專利名稱：一種基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水體污染監(jiān)測系統(tǒng)，尤其是基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境 污染監(jiān)測系統(tǒng)。
技術(shù)背景當(dāng)前在近海赤潮監(jiān)測以及湖泊污染監(jiān)測工作中，國外已經(jīng)開展了AUV (水 下自主機(jī)器人)以及原位觀測浮標(biāo)系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)的研究。長期以來，國內(nèi)的 監(jiān)測方法仍然主要依靠衛(wèi)星遙感或者人工采樣等傳統(tǒng)方法。衛(wèi)星遙感只能獲取 赤潮發(fā)生的面積及其移動方向等信息，無法獲取赤潮發(fā)生的原因等參數(shù)。人工 采樣消耗大量的人力且實(shí)時(shí)性并不好。那么通過原位觀測系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集影響水 體污染的主要化學(xué)參數(shù)，對水體污染的成因進(jìn)一步的了解，對污染的發(fā)展趨勢 做出預(yù)測就顯得意義重大。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的提出一種結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、測量準(zhǔn)確、能夠?qū)崟r(shí)監(jiān) 測并且無線傳輸數(shù)據(jù)的基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)。本實(shí)用新型的基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)，包括浮體，浮 體的上方固定有設(shè)備倉，設(shè)備倉內(nèi)置有GPRS (通用分組無線業(yè)務(wù))無線傳輸模 塊，GPRS天線伸出設(shè)備倉外；浮體的下方懸掛有數(shù)據(jù)采集設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備 包括密封殼體，殼體內(nèi)設(shè)有存放蓄電池的腔體和存放控制電路的腔體，殼體的 一端安裝有帶孔的防護(hù)罩，防護(hù)罩內(nèi)有PH值傳感器、H2S傳感器、溶解氧傳感 器、鹽度傳感器和濁度傳感器固定在殼體上，所說的控制電路包括微控制器、 實(shí)時(shí)時(shí)鐘、存儲器、信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和兩個(gè)電流電壓變換電路， PH值傳感器、H2S傳感器、鹽度傳感器的輸出端分別與信號放大電路的輸入端 相連，溶解氧傳感器輸出的電流信號經(jīng)第一電流電壓變換電路輸入到信號放大 電路，濁度傳感器輸出的電流信號經(jīng)第二電流電壓變換電路輸入到信號放大電 路，信號放大電路輸出的電壓信號由A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到微控 制器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘和存儲器與微控制器相連，微控制器通過接口與設(shè)在浮體下方 的接線端口與設(shè)備倉內(nèi)的GPRS無線傳輸模塊相連。本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征是，在設(shè)備倉上裝設(shè)有太陽能電池板，太陽能電 池板與數(shù)據(jù)采集設(shè)備蓄電池腔體內(nèi)的蓄電池相連。這樣可以為蓄電池連續(xù)充電，防止電力不足，使整個(gè)設(shè)備供電充足。 _為了防止水生動物及其他物體的撞擊，可在浮體上裝置防撞橡膠圈。 工作原理將基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)放到河水、湖泊或者海洋中， 浮體漂浮于水面，懸掛在浮體下方的數(shù)據(jù)采集設(shè)備沉沒在水下。數(shù)據(jù)采集設(shè)備 通過固定在殼體上的PH值傳感器、H2S傳感器、溶解氧傳感器、鹽度傳感器和 濁度傳感器采集周圍水體環(huán)境中被測量對應(yīng)的模擬信號。上述各傳感器采集的模擬信號經(jīng)放大電路放大后，由AA)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到微控制器。 經(jīng)過微控制器運(yùn)算得到水體中相應(yīng)被測量的真實(shí)值，同時(shí)微控制器把PH值、 H2S、溶解氧、鹽度、濁度這些測量值以及測量時(shí)間存儲到存儲器中作為備份數(shù) 據(jù)，并將PH值、H2S、溶解氧、鹽度、濁度這些被測量的測量值通過GPRS網(wǎng) 絡(luò)發(fā)送出去。整個(gè)設(shè)備每隔一定時(shí)間間隔采一次樣，由微控制器通過實(shí)時(shí)時(shí)鐘 控制兩次采樣之間的時(shí)間間隔。岸站數(shù)據(jù)中心通過GPRS無線Modem (調(diào)制解 調(diào)器)接收并且顯示存儲數(shù)據(jù)。通過分析接收到的數(shù)據(jù)可以對被測水域的污染 情況及其形成原因詳細(xì)了解并且做出預(yù)測。岸站數(shù)據(jù)中心還可以通過上位機(jī)控 制軟件向數(shù)據(jù)采集設(shè)備發(fā)送指令，改變實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制的采樣時(shí)間間隔。本實(shí)用新型的有益效果在于基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng) 與傳統(tǒng)的人工采樣監(jiān)測相比，具有節(jié)省人力，自動化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān) 測及無線通訊等優(yōu)點(diǎn)；與衛(wèi)星遙感技術(shù)相比它可以獲得引起水體污染各個(gè)因素 的第一手資料，對于了解水體污染原因從根本上治理水體污染有著十分重要的 意義。能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)用大容量存儲器能夠?qū)⒈O(jiān)測數(shù)據(jù) 進(jìn)行長期備份。可以通過太陽能充電，在各個(gè)傳感器中電解質(zhì)不失效的前提下， 整個(gè)設(shè)備可以長期工作。

