可攜式渾濁水域在線三維坐標水質檢測系統的製作方法

2023-05-03 11:17:46 2

專利名稱：可攜式渾濁水域在線三維坐標水質檢測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型可攜式渾濁水域在線三維坐標水質檢測系統，屬於電子設備領域。
背景技術：
水產養殖在追求最大產出量的同時，使得養殖密度不斷增加，容易造成了養殖物代謝物和殘餘飼料的積累過多，削弱了養殖水體自身的淨化能力，從而引發養殖水體水質和底質日益惡化，氨氮和亞硝酸鹽偏高，溶解氧下降，水體環境正常的生化反應功能受阻等負面效果，出現養殖物機體組織缺氧，生長、代謝和生命活動減慢，養殖物的抗病能力下降， 疾病頻發和流行等與追求最大產出量相矛盾的情況出現。特別是受陰雨天氣影響，有害微生物大量繁殖，是過剩殘飼和魚、蝦大量排洩物的累積、過度施肥、生物屍體等大量的有機物在短時間內被分解、脫氨，消耗大量的溶解氧，產生大量的硫化氫、氨氮等有害物質，對水下養殖物產生毒害作用，導致養殖物食慾下降、體質變弱，抗病力降低，從而暴發疾病造成大量養殖物死亡。為有效解決水產養殖過程中出現的問題，對水域水體質量進行實時檢測，及時掌握水域水體質量和水下病死魚蝦的情況，針對性地開展防疫和清理，使本水域水體質量達到國家制定的無公害食品淡水、海水養殖用水水質標準，為水產養殖優質高產打下良好的基礎，將顯得十分必要。

實用新型內容針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種可攜式渾濁水域在線三維坐標水質檢測系統，可以在渾濁的水域對水體成分進行三維在線檢測。本實用新型是這樣實現的它包括電動船、器件平臺和在線水體水質檢測裝置，器件平臺上設有嵌入式控制系統、數據存儲裝置、無線信號傳輸裝置、直流電機、升降牽引裝置、和直流電源，所述的在線水體水質檢測裝置包括水質檢測傳感器、摺疊裝置、組合電纜、 數據存儲裝置、無線信號傳輸裝置、和地面控制界面的一體化和可視化系統；水質檢測傳感器通過摺疊裝置與升降牽引裝置的下端連接，水質檢測傳感器的輸入端通過組合電纜中的供電電線與嵌入式控制系統中的水質檢測控制子系統連接，嵌入式控制系統中的水質檢測控制子系統與直流電源連接，水質檢測傳感器的輸出端通過組合電纜中的檢測信號線與嵌入式控制系統中的水質檢測控制子系統後，再與數據存儲裝置和無線信號傳輸裝置連接。器件平臺還設有船體的自動定位系統、自動導航系統、設備自動檢測裝置中的一種、二種或三種；並通過串口分別與嵌入式控制系統中的自動定位控制子系統、自動導航控制子系統、自動檢測控制子系統中的一種、二種或三種連接，設備自動檢測裝置同時通過串口與各功能裝置連接。所述組合電纜和升降牽引裝置中的不鏽鋼繩組合成拉索組合電纜，拉索組合電纜中的不鏽鋼繩一端與升降牽引裝置中的絞線輪連接，另一端與摺疊裝置連接。所述摺疊裝置內設有轉向直流電機和齒輪箱，轉向直流電機與齒輪箱連接，齒輪箱與曲柄連接，曲柄與水質檢測傳感器連接，轉向直流電機通過組合電纜中的轉向直流電機供電電線與嵌入式控制系統中的水質檢測控制子系統連接。所述的水質檢測傳感器的一側底部連接設有超聲波測距傳感器，所述超聲波測距傳感器輸入端通過組合電纜中的測距傳感供電電線與嵌入式控制系統的測距處理子系統及直流電源連接，所述超聲波測距傳感器輸出端通過測距信號線與嵌入式控制系統的測距處理子系統連通後，一路與數位化存儲裝置、無線信號傳輸裝置連通，另一路與嵌入式控制系統中設有的牽引控制子系統和水下動力控制子系統連通，牽引控制子系統與升降牽引裝置連通，水下動力控制子系統與電動船的動力推進裝置連通。