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    重庆时时彩频道直播: 一种基于主次节点式组网的海洋水质实时监测系统.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201610486062.7

    申请日:

    2016.06.22

    公开号:

    CN106211364A

    公开日:

    2016.12.07

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):H04W 84/18申请日:20160622|||公开
    IPC分类号: H04W84/18(2009.01)I; G01D21/02 主分类号: H04W84/18
    申请人: 天津大学
    发明人: 邹强; 苏奇; 马建国; 付超; 莫申童
    地址: 300072 天津市南开区卫津路92号
    优先权:
    专利代理机构: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 程毓英
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610486062.7

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.01.04|||2016.12.07

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种基于主次节点式组网的海洋水质实时监测系统,包括监测中心、主传感器节点和次传感器节点,主传感器节点有五个,一个布置在传感器网络中心、另外四个构成矩形,分布在传感器网络靠外的位置;每个传感器节点,均包括pH值传感器???、浊度传感器???、温度传感器???、主控芯片和无线通讯???。pH值传感器??榘≒H计主体(1)和与其相连的电极球泡(3),在PH计主体(1)连接有电极球泡(3)的一端设置有超声波辐射平板(4)和超声波单元(2),超声波辐射平板(4)位于电极球泡周围。本发明可降低功耗,保证传感器装置可以长期稳定工作。

    权利要求书

    1.一种基于主次节点式组网的海洋水质实时监测系统,包括监测中心、主传感器节点
    和次传感器节点,其特征在于,在由次传感器节点和主传感器节点共同构成的一个传感器
    网络中,主传感器节点有五个,一个布置在传感器网络中心、另外四个构成矩形,分布在传
    感器网络靠外的位置,在主传感器节点辐射范围内的次传感器节点均能够将采集到的信息
    传送给主传感器节点;
    每个传感器节点,包括主传感器节点和次传感器节点,均包括pH值传感器???、浊度传
    感器???、温度传感器???、主控芯片、无线通讯???,其中,
    浊度传感器利用浸入海水表面的浊度传感器采集海水的浊度信息;温度传感器??槔?br />用温度传感器采集海水表面的温度信息;pH值传感器??椴杉K畃H值,各个传感器采集
    的数据被送入主控芯片;
    pH值传感器??榘≒H计主体(1)和与其相连的电极球泡(3),其特征在于,在PH计主
    体(1)连接有电极球泡(3)的一端设置有超声波辐射平板(4)和超声波单元(2),超声波辐射
    平板(4)位于电极球泡周围,用于使得超声波单元(2)生成的超声波在电极球泡(3)表面附
    近形成震荡。

    说明书

    一种基于主次节点式组网的海洋水质实时监测系统

    技术领域

    该发明涉及海洋水质监测领域,尤其涉及海洋水质监测网络领域。

    背景技术

    自20世纪50年代以来,随着各国社会生产力和科学技术的迅猛发展,海洋受到了
    来自各方面不同程度的污染和破坏,日益严重的污染给人类的生存和发展带来了极为不利
    的后果。据不完全统计,人类每年向海洋倾倒约1000吨石油,10000吨汞,这些有毒物质大多
    分布在我国浅海水域,使海洋生物受到污染,威胁着人类的健康。

    为了对海洋环境更好的进行监测与?;?,同时对于海洋环境污染事件能够及时预
    警,及时采取治理措施,海洋水质监测技术迅速发展,从最早的海边现场取样到乘坐船只到
    达取样点现场取样,再到现在利用无线通讯技术和传感器技术自动进行水质监测,水质监
    测技术朝着小型化、集成化和网络化不断进步。

    现有集成传感器不仅可以独立采集水质参数,还可以众多集成传感器通过自组网
    的方式协同监测一片海域。但是由于每个集成传感器电池能量都是有限的,电量耗尽后又
    不便于补充电量,所以如何降低组网后的功耗是一个重要课题。

    另外,在海水的环境下,传感器装置能否长期稳定工作是装置能否广泛应用的重
    要前提。作为传感器部分的重要组成,pH计前端球泡却极易被海水中的微生物和其他污染
    物所附着而失效。

    发明内容

    本发明的目的是提供一种能够降低整体网络功耗,并可以保证个传感器节点长期
    稳定工作的海洋水质实时监测系统。本发明的技术方案如下:

    一种基于主次节点式组网的海洋水质实时监测系统,包括监测中心、主传感器节
    点和次传感器节点,其特征在于,在由次传感器节点和主传感器节点共同构成的一个传感
    器网络中,主传感器节点有五个,一个布置在传感器网络中心、另外四个构成矩形,分布在
    传感器网络靠外的位置,在主传感器节点辐射范围内的次传感器节点均能够将采集到的信
    息传送给主传感器节点;

