水質監測裝置及方法與流程
2023-06-21 23:46:26 1
本發明涉及水質監測領域，具體而言，涉及一種水質監測裝置及方法。
背景技術：
對於池塘中的水產養殖而言，水質要求至關重要，並且水質對水產品的產量、品質有著直接的影響，還與水產品食用者的健康息息相關，因而在養殖時對水質進行實時檢測並及時調整水環境極為重要。目前業界可用的檢測方法主要是通過大面積布置一組傳感器來反應整個水域的監測情況，但是這些傳感器價格昂貴，會造成很大的成本浪費，並且無法反應出整個水域的橫向和縱向監測情況，也不能精確反應水質參數的檢測情況。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種水質監測裝置及方法，以改善上述問題。
本發明的實施例是這樣實現的：
一種水質監測裝置，所述水質監測裝置包括主控模塊、載控模塊、定位模塊及檢測模塊，所述載控模塊、所述定位模塊、所述檢測模塊均與所述主控模塊耦合；所述定位模塊用於向所述主控模塊發送定位信息；所述主控模塊用於根據所述定位信息向所述載控模塊發送控制指令；所述載控模塊用於根據所述控制指令控制載體運動到所述定位信息對應的定位位置；所述主控模塊還用於根據所述定位信息向所述檢測模塊發送多個入水深度信息；所述檢測模塊用於根據所述多個入水深度信息對多個不同深度的水質進行檢測，以獲取水質參數發送給所述主控模塊進行分析。
一種水質監測方法，應用於水質監測裝置，所述方法包括：所述定位模塊向所述主控模塊發送定位信息；所述主控模塊根據所述定位信息向所述載控模塊發送控制指令；所述載控模塊根據所述控制指令控制載體運動到所述定位信息對應的定位位置；所述主控模塊根據所述定位信息向所述檢測模塊發送多個入水深度信息；所述檢測模塊根據所述多個入水深度信息對多個不同深度的水質進行檢測，以獲取水質參數發送給所述主控模塊進行分析；重複上述步驟，直至完成多個不同的定位信息對應位置的水質檢測。
本發明實施例的有益效果是：
本發明實施例提供一種水質監測裝置及方法，通過定位模塊向主控模塊發送定位信息，主控模塊可以根據該定位信息向所述載控模塊發送控制指令，以及根據所述定位信息向所述檢測模塊發送多個入水深度信息，載控模塊根據所述控制指令控制載體運動到所述定位信息對應的定位位置，檢測模塊根據所述多個入水深度信息對多個不同深度的水質進行檢測，以獲取水質參數發送給所述主控模塊進行分析，從而對多個位置不同深度的水質進行檢測，以實現多層次的水質檢測，提高了水質檢測的精確性。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
圖1為本發明實施例提供的一種水質監測裝置的結構框圖；
圖2為本發明實施例提供的一種檢測模塊的結構示意圖；
圖3為本發明實施例提供的一種緊直模塊的結構示意圖；
圖4為本發明實施例提供的一種傳感器模塊的結構示意圖；
圖5為本發明實施例提供的一種水質監測方法的流程圖。
圖標：100-水質監測裝置；110-定位模塊；120-主控模塊；130-載控模塊；140-檢測模塊；142-伺服電機；144-轉輪；146-緊直模塊；1461-緊直條；1462-紅外對射缺口；1464-紅外對管；1466-磁件；1468-導線；148-傳感器模塊；1481-多參數水質傳感器；1482-水壓傳感器；1483-線性霍爾傳感器；1484-活動杆；1485-觸底塊；1486-磁鐵；1487-通水孔。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。
因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「上」、「下」、「豎直」、「水平」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
此外，術語「水平」、「豎直」等術語並不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如「水平」僅僅是指其方向相對「豎直」而言更加水平，並不是表示該結構一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。
在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「安裝」、「相連」、「連接」、「耦合」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