本實用新型通過牽引器、水質檢測傳感器、自動導航、自動定位、設備自動檢測、數據存儲、無線信號傳輸和遠程遙控、地面控制界面的一體化和可視化系統，實現了系統的控制完全智能化及三維水質檢測。本實用新型可廣泛應用於疾控中心、水產養殖業、江河湖泊及海洋水體環境監控等領域。

圖1、本實用新型實施例1的主視結構示意圖。圖2、本實用新型實施例1的側視結構示意圖。圖3、本實用新型實施例1的俯視結構示意圖。圖中電動船1，水下推進器2，牽引器3，超聲波測距傳感器4，摺疊裝置5，水質檢測傳感器6，無線信號發射天線7，自動導航系統8，嵌入式控制系統9，自動定位系統10，無線信號發射機11，控制系統接收天線12，設備自動檢測裝置13，直流電機14，電機固定支架 15，絞線輪16，拉索組合電纜17，直流電源18，數據存儲裝置19，器件平臺20。
具體實施方式
本實用新型可以通過實用新型內容中說明的技術中具體實施，通過下面的實施例可以對本實用新型進行進一步的描述，然而，本實用新型的範圍並不限於下述實施例。實施例1:它包括電動船1、器件平臺20和在線水體水質檢測裝置，器件平臺20上設有船體的自動導航系統8、嵌入式控制系統9、自動定位系統10、無線信號傳輸裝置、設備自動檢測裝置13、直流電機14、電機固定支架15、升降牽引裝置、直流電源18、和數據存儲裝置19， 其特徵是所述的在線水體水質檢測裝置包括水質檢測傳感器6、摺疊裝置5、拉索組合電纜17、數據存儲裝置19、無線信號傳輸裝置和地面控制界面的一體化和可視化系統；水質檢測傳感器6通過摺疊裝置5與升降牽引裝置的下端連接，所述的拉索組合電纜17包括不鏽鋼繩和組合電纜；拉索組合電纜17中的不鏽鋼繩一端與升降牽引裝置中的絞線輪16連接，另一端與摺疊裝置5連接；水質檢測傳感器6的輸入端通過組合電纜中的供電電線與嵌入式控制系統9中的水質檢測控制子系統連接，嵌入式控制系統22中的水質檢測控制子系統與直流電源18連接，水質檢測傳感器6的輸出端通過組合電纜中的檢測信號線與嵌入式控制系統9中的水質檢測控制子系統、數據存儲裝置19和無線信號傳輸裝置連接。所述的升降牽引裝置包括帶剎的直流電機14、絞線輪16、牽引器3和拉索組合電纜17中的不鏽鋼繩；絞線輪16與直流電機14的輸出軸連接，不鏽鋼繩一端與絞線輪16連
4接；牽引器3由多節牽引套管組成，相鄰的引套管之間軸向滑動連接，徑向定位連接，牽引器3的一端固定在絞線輪16的下方；拉索組合電纜17內置於多節牽引套管的管心內或管身外，牽引器3的另一端和與摺疊裝置5連接。所述的無線信號傳輸裝置包括無線信號發射機11、無線信號接收機和無線信號發射天線7，無線信號發射機11裝在一密封的固定盒內，無線信號發射天線7由密封孔導出， 並延伸至電動船1尾部。所述的嵌入式控制系統9與控制系統接收天線12連接，嵌入式控制系統9裝在一密封的固定盒內，控制系統接收天線12由密封孔導出。所述的自動定位系統10包括船載機、地面固定機和串口 ；船載機固定在電動船1 內，通過串口與嵌入式控制系統9中的自動定位控制子系統連接。所述的自動導航系統8包括自動導航裝置和串口 ；自動導航裝置固定在電動船1 內，通過串口與嵌入式控制系統9中的自動導航控制子系統連接。