    每个传感器节点,包括主传感器节点和次传感器节点,均包括pH值传感器???、浊
    度传感器???、温度传感器???、主控芯片、无线通讯???,其中,

    浊度传感器利用浸入海水表面的浊度传感器采集海水的浊度信息;温度传感器模
    块利用温度传感器采集海水表面的温度信息;pH值传感器??椴杉K畃H值,各个传感器
    采集的数据被送入主控芯片;

    pH值传感器??榘≒H计主体(1)和与其相连的电极球泡(3),其特征在于,在PH
    计主体(1)连接有电极球泡(3)的一端设置有超声波辐射平板(4)和超声波单元(2),超声波
    辐射平板(4)位于电极球泡周围,用于使得超声波单元(2)生成的超声波在电极球泡(3)表
    面附近形成震荡。

    本发明的海洋水质实时监测系统,采用主次节点式组网,能够降低系统功耗。同
    时,通过对现有pH计进行改进,使其具有自清洁功能,保证传感器装置可以长期稳定工作。

    附图说明

    图1为一个传感器节点的电路原理框图;

    图2是pH传感器的结构示意图;

    图3是pH传感器的局部放大示意图;

    图4为本发明采用的组网方式示意图。

    1 pH计主体;2超声波单元;3电极球泡;4超声波辐射平板;

    5主传感器节点 6次传感器节点

    具体实施方式

    图1是一个传感器节点的电路原理框图。包括pH值传感器???、浊度传感器???、
    温度传感器???、信号放大电路、AD转换电路、存储单元、主控芯片、稳压电路、无线通讯模
    块、稳压电路和电源;

    传感器节点采集水质信息并通过无线信号向外传输;浊度传感器??橥ü嵌却?br />感器将浊度数据传回控制主板;温度传感器??橥ü露却衅鹘肪澄露仁荽乜刂?br />主板;信号放大电路可以采集传感器??椴奈⑷跣藕挪⒓右苑糯蠛吐瞬?,输出至AD转
    换电路将模拟信号转换为数字信号;主控芯片接收到AD转换电路传输的数字信号后,将数
    据存储在存储单元中;电源通过稳压电路为主控芯片提供电能;无线通讯??榭梢越邮掌?br />他节点传来的信息和发送本传感器装置采集到的信息。

    图2为pH值传感器???,即pH计,的结构示意图,pH计包括pH计主体1、超声波单元
    2、电极球泡3和超声波辐射平板4。pH计主体1内部为含饱和AgCl的3mol/L kcl缓冲溶液,pH
    值为4。正常情况下,待测溶液中的H离子可以通过电极球泡3进入到pH计主体1内部,pH计主
    体1内部的电极会检测到电位变化,从而得出待测溶液的pH值。当电极球泡3表面被待测溶
    液污染时,H离子通道会被堵塞,pH计便检测不到电位变化,即无法正确检测pH值。

    本发明在pH计主体1靠近电极球泡3的位置固定有超声波单元2。超声波单元2包括
    超声波发生器和超声波换能器,本发明采用的发射超声波的辐射天线为平板天线,由两个
    相对的平板构成,称之为辐射平板4。超声波发生器包括振荡器、电源、放大器和匹配器。超
    声波发生器用来产生超声频电能,在超声波发生器中,振荡器产生一定频率的信号,放大器
    将其放大到一定功率输出,通过匹配器进行阻抗匹配并通过功放输出,每个传感器节点的
    信号发射和接收最大距离为150米。

    参见图3,超声波单元2产生超声波信号,并通过超声波辐射平板4的发射,对电极
    球泡3表面附近的溶液进行震荡,使其球泡3表面的污染物脱离,释放H离子通道,使pH计恢
    复灵敏。

    如图4所示为集成传感器组网方式示意图,在由众多传感器装置组成的传感器网
    络中设置5个主传感器节点5,主传感器节点5具有10倍于次传感器节点6的电量,并且可以
    后续人工更换电池。次传感器节点采集到海水参数信息后或者收到上一节点的信息后,向
    距离自己最近的主传感器节点5方向传递信息,经由其他更靠近主传感器节点5的次传感器
    节点6路由,最终传递给主传感器节点5,最终由主传感器节点5直接将信息一并传送给监测
    中心(主机)。

    关 键 词:
    一种 基于 主次 节点 组网 海洋 水质 实时 监测 系统
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