圖1是浮體示意圖；圖2是數(shù)據(jù)采集設(shè)備示意圖；圖3數(shù)據(jù)采集控制電路示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。參照圖l、圖2和圖3，基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)包括浮體l，在浮體的上方固定有設(shè)備倉3，設(shè)備倉3內(nèi)置有GPRS無線傳輸模 塊，GPRS天線5伸出設(shè)備倉3外，圖例中，在設(shè)備倉上安裝有太陽能電池板4;浮體的下方設(shè)置有接線端口 6和懸掛機(jī)構(gòu)7。懸掛在浮體的下方數(shù)據(jù)采集設(shè)備包 括密封殼體11，殼體11內(nèi)設(shè)有存放蓄電池的腔體20和存放控制電路的腔體18， 殼體ll的一端安裝有防護(hù)罩12，圖例中，防護(hù)罩12的前端設(shè)有孔，防護(hù)罩內(nèi) 有PH值傳感器13、 H2S傳感器14、溶解氧傳感器15、鹽度傳感器16和濁度傳 感器17固定在殼體11上。所說的控制電路包括微控制器28、實(shí)時(shí)時(shí)鐘25、存 儲器27、信號放大電路23、 A/D轉(zhuǎn)換電路29和兩個(gè)電流電壓變換電路22、 24， PH值傳感器13、 H2S傳感器14、鹽度傳感器16輸出端分別與信號放大電路23 的輸入端相連，溶解氧傳感器15輸出的電流信號經(jīng)第一電流電壓變換電路24 輸入到信號放大電路23，濁度傳感器17輸出的電流信號經(jīng)第二電流電壓變換電 路22輸入到信號放大電路23，信號放大電路23輸出的電壓信號由A/D轉(zhuǎn)換電 路29轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到微控制器28，實(shí)時(shí)時(shí)鐘25和存儲器27與微控制器 28相連，微控制器28通過RS227接口與浮體1下方的接線端口 6相連，該接 線端口6與設(shè)備倉3內(nèi)的GPRS無線傳輸模塊26相連。太陽能電池板4與蓄電 池腔體20內(nèi)的蓄電池相連。本實(shí)用新型中所使用的PH值傳感器、H2S傳感器、溶解氧傳感器、鹽度傳 感器和濁度傳感器均為市售商品。本實(shí)用新型中所使用微控制器可采用芯片MSP425F99，實(shí)時(shí)時(shí)鐘可采用芯 片PCF8563，存儲器可采用芯片AT45DB271C、 RS227串口可為芯片LTC885。
權(quán)利要求1.一種基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是包括浮體(1)，浮體(1)的上方固定有設(shè)備倉(3)，設(shè)備倉(3)內(nèi)置有GPRS無線傳輸模塊，GPRS天線(5)伸出設(shè)備倉(3)外；浮體(1)的下方懸掛有數(shù)據(jù)采集設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括密封殼體(11)，殼體(11)內(nèi)設(shè)有存放蓄電池的腔體(20)和存放控制電路的腔體(18)，殼體(11)的一端安裝有帶孔的防護(hù)罩(12)，防護(hù)罩(12)內(nèi)有PH值傳感器(13)、H2S傳感器(14)、溶解氧傳感器(15)、鹽度傳感器(16)和濁度傳感器(17)固定在殼體(11)上，所說的控制電路包括微控制器(28)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(25)、存儲器(27)、信號放大電路(23)、A/D轉(zhuǎn)換電路(29)和兩個(gè)電流電壓變換電路(22、24)，PH值傳感器(13)、H2S傳感器(14)、鹽度傳感器(16)的輸出端分別與信號放大電路(23)的輸入端相連，溶解氧傳感器(15)輸出的電流信號經(jīng)第一電流電壓變換電路(24)輸入到信號放大電路(23)，濁度傳感器(17)輸出的電流信號經(jīng)第二電流電壓變換電路(22)輸入到信號放大電路(23)，信號放大電路(23)輸出的電壓信號由A/D轉(zhuǎn)換電路(29)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到微控制器(28)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘(25)和存儲器(27)與微控制器(28)相連，微控制器(28)通過串口與設(shè)在浮體(1)下方的接線端口(6)與設(shè)備倉(3)內(nèi)的GPRS無線傳輸模塊(26)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)， 其特征是設(shè)備倉(3)上裝設(shè)有太陽能電池板(4)，太陽能電池板與蓄電池腔體(20)內(nèi)的蓄電池相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)， 其特征是浮體(1)上裝有防撞橡膠圈(2)。
專利摘要本實(shí)用新型公開的基于電化學(xué)傳感器的水體環(huán)境污染監(jiān)測系統(tǒng)包括浮體，浮體的上方固定有內(nèi)置GPRS無線傳輸模塊的設(shè)備倉，浮體的下方懸掛有數(shù)據(jù)采集設(shè)備，該設(shè)備包括置于密封殼體內(nèi)的蓄電池、控制電路和固定在殼體一端的pH值傳感器、H₂S傳感器、溶解氧傳感器、鹽度傳感器和濁度傳感器，各傳感器采集的模擬信號經(jīng)放大電路放大后，由A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到微控制器。通過軟件設(shè)置采集數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔，并通過GPRS無線傳輸模塊將測量值發(fā)送到岸站數(shù)據(jù)監(jiān)測中心。本實(shí)用新型具有自動化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測及大量數(shù)據(jù)存儲等優(yōu)點(diǎn)。能夠?qū)Ρ粶y水域的水體污染情況及其形成原因詳細(xì)了解并且做出預(yù)測，為從根本上解決污染提供科學(xué)依據(jù)。
文檔編號G01N27/27GK201110839SQ20072011333
公開日2008年9月3日 申請日期2007年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
發(fā)明者劉芳芳, 張佳帆, 楊燦軍, 許云龍, 偉 趙 申請人:浙江大學(xué)