所述的地面控制界面的一體化和可視化系統包括地面控制界面的一體化可視化裝置和滑鼠；地面控制界面的一體化可視化裝置通過USB接口與滑鼠連接。所述的設備自動檢測裝置13包括自動檢測微型電腦和串口 ；自動檢測微型電腦固定在電動船1內，通過串口與嵌入式控制系統9中的自動檢測控制子系統連接，並通過串口與各功能裝置連接。所述摺疊裝置5內設有轉向直流電機和齒輪箱，轉向直流電機與齒輪箱連接，齒輪箱與曲柄連接，曲柄與水質檢測傳感器6連接，轉向直流電機通過組合電纜中的轉向直流電機供電電線與嵌入式控制系統9中的水質檢測控制子系統連接。所述的牽引器3的一端固定在絞線輪16下方的器件平臺20上。電動船1可採用玻璃鋼船。所述的水質檢測傳感器6的一側底部連接設有超聲波測距傳感器4，所述超聲波測距傳感器4輸入端通過組合電纜中的測距傳感供電電線與嵌入式控制系統9的測距處理子系統及直流電源18連接，所述超聲波測距傳感器4輸出端通過測距信號線與嵌入式控制系統9的測距處理子系統連通後，一路與數位化存儲裝置31、無線信號傳輸裝置連通， 另一路與嵌入式控制系統9中設有的牽引控制子系統和水下動力控制子系統連通，牽引控制子系統與升降牽引裝置連通，水下動力控制子系統與電動船1的動力推進裝置連通。所述的超聲波測距傳感器4是用一對超聲波發射和接收器件與微處理器接口連接，結合MCU的定時計數器功能進行測距。所述的無線信號傳輸裝置包括無線信號發射機11和無線信號發射天線7，無線信號遙控接收裝置包括嵌入式控制系統9和控制信號接收天線12，無線信號發射機11和嵌入式控制系統9分別裝在密封的固定盒內，無線信號發射天線7和控制系統接收天線12分別由兩密封孔導出，無線信號發射天線7延伸至電動船1尾部，控制系統接收天線12直接與嵌入式控制系統9連接。所述的嵌入式控制系統9，對內通過串口或電纜線分別與自動導航系統8、自動定位系統10、水下推進器2、直流電機14、摺疊裝置5、直流電源18、水質檢測傳感器6、超聲波測距傳感器4、摺疊裝置5連接；對外通過控制系統接收天線12接收地面控制界面一體化可視化系統的指令。[0032]所述的自動檢測裝置13，通過串口分別與水下推進器2、水質檢測傳感器6、自動導航系統8、自動定位系統10、嵌入式控制系統9、無線信號發射機11、數據存儲裝置19、直流電機14、直流電源18等各功能裝置連接。所述的水質檢測傳感器6，是對水產養殖業對水體各項物理和化學指標的要求，設計出同時可進行多種信息的採集及分析的設備。根據國家有關水產養殖水域水質檢測標準規定，該設備實時檢測的項目有水溫、PH值、鹽度、電導率、濁度、亞硝酸鹽、硫化氫、溶解氧、 氨氮等參數。這裡涉及的問題主要是相應的傳感器的選擇，其次是微處理器的接口、採樣和數據處理。擬採用的技術方案是把各水質傳感器和一個微型水深傳感器高度集成為一個探測頭，它體積小，重量輕，具備必須的電源和信號線路，它們分別與船體上的電源和微處理器接口連接。最後有關數據連同檢測位置(三維坐標)和時間被保存在數據存儲裝置19的存儲卡中；如有必要，也可即時通過無線傳輸到地面控制界面一體化可視化系統中。所述的嵌入式控制系統9，是以32位微處理器為核心的嵌入式系統。它處理速度快、內存量大、片內系統資源豐富，可以承載嵌入式實時作業系統；由此就可以實現上述的電子地圖、滑鼠控制、高清圖文液晶顯示等功能。所述的船體的自動定位系統10，是採用GPS技術。鑑於目前我們只能獲取GPS衛星的一般民用信號，單機測量精度低，因此要實行多機相對測量技術。