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    手机买重庆时时彩: 基于GPS且利用无线充电技术的ZIGBEE自组网PH值监测网络.pdf

    关 键 词:
    基于 GPS 利用 无线 充电 技术 ZIGBEE 组网 PH 监测 网络
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611038370.X

    申请日:

    2016.11.11

    公开号:

    CN106770463A

    公开日:

    2017.05.31

    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):G01N 27/00申请日:20161111|||公开
    IPC分类号: G01N27/00; H04W84/18(2009.01)I; G08C17/02 主分类号: G01N27/00
    申请人: 天津大学
    发明人: 邹强; 苏奇; 顾天宇
    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:

    CN201611038370.X

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    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GPS且利用无线充电技术的zigbee自组网PH值监测网络,由若干个PH复合电极装置构成,其中一个作为主传感器节点,其他为次传感器节点;每个PH复合电极装置包括供电???、中央控制???,PH值采集???、无线通信???、电极保养??楹颓逅杉??;电极保养??榘ù械绱欧诺腒CL补充液容器21、浊度传感器7、KCL标准样液池8、排污水泵9,浊度传感器7用于检测KCL标准样液池8内的标准样液受污染程度,在浊度达到阈值时,排出KCL标准样液池8内废液,位于KCL标准样液池8上方的KCL补充液容器21底部的电磁阀门开启,释放KCL补充液。本发明可以长期监测大片水域。

    权利要求书

    1.一种基于GPS且利用无线充电技术的zigbee自组网PH值监测网络,由若干个PH复合
    电极装置构成,其中一个作为主传感器节点,其他为次传感器节点;
    每个PH复合电极装置包括供电???、中央控制???,PH值采集???、无线通信???、电
    极保养??楹颓逅杉??,其中,
    PH值采集??榘ɑ当?2)、固定于机械臂(2)前端的PH复合电极(1)、待测溶液池
    (12)、进样水泵(11)、排样水泵(10)、冲洗水泵(19),其中,进样水泵(11)用于将海水抽吸入
    待测溶液池(12),排样水泵(10)用于将海水排出待测液体池(12);机械臂(2)用于将PH复合
    电极(1)置于待测液体池(12)内或将其抬高,PH复合电极(1)测得PH值传输至中央控制模
    块,在中央控制??榈目刂葡?,冲洗水泵抽吸抽吸清水并对抬高的PH复合电极(1)进行清
    洗,经过清洗的PH复合电极(1)被移至电极保养??榈腒CL标准样液池(8)中;
    电极保养???,包括带有电磁阀门的KCL补充液容器(21)、浊度传感器(7)、KCL标准样
    液池(8)、排污水泵(9),浊度传感器(7)用于检测KCL标准样液池(8)内的标准样液受污染程
    度,中心控制??樵谧嵌却锏姐兄凳?,控制排污水泵(9)工作,排出KCL标准样液池(8)内废
    液,位于KCL标准样液池(8)上方的KCL补充液容器(21)底部的电磁阀门开启,释放KCL补充
    液;
    清水采集??榘ǖ既裙杞?16)、蓄海水池(17)、蓄清水池(18)、液位计(13)、进水泵
    (14)、调节水泵(15)和冷凝板(20),进水泵(14)用于抽吸海水进入蓄海水池(17);导热硅胶
    (16)的主体作为蓄海水池(17)的侧壁,与其内海水直接接触;导热硅胶(16)用于吸收热量;
    蓄海水池(17)的上部斜向固定有冷凝板(20),冷凝板(20)将蒸发的海水凝结为液体,并将
    凝结的液体引流入蓄清水池(18)中;液位计(13)用于监测蓄清水池(18)内水量,其采集的
    信息被送入中心控制???,中心控制??樵谇逅看锏阶畲筱兄岛?,控制调节水泵(15)开
    启,释放海水,不再进行蒸发冷凝,;当清水达到最小阈值,控制进水泵(14)工作;
    供电??榘ㄎ尴叱涞缃邮障呷?3)和蓄电池(4);在固定范围海域内,由船只携带无
    线充电发送装置释放电磁波,范围内所有的装置中的无线充电接收线圈(3)接收电磁波并
    将其转化为电能传输到蓄电池(4)中为系统供电。
    主传感器节点的无线通信??榘℅PS??楹蛕igbee???,次传感器节点的无线通信
    ??榻霭▃igbee???,各个传感器节点经由Zigbee自组网,并通过位于主传感器节点上
    的GPS??榇涞铰降厣系牡孛娼邮栈?26)。

