān)電路、基準(zhǔn)電壓電路和濾波放大電路；
MOS開關(guān)電路的輸入端接輸出電路二、輸出端接液位變送器和氣壓傳感器的電源端； 基準(zhǔn)電壓電路的輸入端接輸出電路一，輸出端接濾波放大電路的基準(zhǔn)電壓端；
濾波放大電路輸入端接液位變送器和氣壓傳感器的信息輸出端、輸出端接無(wú)線發(fā)送模塊的A/D模塊輸入引腳。
[0010]所述信息發(fā)送器節(jié)點(diǎn)的內(nèi)、外表面都設(shè)有防水涂塑層。
[0011]本發(fā)明的工作原理是:氣壓傳感器安裝在圍油欄每個(gè)獨(dú)立氣室充氣閥門處，實(shí)時(shí)測(cè)量氣室內(nèi)氣體的壓力值；液位變送器設(shè)置于圍油欄裙帶的配重上；根據(jù)圍油欄沉浮測(cè)量出液位值，每隔一段時(shí)間完成一次對(duì)圍油欄氣室內(nèi)氣體壓力和液位數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送；如果圍油欄氣室出現(xiàn)氣體不足，氣壓傳感器檢測(cè)到氣壓數(shù)據(jù)和氣室地址信息，液位變送器檢測(cè)到圍油欄液位數(shù)據(jù)，經(jīng)調(diào)理電路模塊和無(wú)線發(fā)送模塊預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee無(wú)線傳輸技術(shù)輸送至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收信息發(fā)送器節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和氣室地址信息并發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)；監(jiān)控主機(jī)如監(jiān)測(cè)到圍油欄漏氣現(xiàn)象，發(fā)出警報(bào)并顯示漏氣氣室地址信息；由巡弋船給圍油欄補(bǔ)充氣體，保證壓力穩(wěn)定。
[0012]本發(fā)明基于ZigBee通信(ZigBee通信與藍(lán)牙相類似，是一種新興的短距離無(wú)線通信技術(shù)，用于傳感控制應(yīng)用)的多傳感器自動(dòng)檢測(cè)裝置，可以實(shí)時(shí)采集氣室內(nèi)氣壓值和液位傳感器的數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)參數(shù)最終發(fā)送監(jiān)控主機(jī)，進(jìn)而由巡弋船快速到達(dá)漏氣點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)氣，無(wú)需人工將圍油欄拖至陸地再行補(bǔ)氣。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、方便實(shí)用、安全可靠、效率高、實(shí)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，并解決了給圍油欄時(shí)充氣時(shí)必須先將圍油欄拖上陸地而帶來(lái)的不便的問(wèn)題；節(jié)省大量時(shí)間，減小經(jīng)濟(jì)支出。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的圍油欄結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的信息發(fā)送器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明調(diào)理電路模塊中MOS開關(guān)電路的電路圖；
圖6是本發(fā)明調(diào)理電路模塊中基準(zhǔn)電壓電路的電路圖；
圖7是本發(fā)明調(diào)理電路模塊中濾波放大電路的電路圖；
圖8為本發(fā)明的協(xié)調(diào)器Zigbee模塊的的電路示意圖；
圖中I是圍油欄，2是氣室，3是配重，4是充氣閥門，5是巡弋船；6是信息發(fā)送器節(jié)點(diǎn)；7是協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)；8是可控精密穩(wěn)壓源；9是分壓放大電路；10是低通濾波器，11是放大電路
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【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1-6所述，包括圍油欄I和巡弋船5，所述圍油欄I由若干個(gè)圍油欄I單體串接而成，圍油欄I單體設(shè)有處于上部的氣室2、處于下部裙帶下沿的配重3，在氣室3上設(shè)有充氣閥門4 ；