具體實施方案是，船載一臺GPS接收機，地面岸上設置一到多臺固定位置的GPS接收機(當然數量多，相對位置精度高，但也要考慮到成本，一般設置兩臺組成一基線)。工作時，船載機和地面固定機同步運行(由於GPS系統有時鐘信號，這點完全可以實現)；所有各機的數據都要記錄保存，後續處理得到船體某一刻相對固定點的坐標位置。所述的船體的自動導航系統8，在自動定位系統的基礎上，要使船體按指定的路線航行，首先要設計好與實際水域相符的電子地圖和直角坐標系，在使用中，定位系統的最終數據與地圖上的路線相對照，船體的動力推進控制系統自動調整即時航向。這樣用戶就不用實時目測和遙控船體運動，而是可以把預先設定好的路線數據(每條直線段兩端點的坐標)發送給船體，讓它自動執行。所述的設備的自動檢測裝置，是在開機初始，船體電腦對整個系統設備各項功能指標進行自檢，傳輸出結果。在運行過程中也能對故障自檢分析，包括對電源的監測，並在低於正常指標的時候報警，自動返航。地面控制界面一體化可視化系統利用預先設計好的與實際水域相符的電子地圖和直角坐標系，並且在可攜式的LCD屏幕上可以顯示該水域的電子地圖，用滑鼠點擊圖標或地圖來向船體發送指令或數據。定位系統的最終數據與地圖上的路線相對照，船體的動力推進控制系統自動調整即時航向。使用時，首先對無線信號發射機11和接收機進行調頻對接，然後，將電動船1置於水面，打開電源開關；利用滑鼠在地面控制界面一體化可視化系統LCD屏幕中顯示的該水域的電子地圖上，點擊地圖上某點，使電動船1啟動駛離水岸，點擊啟動摺疊裝置5工作鍵， 嵌入式控制系統9中的水質檢測控制子系統給摺疊裝置5和超聲波測距傳感器4通電，摺疊裝置5內的轉向直流電機帶動齒輪箱旋轉，使水質檢測傳感器6與水平面垂直，這時嵌入式控制系統9中的水質檢測控制子系統會自動關閉對摺疊裝置5的通電。此時超聲波測距傳感器4能把水質檢測傳感器6最低端和水底地面之間的距離反饋到嵌入式控制系統9的測距處理子系統，嵌入式控制系統9的測距處理子系統會根據預先輸入的水質檢測傳感器6最低端和水底地面之間的距離來控制牽引器3上升和下降， 自動調節它們之間的距離至預先輸入的距離；點擊啟動水質檢測傳感器6的工作鍵，嵌入式控制系統9中的水質檢測控制子系統給水質檢測傳感器6通電，水質檢測傳感器6開始工作。 把電動船1需運行的線路圖輸入到地面控制界面一體化可視化系統中，在自動導航系統8和自動定位系統10作用下，電動船1按輸入的線路運行；預先把幾處深度、某幾段時間點需要檢測水質的相關數據輸入到地面控制界面一體化可視化系統中，水質檢測傳感器6就能根據這些數據，採集得到水體的水溫、pH值、鹽度、電導率、亞硝酸鹽、硫化氫、濁度、溶解氧、氨氮等參數，通過嵌入式控制系統9中的水質檢測控制子系統，一方面保存還是數據存儲裝置19中，另一方面可通過無線信號發射機11實時傳輸到地面控制界面一體化可視化系統中進行分析處理。工作完成後摺疊裝置5會自動摺疊，水質檢測傳感器6恢復起始狀態，電動船1返回。