本發明的其他特徵和優點將在隨後的說明書闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明實施例而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
請參照圖1，圖1為本發明實施例提供的一種水質監測裝置100的結構框圖，所述水質監測裝置100包括主控模塊120、載控模塊130、定位模塊110及檢測模塊140，所述載控模塊130、所述定位模塊110、所述檢測模塊140均與所述主控模塊120耦合。
所述定位模塊110用於向所述主控模塊120發送定位信息，從而所述主控模塊120根據所述定位信息向所述載控模塊130發送控制指令，以使所述載控模塊130根據所述控制指令控制載體運動到與所述定位信息對應的定位位置。
該定位模塊110可以為GPS定位器，或者GNSS模塊，在本實施例中，為了定位的精準與方便，定位模塊110採用GPS定位器實現定位，該GPS定位器採用SIRF三代晶片組，其具有高性能、高靈敏度、定位時間短等優點。
其中，所述定位信息可以為一個具體的定位位置，例如，載體運動到水中的某個特定的位置，再在這個特定位置進行該位置處的不同深度的水質檢測，再獲取一個不同的定位信息進行檢測，例如，載體運動到水中另一個特定位置，再在這個特定位置進行該位置處不同深度的水質檢測，從而可以完成多層次的水質檢測，即同一深度的水平面上的多個位置處的水質檢測，或者同一位置處的多個深度的水質檢測。
另外，所述定位信息還可以包括所述載體在預設範圍內的運動軌跡，也就是說，例如，該定位信息為載體在水中某一預設範圍內從某個地方運動到另一個地方的軌跡信息，主控模塊120在收到定位信息後，發送控制指令給載控模塊130，載控模塊130根據這個控制指令來控制載體在預設範圍內的運動軌跡進行運動，同時，主控模塊120向傳感器模塊148發送多個入水深度信息，也就是，先在第一個深度處進行這個深度的水平面的水質檢測，載體回到運動前的位置後，再向傳感器模塊148發送第二個入水深度信息，使得所述傳感器模塊148到達第二個深度，在第二個深度上進行這個深度的水平面上的水質檢測。並且，第一個深度和第二個深度為不同的深度，例如，第一個深度為傳感器模塊148入水10cm，第二個深度為傳感器模塊148入水15cm，從而完成多個深度對應的多個水平面上的水質檢測，也就是實現了多層次的水質檢測。
所述主控模塊120用於根據所述所述定位信息向所述載控模塊130發送控制指令。所述主控模塊120在收到所述定位模塊110發送的定位信息後，向所述載控模塊130發送攜帶有所述定位信息的控制指令。
作為一種實施方式，所述主控模塊120可以為處理器，該處理器可能是一種集成電路晶片，具有信號的處理能力。上述的處理器可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網絡處理器(Network Processor，簡稱NP)等；還可以是數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者電晶體邏輯器件、分立硬體組件。可以實現或者執行本發明實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規的處理器等。
另外，在本實施例中，所述主控模塊120為單片機，該單片機可以為STM32系列單片機，該STM32系列單片機具有高性能內核、低功耗、高集成度以及結構簡單等優點，並具有高速的數據處理能力。當然，所述主控模塊120還可以為51系列單片機。
所述載控模塊130用於根據所述控制指令控制載體運動到與所述定位信息對應的定位位置，也就是控制所述載體的運動。
例如，若定位信息是指某一個特定的位置，則所述載控模塊130根據所述主控模塊120發送的控制指令控制載體從所述載體當前的位置運動到某一個特定的位置，在這過程中，所述載體的運動軌跡不限，可以為直線運動，也可以為曲線運動。若定位信息包括了所述載體在預設範圍內的運動軌跡，則所述載體需按照預設範圍內的運動軌跡進行運動。
需要說明的是，所述載體用於攜帶所述傳感器模塊148，從而可以將所述傳感器模塊148進行下放到水中，以進行水質監測。在本實施例中，所述載體為電動小船。