    说明书

    基于GPS且利用无线充电技术的zigbee自组网PH值监测网络

    技术领域

    该发明涉及海水PH值监测领域,尤其涉及无线供能、具有自洁和保养功能的PH复
    合电极装置及基于GPS系统的自组网监测方式。

    背景技术

    海洋是全球生命支持系统的一个重要组成部分,也是人类社会可持续发展的宝贵
    财富。当前,随着陆地资源短缺、人口膨胀、环境恶化等问题的日益严峻,各沿海国家纷纷把
    目光投向海洋,加快了对海洋的研究开发和利用。一场以开发海洋为标志的”蓝色革命”正
    在世界范围内兴起。而海洋环境的变化会对海洋资源的开发造成重要的影响,对海水水质
    的监测可使得人类对海洋环境的变化进行预测,从而减少开发海洋资源的风险。

    PH值是海水水质监测过程中是最重要的指标之一。时下海水水质监测存在如下几
    个问题:第一,海水水质监测是一个长期连续的过程,在长期的监测过程中,数据的采集、收
    发等活动都会消耗大量的电能,监测装置能量的可持续供应则面临一个巨大的挑战。第二,
    数据采集区域与陆地的距离十分遥远,通过运输数据存储设备以供研究人员作出分析需要
    耗费大量的人力物力。第三,现有PH复合电极如果长时间浸泡在海水中,电极前端玻璃球泡
    表面容易被海水中的杂质覆盖,堵塞氢离子通道,使得PH复合电极灵敏度降低,影响对海水
    PH值数据采集的准确性。现有PH复合电极使用后均需进行清洗、并将其浸泡于标准KCL溶液
    中等操作,但在海洋环境下的传感器节点中,显然无法完成上述步骤。频繁更换传感器设
    备,对海水水质的长期监测产生不便。

    发明内容

    本发明的目的是提供一种支远距离准确传输数据、采用无线充电技术且具备自动
    清洗与保养功能的PH值监测网络,以满足海洋环境水质长期远距离监测的需要。本发明的
    技术方案如下:

    一种基于GPS且利用无线充电技术的zigbee自组网PH值监测网络,由若干个PH复
    合电极装置构成,其中一个作为主传感器节点,其他为次传感器节点;

    每个PH复合电极装置包括供电???、中央控制???,PH值采集???、无线通信模
    块、电极保养??楹颓逅杉??,其中,

    PH值采集??榘ɑ当?、固定于机械臂2前端的PH复合电极1、待测溶液池12、
    进样水泵11、排样水泵10、冲洗水泵19,其中,进样水泵11用于将海水抽吸入待测溶液池12,
    排样水泵10用于将海水排出待测液体池12;机械臂2用于将PH复合电极1置于待测液体池12
    内或将其抬高,PH复合电极1测得PH值传输至中央控制???,在中央控制??榈目刂葡?,冲
    洗水泵抽吸抽吸清水并对抬高的PH复合电极1进行清洗,经过清洗的PH复合电极1被移至电
    极保养??榈腒CL标准样液池8中;

    电极保养???,包括带有电磁阀门的KCL补充液容器21、浊度传感器7、KCL标准样
    液池8、排污水泵9,浊度传感器7用于检测KCL标准样液池8内的标准样液受污染程度,中心
    控制??樵谧嵌却锏姐兄凳?,控制排污水泵9工作,排出KCL标准样液池8内废液,位于KCL标
    准样液池8上方的KCL补充液容器21底部的电磁阀门开启,释放KCL补充液;

    清水采集??榘ǖ既裙杞?6、蓄海水池17、蓄清水池18、液位计13、进水泵14、调
    节水泵15和冷凝板20,进水泵14用于抽吸海水进入蓄海水池17;导热硅胶16的主体作为蓄
    海水池17的侧壁,与其内海水直接接触;导热硅胶16用于吸收热量;蓄海水池17的上部斜向
    固定有冷凝板20,冷凝板20将蒸发的海水凝结为液体,并将凝结的液体引流入蓄清水池18
    中;液位计13用于监测蓄清水池18内水量,其采集的信息被送入中心控制???,中心控制模
    块在清水量达到最大阈值后,控制调节水泵15开启,释放海水,不再进行蒸发冷凝,;当清水
    达到最小阈值,控制进水泵14工作;

    供电??榘ㄎ尴叱涞缃邮障呷?和蓄电池4;在固定范围海域内,由船只携带无
    线充电发送装置释放电磁波,范围内所有的装置中的无线充电接收线圈3接收电磁波并将
    其转化为电能传输到蓄电池4中为系统供电。

    主传感器节点的无线通信??榘℅PS??楹蛕igbee???,次传感器节点的无线
    通信??榻霭▃igbee???,各个传感器节点经由Zigbee自组网,并通过位于主传感器节
    点上的GPS??榇涞铰降厣系牡孛娼邮栈?6。