在各所述圍油欄I單體上設(shè)有信息發(fā)送器節(jié)點(diǎn)6 ;所述信息發(fā)送器節(jié)點(diǎn)6包括電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、調(diào)理電路模塊和無(wú)線發(fā)送模塊；
所述電源模塊包括輸出電路一、輸出電路二和輸出電路三；
所述數(shù)據(jù)采集模塊包括液位變送器和氣壓傳感器；所述液位變送器設(shè)置于所述配重，所述氣壓傳感器設(shè)置于每個(gè)獨(dú)立的充氣閥門處；
所述無(wú)線發(fā)送模塊包括微處理模塊和A/D模塊，
所述輸出電路一的輸入端連接動(dòng)力源，所述輸出電路一的輸出端分別連接所述輸出電路二、輸出電路三和調(diào)理電路模塊，所述輸出電路二的輸出端連接所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端，所述輸出電路三的輸出端連接所述無(wú)線發(fā)送模塊的輸入端，所述數(shù)據(jù)采集模塊連接所述調(diào)理電路模塊，所述調(diào)理電路模塊連接所述無(wú)線發(fā)送模塊，
所述動(dòng)力源優(yōu)選為鋰電池，鋰電池的優(yōu)點(diǎn):一、電壓高，遠(yuǎn)高于鎳鎘和鎳氫電池的電壓；二、容量密度大；三、荷電保持能力強(qiáng):在放置很長(zhǎng)時(shí)間后其容量損失?。凰?、壽命長(zhǎng):正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)500次以上，不需要頻繁的更換電池；五、沒(méi)有記憶效應(yīng)，使用方便。所述動(dòng)力源電池當(dāng)然可以選用其他電池；所述輸出電路一般優(yōu)選電壓5V的LTC3543芯片，所述輸出電路二一般優(yōu)選電壓為24V的AP3012芯片，所述輸出電路三一般優(yōu)選電壓3.3V的AS1117芯片；所述無(wú)線發(fā)送模塊優(yōu)選采用JN5148芯片，所述數(shù)據(jù)采集模塊優(yōu)選采用AP3012芯片；所述氣壓傳感器的型號(hào)優(yōu)選為MIK-300，所述液位變送器的型號(hào)優(yōu)選為MIK-P260 ；動(dòng)力源與輸出電路一相連，將變化的輸入電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的5V電壓輸出。5V電壓有三路輸出，一路直接給調(diào)理電路模塊供電，一路接輸出電路二，給數(shù)據(jù)采集模塊供電，一路接輸出電路三，給無(wú)線發(fā)送模塊供電。
[0015]在所述巡弋船上設(shè)有氣源、監(jiān)控主機(jī)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)7 ;
所述協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)7連接監(jiān)控主機(jī)；
所述協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)7包括協(xié)調(diào)器電源模塊、Zigbee模塊、串行通訊電路；所述Zigbee模塊中的Zigbee是一種基于標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、控制和傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)。為滿足人們對(duì)支持低數(shù)據(jù)速率、低功耗、安全性和可靠性，而且經(jīng)濟(jì)高效的標(biāo)準(zhǔn)型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)解決方案的需求，Zigbee標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。核心市場(chǎng)是消費(fèi)類電子產(chǎn)品、能源管理和效率、醫(yī)療保健、家庭自動(dòng)化、電信服務(wù)、樓宇自動(dòng)化以及工業(yè)自動(dòng)化；圍繞Zigbee芯片技術(shù)推出的外圍電路，稱之為“Zigbee模塊”，常見的Zigbee模塊都是遵循IEEE802.15.4的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并且運(yùn)行在2.4GHZ的頻段上；
所述協(xié)調(diào)器電源模塊包括電源適配器和電路四，所述Zigbee模塊連接天線；
所述電源適配器連接所述電路四的輸入端，所述電路四的輸出端連接Zigbee模塊，所述Zigbee模塊的輸出端連接所述串行通訊電路，所述串行通訊電路的輸出端連接監(jiān)控主機(jī)；
所述協(xié)調(diào)器電源模塊優(yōu)選采用ASMl 1