作為一種實施方式，所述載控模塊130可以為處理器，該處理器可能是一種集成電路晶片，具有信號的處理能力。上述的處理器可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網絡處理器(Network Processor，簡稱NP)等；還可以是數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者電晶體邏輯器件、分立硬體組件。可以實現或者執行本發明實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規的處理器等。
另外，在本實施例中，所述載控模塊130為單片機，該單片機可以為STM32系列單片機，該STM32系列單片機具有高性能內核、低功耗、高集成度以及結構簡單等優點，並具有高速的數據處理能力。當然，所述載控模塊130還可以為51系列單片機。
所述檢測模塊140用於根據所述多個入水深度信息對多個不同深度的水質進行檢測，以獲取檢測到的水質參數發送給所述主控模塊120進行分析。
請參照圖2，圖2為本發明實施例提供的一種檢測模塊140的結構示意圖。在本實施例中，所述檢測模塊140包括傳感器模塊148、緊直模塊146、伺服電機142及轉輪144，所述伺服電機142與所述轉輪144連接，所述緊直模塊146安裝在所述轉輪144上，所述緊直模塊146的一端上設置有所述傳感器模塊148，所述伺服電機142用於驅動所述轉輪144，以使所述轉輪144帶動所述緊直模塊146將所述傳感器模塊148以預設深度放入水中進行水質檢測，並將檢測獲得的水質參數發送給所述主控模塊120進行分析，其中，水質參數可以包括水溫、水壓、溶氧率、水密度、pH值等。主控模塊120對這些水質參數進行分析，從而可分析出該水域是否有受到汙染，是輕度汙染或嚴重汙染，是否有重金屬超標，是否適用水產類生物的生存等，則可根據這些水質參數可以提前避免水域汙染嚴重，導致水產品大量死亡，造成很大損失的問題，從而可以及時對水域環境進行改善，避免產生不必要的損失。
請參照圖3，圖3為本發明實施例提供的一種緊直模塊146的結構示意圖。所述緊直模塊146是用於將所述傳感器模塊148垂直於水面下放到水中。緊直模塊146包括多個緊直塊、導線1468、多個磁件1466及紅外對管1464，每個所述緊直塊包括兩個緊直條1461，所述兩個緊直條1461在所述多個磁件1466的作用下相互對接成直條狀，兩個所述緊直塊在所述多個磁件1466的作用下相互連接，從而形成一個繩狀，在本實施例中，多個磁件1466為多個磁鐵。所述導線1468通過兩個所述緊直塊相互對接形成的導線1468通道穿連並連接所述緊直模塊146一端的所述傳感器模塊148，載體在運動過程中，該緊直塊可以始終保持豎直狀，也就是始終垂直於水面，使得傳感器模塊148可以精確對預設位置處的水質進行檢測，該預設位置是指定位信息中攜帶的預設位置。每個所述緊直條1461上設置有至少一個紅外對射缺口1462，也就是每個緊直條1461上可設置多個紅外對射缺口1462，以增加對緊直塊的計數解析度，所述紅外對管1464與所述伺服電機142連接(圖上未示出)，可以理解的，當所述紅外對管1464與所述紅外對射缺口1462在同一水平直線上時，所述紅外對管1464對所述多個緊直塊進行計數，以獲取所述傳感器模塊148的入水深度。
在伺服電機142啟動後，控制轉輪144轉動，轉輪144轉動從而帶動纏繞在所述轉輪144上的緊直模塊146下放，從而將傳感器模塊148以預先設定的深度下放到水中。在下放過程中，緊直塊由於多個磁件1466的磁力作用保持豎直狀態，使得緊直塊不會隨載體的運動導致傳感器傾斜，使得入水深度計算不準確，而當伺服電機142將該緊直模塊146收緊時，由於轉輪144的作用緊直塊會受到較強的扭矩而被捲入轉輪144中。而紅外對管1464是紅外線發射管和光敏接收管，或者是紅外線發射管和紅外線接收管，每個緊直條1461上設置有紅外對射接口，也就是當紅外對管1464與該紅外對射接口在同一水平線上時，紅外線發射管可以向紅外線接收管發射信號，從而紅外線接收管可以接收到該信號，這時紅外線接收管可以將該信號發送給主控模塊120，也就是下放深度可以通過緊直條1461的長度來計算，比如，若每個緊直塊的長度為1米，若需要將傳感器模塊148下放到兩米，則可以下放兩個緊直塊的長度即可，也就是，紅外對管1464對緊直塊計數，這時主控模塊120會接收到兩個紅外對管1464發送的信號，從而計算出傳感器模塊148的入水深度為兩米。
