CN106980002A - 一种采样池水质采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采样池水质采集装置，包括至少一个水泵，所述水泵分两路管道分别连接至采样池和旧水循环利用管道，所述采样池经过排水阀与所述旧水循环利用管道连接，所述采样池内设置有用于采集采样池水体的水质传感器，所述采样池与所述排水阀之间通过排水管道连接，所述水泵和排水阀分别与水泵排水阀控制器连接，所述水质传感器与水质参数采集单元连接，用于将数据传送给远程监控服务器。本系统具有运行稳定、操作方便、成本经济等优点，可以应用于水产品的养殖生产活动。
Description
技术领域
本发明属于现代水产养殖工程技术领域，具体涉及一种采样池水质采集装置。
背景技术
对于渔业生产来讲，其养殖水体的水质好坏至关重要，尤其对于室内水泥池较高密度的养殖模式来说更为重要。通常水质参数的监测需现场采集水样，送实验室用化学分析的方法，分光光度计比色法等方法一一测定，这些方法可以得到比较准确的水质参数，但整个操作过程既费时又费力，不能当场完成，还需要有专人负责测试工作，更没法实现数据的实时自动在线上传。电极式水质速测仪也可以用于养殖水体水质参数的测定，优点是方便迅速，缺点是每台仪器只能得到单项参数，要想实现多个参数的测定就需要买多台仪器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种采样池水质采集装置，能够配合监控基站完成多个池塘的定点水质参数集中采集。
本发明采用以下技术方案：
一种采样池水质采集装置，包括至少一个水泵，所述水泵分两路管道分别连接至采样池和旧水循环利用管道，所述采样池经过排水阀与所述旧水循环利用管道连接，所述采样池内设置有用于采集采样池水体的水质传感器，所述采样池与所述排水阀之间通过排水管道连接，所述水泵和排水阀分别与水泵排水阀控制器连接，所述水质传感器与水质参数采集单元连接，用于将数据传送给远程监控服务器。
进一步的，所述水泵的输出端设置有两位三通电磁阀，所述两位三通电磁阀分两路，一路通过新水管道与所述采样池连接，另一路通过旧水管道与所述旧水循环利用管道连接。
进一步的，所述水泵排水阀控制器与所述两位三通电磁阀之间设置有延迟继电器。
进一步的，所述水质参数采集单元包括单片机，所述水质传感器与所述单片机连接，所述单片机通过ZigBee模块和/或MODBUS接口电路与所述远程监控服务器连接。
进一步的，所述水质传感器经过模块化的信号调理电路、A/D转换电路与所述单片机连接。
进一步的，所述水质传感器包括溶氧传感器、温度传感器、PH传感器和氨氮传感器，所述溶氧传感器、温度传感器、PH传感器和氨氮传感器分别与所述单片机连接。
进一步的，所述PH传感器采用SensoLyt 700pH SEA，所述溶氧传感器采用TriOxmatic700IQ荧光溶氧传感、氨氮传感器采用AmmoLyt氨氮传感器，温度传感器选用所述PH传感器中内置的NTC温度探头。
进一步的，所述单片机还设置有两路DI/DO接口，用于接收现场的开关信号、驱动现场的声光报警装置。
进一步的，所述单片机采用STM32F407单片机。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本系统通过水泵分别连接至采样池和旧水循环利用管道，采样池经过排水阀与旧水循环利用管道连接，采样池内设置水质传感器，采样池与排水阀之间通过排水管道连接，水泵和排水阀分别与水泵排水阀控制器连接，所述水质传感器与水质参数采集单元连接，用于将数据传送给远程监控服务器，水泵排水阀控制器可以同时连接多个养殖池的采样池，对于管理人员来讲，各养殖池的水质参数能够实现实时在线监测则更为方便。
进一步的，设置两位三通电磁阀和延迟继电器，可以让管理者无论何时、身处何地随时随地都能看到其各个养殖池中水质参数采集的情况，及时采取必要措施调节水质，确保养殖对象的安全，也不用派专职人员值守，可以节省人力资源，省却很多麻烦。