權利要求1.一種可攜式渾濁水域在線三維坐標水質檢測系統，它包括電動船(1)、器件平臺 (20)和在線水體水質檢測裝置，器件平臺(20)上設有嵌入式控制系統(9)、數據存儲裝置 (19)、無線信號傳輸裝置、直流電機(14)、升降牽引裝置、和直流電源(18)，其特徵是所述的在線水體水質檢測裝置包括水質檢測傳感器(6)、摺疊裝置(5)、組合電纜、數據存儲裝置(19)、無線信號傳輸裝置、和地面控制界面的一體化和可視化系統；水質檢測傳感器(6) 通過摺疊裝置(5)與升降牽引裝置的下端連接，水質檢測傳感器(6)的輸入端通過組合電纜中的供電電線與嵌入式控制系統(9)中的水質檢測控制子系統連接，嵌入式控制系統 (9)中的水質檢測控制子系統與直流電源(18)連接，水質檢測傳感器(6)的輸出端通過組合電纜中的檢測信號線與嵌入式控制系統(9)中的水質檢測控制子系統後，再與數據存儲裝置(19)和無線信號傳輸裝置連接。
2.根據權利要求1所述的可攜式渾濁水域在線三維坐標水質檢測系統，其特徵是器件平臺(20)還設有船體的自動定位系統(10)、自動導航系統(8)、設備自動檢測裝置(13) 中的一種、二種或三種；並通過串口分別與嵌入式控制系統(9)中的自動定位控制子系統、 自動導航控制子系統、自動檢測控制子系統中的一種、二種或三種連接，設備自動檢測裝置 (13)同時通過串口與各功能裝置連接。
3.根據權利要求1或2所述的可攜式渾濁水域在線三維坐標水質檢測系統，其特徵是所述組合電纜和升降牽引裝置中的不鏽鋼繩組合成拉索組合電纜(17)，拉索組合電纜 (17)中的不鏽鋼繩一端與升降牽引裝置中的絞線輪(16)連接，另一端與摺疊裝置(5)連接。
4.根據權利要求1或2所述的可攜式渾濁水域在線三維坐標水質檢測系統，其特徵是 所述摺疊裝置(5 )內設有轉向直流電機和齒輪箱，轉向直流電機與齒輪箱連接，齒輪箱與曲柄連接，曲柄與水質檢測傳感器(6)連接，轉向直流電機通過組合電纜中的轉向直流電機供電電線與嵌入式控制系統(9)中的水質檢測控制子系統連接。
5.根據權利要求1或2所述的可攜式渾濁水域在線三維坐標水質檢測系統，其特徵是 所述的水質檢測傳感器(6)的一側底部連接設有超聲波測距傳感器(4)，所述超聲波測距傳感器(4)輸入端通過組合電纜中的測距傳感供電電線與嵌入式控制系統(9)的測距處理子系統及直流電源(18)連接，所述超聲波測距傳感器(4)輸出端通過測距信號線與嵌入式控制系統(9)的測距處理子系統連通後，一路與數位化存儲裝置(31)、無線信號傳輸裝置連通，另一路與嵌入式控制系統(9)中設有的牽引控制子系統和水下動力控制子系統連通， 牽引控制子系統與升降牽引裝置連通，水下動力控制子系統與電動船(1)的動力推進裝置連通。
專利摘要本實用新型涉及可攜式渾濁水域在線三維坐標水質檢測系統，它包括電動船(1)、器件平臺(20)和在線水體水質檢測裝置，其特徵是所述的在線水體水質檢測裝置包括水質檢測傳感器(6)、摺疊裝置(5)、組合電纜、數據存儲裝置(19)、無線信號傳輸裝置和地面控制界面的一體化和可視化系統；水質檢測傳感器(6)通過摺疊裝置(5)與升降牽引裝置的下端連接，其輸入端通過組合電纜中的電纜線與嵌入式控制系統(9)連接，嵌入式控制系統(9)與直流電源(18)連接，輸出端通過組合電纜中的另電纜線分別與數據存儲裝置(19)和無線信號傳輸裝置連接。本實用新型實現了系統的控制完全智能化及三維水質檢測，可廣泛應用於疾控中心、水產養殖業、江河湖泊及海洋水體環境監控等領域。
文檔編號G01N33/18GK202177618SQ20112025541
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月19日 優先權日2011年7月19日
發明者王海濤, 邱成, 陳俊, 陳博, 陳澤堂, 饒運濤 申請人:江西海豹高科技有限公司