其中，作為一種實施方式，所述水壓傳感器1482檢測到的水壓值除以所述多參數水質傳感器1481的入水深度值所得的值，所述所得的值再除以重力加速度為所述水密度值。
另外，需要說明的是，所述檢測模塊140還包括負重塊，所述負重塊設置在傳感器上，以避免傳感器較輕而無法下放到水中，或者因為傳感器較輕而無法到達預設的深度進行水質檢測。
請參照圖4和圖3，圖4為本發明實施例提供的一種傳感器模塊148的結構示意圖。其中，傳感器模塊148包括水壓傳感器1482、多參數水質傳感器1481、線性霍爾傳感器1483，所述多參數水質傳感器1481、所述水壓傳感器1482、所述線性霍爾傳感器1483依次設置在所述緊直模塊146的一端。
其中，多參數水質傳感器1481可以用於檢測水的溫度、濁度、pH值等，水壓傳感器1482用於檢測水壓，線性霍爾傳感器1483用於檢測傳感器模塊148是否觸底，以避免傳感器模塊148觸底而造成傳感器造成損壞。
所述傳感器模塊148還包括磁鐵1486、活動杆1484和觸底塊1485，所述觸底塊1485設置在所述活動杆1484上，所述磁鐵1486設置在所述觸底塊1485上，當所述磁鐵1486靠近所述線性霍爾傳感器1483時，所述線性霍爾傳感器1483將接收到的信號輸出至主控模塊120進行分析。
所述傳感器模塊148還包括多個通水孔1487，該多個通水孔1487設置在所述多參數傳感器和水壓傳感器1482之間，以及線性霍爾傳感器1483周圍，以便能獲取更精準的水質參數。
由於傳感器模塊148在水中，活動杆1484未觸底前，其觸底塊1485由於自身的重力，使得觸底塊1485上的磁鐵1486處於離線性霍爾傳感器1483的最遠端，當活動杆1484觸底後，磁鐵1486會靠近線性霍爾傳感器1483，因此線性霍爾傳感器1483會輸出一個觸底信號給主控模塊120，當活動杆1484開始觸底後，該觸底信號會慢慢增大，當增大最大時表示觸底極限，也就是不能再下放了，該觸底信號由主控模塊120分析，結合傳感器模塊148下放深度進行判斷，當傳感器模塊148下放過程中觸底，主控模塊120即可停止給傳感器模塊148下放信號，即入水深度信息。當傳感器模塊148未改變下放深度情況下，表明已經到達岸邊，再結合定位信息，由主控模塊120控制載體改變運動方向。
另外，作為一種實施方式，所述水質監測裝置100還可以包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述主控模塊120耦合，所述顯示模塊用於對所述主控模塊120分析後的所述水質參數進行顯示，以使操作者可以實時知道檢測到的水質是否受到汙染，水產品是否處於安全狀態等。
該顯示模塊可以為LED顯示屏或者為OLED顯示屏。
請參照圖5，圖5為本發明實施例提供的一種水質監測方法的流程圖，該方法應用於上述的水質監測裝置，所述方法具體包括如下步驟：
步驟S110：所述定位模塊向所述主控模塊發送定位信息。
步驟S120：所述主控模塊根據所述定位信息向所述載控模塊發送控制指令。
步驟S130：所述載控模塊根據所述控制指令控制載體運動到與所述定位信息對應的定位位置。
步驟S140：所述主控模塊根據所述定位信息向所述檢測模塊發送多個入水深度信息。
步驟S150：所述檢測模塊根據所述多個入水深度信息對多個不同深度的水質進行檢測，以獲取水質參數發送給所述主控模塊進行分析。
重複上述步驟，直至完成多個不同的定位信息對應位置的水質檢測。也就是，對多個位置不同深度的水質進行檢測，從而獲得多層次的水質檢測參數。
所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的方法的具體工作過程，可以參考前述裝置中的對應過程，在此不再過多贅述。
綜上所述，本發明實施例提供一種水質監測裝置及方法，通過定位模塊向主控模塊發送定位信息，主控模塊可以根據該定位信息向所述載控模塊發送控制指令，以及根據所述定位信息向所述檢測模塊發送多個入水深度信息，載控模塊根據所述控制指令控制載體運動到所述定位信息對應的定位位置，檢測模塊根據所述多個入水深度信息對多個不同深度的水質進行檢測，以獲取水質參數發送給所述主控模塊進行分析，從而實現對多個位置不同深度的水質進行檢測，以進行多層次的水質檢測，提高了水質檢測的精確性。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。