进一步的，前端传感器检测水体相关物理参数，通过采集单元的通信网络发送到智能水质监控单元，远程监控服务器可以对增氧机、循环水泵及物料投放机等进行自动控制。同时，远程监控服务器通过以太网或无线公用网络将数据传送到数据服务中心。用户可以通过移动终端或计算机实时了解水质信息，也可以通过监控软件下发命令，控制现场设备，实现对水质参数的手动调节。
综上所述，本系统具有运行稳定、操作方便、成本经济等优点，可以应用于水产品的养殖生产活动。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明装置结构图；
图2为本发明采集单元结构图。
其中：1.水泵；2.水泵排水阀控制器；3.延迟继电器；4.两位三通电磁阀；5.新水管道；6.旧水管道；7.采样池；8.排水阀；9.排水管道；10.旧水循环利用管道；11.溶氧传感器；12.温度传感器；13.PH传感器；14.氨氮传感器。
具体实施方式
本发明提供了一种采样池水质采集装置，包括8个模拟输入通道，通过传感器采集温度、pH值和溶解氧等数据，然后通过485总线或者ZigBee无线网络将数据传送给远程监控服务器。采集单元还具有阈值控制功能，当溶解氧含量低于下限值时，采集单元会控制现场声光报警装置发出报警信号，同时通过继电器驱动增氧机工作。
请参阅图1，本发明公开了一种采样池水质采集装置，包括水泵1、水泵排水阀控制器2、新水管道5、旧水管道6、采样池7、排水阀8、排水管道9和旧水循环利用管道10，其中，水泵排水阀控制器2分别与水泵1和排水阀8连接，水泵1经过两位三通电磁阀4分两路，一路通过旧水管道6连接至旧水循环利用管道10，另一路经过新水管道5连接至采样池7，水泵排水阀控制器2与两位三通电磁阀4之间设置有延迟继电器3，采样池7通过排水管道9和排水阀8与所述旧水循环利用管道10连接，采样池7内设置有用于检测水质的水质传感器。
采样池水质采集装置包括多池塘水泵抽排水系统、采样池和各类水质检测传感器，多个池塘的多点采集可通过水泵和电磁阀来完成，根据水泵和电磁阀的工作过程，加入延迟继电器以减少现场监控基站所需的I/O口，这样在水泵开启时，可先将管道中的旧水排空，继而两位三通电磁阀打开，将新水注入采样池进行水质参数的采集，完毕后打开排水阀排空采样池以进行下一个点的轮询采集。
水质传感器采用了德国WTW公司的IQ Sensor系列传感器，IQ Sensor Net具有模块化扩展系统功能，具体包括溶氧传感器11、温度传感器12、PH传感器13和氨氮传感器14，现场监控基站通过A/D端口对采样池中布置的水质传感器进行数据采集，能够配合监控基站完成多个池塘的定点水质参数集中采集。
其中，PH传感器13采用SensoLyt 700pH SEA，溶氧传感器11采用TriOxmatic700IQ荧光溶氧传感、氨氮传感器14采用AmmoLyt氨氮传感器，温度传感器12选用所述PH传感器13中内置的NTC温度探头。
操作人员可根据各个水泵与采样池之间的距离长度、水泵的功率和水管直径等设置各个水泵的运行时间以及排水泵的开启、运行时间。根据实际测试结果，各个水泵的运行时间在60～110s，其中包括了每次排旧水的时间，每次轮询需要30～60s的排水管中旧水时间。所选取的延时继电器全部为模块式可插拔，根据需要可方便地换成90、60、30s等不同类型的延时继电器。
请参阅图2，水质参数采集单元由单片机、信号调理电路、AD转换电路、DI/DO驱动电路、ZigBee模块和MODBUS接口电路构成，所述溶氧传感器11、温度传感器12、PH传感器13和氨氮传感器14分别经过所述信号调理电路、A/D转换电路与所述单片机连接，所述单片机连接有ZigBee模块或者MODBUS单片机用于将数据传送给远程监控服务器。