    附图说明

    图1为作为主传感器节点的传感器装置箱体的剖面图

    图2为PH复合电极清洁与保养的细节图

    图3为GPS数据传输示意图

    图4为PH复合电极装置的原理框图

    图5为PH复合电极装置工作全过程的流程图

    附图标记说明如下:

    1、PH复合电极;2、机械臂;3、无线充电接收线圈;4、蓄电池;5、中央控制???;6、泡
    沫;7、浊度传感器;8、KCL标准样液池;9、10、11、14、15、19、均为水泵(未画出水管);12、待测
    液体池13、液位计;16、导热硅胶;17、蓄海水池;18、蓄清水池;20、金属制成的冷凝板;21、带
    有电磁阀门的KCL补充液容器;22、GPS???;23、Zigbee通信???;24、PH复合电极装置网络;
    25、GPS卫星;26、地面接收基站

    具体实施方式

    本发明的PH值监测网络,由若干个独立工作的PH复合电极装置组成,包括主传感
    器节点和次传感器节点,图1是作为主传感器节点的PH复合电极装置的结构示意图,包括供
    电???,中央控制???,PH值采集???、电极保养???、清水采集??楹臀尴咄ㄐ拍??。下面
    将结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细说明。

    如图1所示,PH值采集??榘ɑ当?、PH复合电极1、待测溶液池12、水泵10、水
    泵11、水泵19。PH复合电极1由机械臂2控制进入待测液体池12,水泵11工作,海水进入待测
    液体池12,测得PH值传输至中央控制???。水泵10工作,排出海水?;当?将PH复合电极1
    抬高,水泵19工作,引出清水冲洗复合电极?;当?再将PH复合电极1移至KCL标准样液池8
    中。

    如图2,为电极保养??橄附谕?,包括带有电磁阀门的KCL补充液容器21、浊度传感
    器7、KCL标准样液池8、水泵9。海水中含微生物,水藻,工业废液等杂质,浊度传感器7即可检
    测标准样液受污染程度。浊度达到阈值时,KCL标准液已被污染,须更换。水泵9工作,排出废
    液。KCL补充液容器21底部的电磁阀门开启,释放KCL补充液。实现了KCL标准液的更新。

    如图1,右侧清水采集??榘ǖ既裙杞?6、蓄海水池17、蓄清水池18、液位计13、
    水泵14、水泵15和冷凝板20。水泵14工作,海水进入蓄海水池17。导热硅胶16连接顶层泡沫6
    吸收热量,海水蒸发,遇冷凝板20凝结为液体,由于冷凝板20与系统上壁同角度倾斜,具有
    引流作用,凝结的清水流入蓄清水池18中。液位计13监测水量,清水量达到最大阈值后,水
    泵15开启,释放海水,不再进行蒸发冷凝,确保海水不会在箱体内结晶和污染。当清水达到
    最小阈值,水泵14工作,重复上述过程。

    如图1,供电??榘ㄎ尴叱涞缃邮障呷?和蓄电池4。在固定范围海域内,由船只
    携带无线充电发送装置释放电磁波,范围内所有的装置中的无线充电接收线圈接收电磁波
    并将其转化为电能传输到蓄电池4中,因此可以实现大范围充电,使得装置可以继续工作。

    如图1,数据传输??榘╖igbee通信???3和数据传输天线22。中央控制???
    将所测得的PH值即其他相关信息保存在Zigbee通信???3中,随后经数据传输天线22发送
    出去。

    如图3,在指定监测海域上有若干个独立工作的PH传感器装置,包括主传感器节点
    和次传感器节点,共同组成PH复合电极装置网络。次传感器节点不具有GPS???,主传感器
    节点具有GPS???。次传感器节点将采集的数据通过zigbee自组网的方式,传输至主节点,
    再由GPS卫星传递技术将数据直接传输到太空中的卫星中,最终发送到位于陆地上的地面
    接收基站26,以便研究所人员进行数据分析。

    如图4和图5所示,各个PH复合电极装置通过无线充电线圈为供电??樘峁┑缒?,
    中央控制??榭刂苹当墼俗?,利用PH复合电极收集待测海域PH值信息,将信息通过中央
    控制??榻写?,并存储于数据存储??橹?;利用浊度传感器和液位计收集数据,上传至
    中央控制??榉治鯧CL标准样液污染度和清水量是否达到阈值,并控制水泵和电磁阀门及
    时做出反应,完成了清水的自动采集和KCL溶液的自动更换,实现PH复合电极装置的自动清
    洗与保养。在待测海域内,若干个上述独立工作的PH复合电极装置经由Zigbee自组网并通
    过主传感器的GPS??榇涞铰降厣系牡孛娼邮栈?6以供分析。

    关于本文
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