其中，调理电路负责将传感器检测到的信号转换成标准的4～20mA线性电流信号，A/D转换电路在单片机的控制下将模拟的电流信号转换成数字量，并传送给单片机。
调理电路采用模块化设计，相互之间采用插接件链接，这样硬件上的可裁剪性，既保证了系统有一个灵活的形态，又降低了成本。
所述单片机还设置有2路DI/DO接口，用于接收现场的开关信号、驱动现场的声光报警装置。
所述单片机为ARM单片机，具体为意法半导体公司的STM32F407单片机，由24V直流开关电源供电，同时为了保险起见，设计了后备电池电路，以保证掉电时，数据不致丢失。
本系统用于收集大量养殖水体质量参数数据，利用智能算法建立养殖水体质量模型，并据此对养殖水体参数进行自动调节控制，利用了物联网的泛在性，通信能力和大数据处理能力，能够实时地监测养殖水域的水质、气象、能耗参数。系统不仅做到了功能的完备性，运行的稳定性和节能性，真正实现了物联网的“感、传、知、用”。
本系统采用无线传感器网络的方式采集信息，解决了养殖现场布线困难的问题；保证了信息传递的实时性和可靠性，又降低了通信成本。系统性能稳定，运行效果良好，基地水产品品质得到一定程度提高，系统预警准确率也达到95％以上。结果表明，系统提升了水产养殖基地的智能化、精准化、信息化水平，具有良好的应用前景。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种采样池水质采集装置，其特征在于，包括至少一个水泵(1)，所述水泵(1)分两路管道分别连接至采样池(7)和旧水循环利用管道(10)，所述采样池(7)经过排水阀(8)与所述旧水循环利用管道(10)连接，所述采样池(7)内设置有用于采集采样池水体的水质传感器，所述采样池(7)与所述排水阀(8)之间通过排水管道(9)连接，所述水泵(1)和排水阀(8)分别与水泵排水阀控制器(2)连接，所述水质传感器与水质参数采集单元连接，用于将数据传送给远程监控服务器。
2.根据权利要求1所述的一种采样池水质采集装置，其特征在于，所述水泵(1)的输出端设置有两位三通电磁阀(4)，所述两位三通电磁阀(4)分两路，一路通过新水管道(5)与所述采样池(7)连接，另一路通过旧水管道(6)与所述旧水循环利用管道(10)连接。
3.根据权利要求2所述的一种采样池水质采集装置，其特征在于，所述水泵排水阀控制器(2)与所述两位三通电磁阀(4)之间设置有延迟继电器(3)。
4.根据权利要求1所述的一种采样池水质采集装置，其特征在于，所述水质参数采集单元包括单片机，所述水质传感器与所述单片机连接，所述单片机通过ZigBee模块和/或MODBUS接口电路与所述远程监控服务器连接。
5.根据权利要求4所述的一种采样池水质采集装置，其特征在于，所述水质传感器经过模块化的信号调理电路、A/D转换电路与所述单片机连接。
6.根据权利要求5所述的一种采样池水质采集装置，其特征在于，所述水质传感器包括溶氧传感器(11)、温度传感器(12)、PH传感器(13)和氨氮传感器(14)，所述溶氧传感器(11)、温度传感器(12)、PH传感器(13)和氨氮传感器(14)分别与所述单片机连接。
7.根据权利要求6所述的一种采样池水质采集装置，其特征在于，所述PH传感器(13)采用SensoLyt 700pH SEA，所述溶氧传感器(11)采用TriOxmatic 700IQ荧光溶氧传感、氨氮传感器(14)采用AmmoLyt氨氮传感器，温度传感器(12)选用所述PH传感器(13)中内置的NTC温度探头。
8.根据权利要求4所述的一种采样池水质采集装置，其特征在于，所述单片机还设置有两路DI/DO接口，用于接收现场的开关信号、驱动现场的声光报警装置。
9.根据权利要求1所述的一种采样池水质采集装置，其特征在于，所述单片机采用STM32F407单片机。
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