一种基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，包括浮体，所述浮体内设置振动发电单元、电源管理单元、处理器单元、传感器单元和无线通信单元，所述振动发电单元与所述电源管理单元连接，所述电源管理单元与所述处理器单元、传感器单元和无线通信单元连接，所述振动发电单元包括所述浮体内设置的腔体，所述腔体底部固定设置若干个微型振动发电机，所述浮体周侧设置硬质挡板，所述浮体通过绳体与水底连接。本实用新型通过将波浪能量转换为电能进行自供能，满足水域水质监测用电，为水质的无线监测创造必要条件，且通过微型振动发电机进行发电，结构简单、体积较小，对于微小机械能发电效率较高，可以保证充足的发电量。
【专利说明】
一种基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及水域水质监测技术领域，具体涉及一种基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置。
【背景技术】
[0002]近年来，随着工业发展和人们生活水平不断提高，污水排放量不断增加，已经远远超出了自然净化功能所允许的环境容量，自然界的水质情况不断恶化，严重危及到人类健康、破坏生态系统。为了确保水环境和水资源的清洁，必须对造成水质污染的污染源采取必要的措施，环境水质的在线监测显得非常有必要。特别针对一些有山有水的景区来说，青山绿水是吸引游客的根本，若大量的污水充斥景区，将对该地的旅游业会造成巨大的影响，降低景区的吸引力，因此对景区的水质监测也是很有必要的，只有随时掌握水质的变化，才能在水质出现问题时及时发现原因并解决。
[0003]传统的水质监测方法主要有两种:(I)人工采样实验室分析或采用手持便携式监测仪现场采样检测；(2)在特定区域建设水质自动监测站。前者采样频率低，劳动强度大，无法实时监控，不能反映水体水质参数的连续动态变化;后者能实现水质自动监测，但存在投资成本高、建设周期长、需铺设电缆和征地建站等局限性，其覆盖水域不可能很广，也无法实施多点监测。现在已经出现了一些水质无线监测节点，但是无线监测需要解决的问题便是监测终端的供电，目前都是采用可更换的蓄电池，增加巡检人员，对现场的蓄电池检测之后，对电量不足的进行更换，浪费人力资源，存在许多不便。
[0004]申请号为201410036734.5的发明公开了一种无线传感水质监测预警系统，包括无线传感器水质参数采集节点、汇聚节点、水质监控中心，无线传感器水质参数采集节点包括水质参数传感器模块、微处理器模块、ZigBee模块及太阳能供电模块，水质参数传感器模块负责水质参数采集并与微处理器模块连接，水质参数采集节点之间通过ZigBee模块以无线方式进行自行组网，形成水质监测无线传感器网络;汇聚节点通过ZigBee模块与无线传感器水质参数采集节点交换数据，并通过GPRS模块和Internet与水质监控中心交换数据，水质监控中心通过自回归模型算法对该数据进行处理并作出预警。该系统布局灵活、实时上报数据可以实现大范围水域水质的无线监测和预警。该发明通过太阳能进行自供能，但是在连绵的阴雨天气会导致设备失效，对环境依赖性较大。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的问题是提供一种基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，通过将波浪能量转换为电能进行自供能，满足水域水质监测用电，为水质的无线监测创造必要条件。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0007]—种基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，包括浮体，所述浮体内设置振动发电单元、电源管理单元、处理器单元、传感器单元和无线通信单元，所述振动发电单元与所述电源管理单元连接，所述电源管理单元与所述处理器单元、传感器单元和无线通信单元连接，所述振动发电单元包括所述浮体内设置的腔体，所述腔体底部固定设置若干个微型振动发电机，所述浮体周侧设置硬质挡板，所述浮体通过绳体与水底连接。
[0008]进一步的，所述硬质挡板采用塑钢制件。
[0009]进一步的，所述浮体上方设置挡风板。
[0010]进一步的，所述传感器单元包括所述浮体底部设置的电导率传感器、温度传感器、溶解氧传感器和PH传感器。
[0011]进一步的，所述处理器单元包括单片机芯片，所述无线通信单元包括GPRS模块，所述电源管理单元包括整流器、蓄电池和DC/DC电源模块。
[0012]进一步的，所述浮体上设置位移监测单元，所述位移监测单元与所述电源管理单元、处理器单元连接，所述位移监测单元包括GPS模块。
[0013]本实用新型提供了一种基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，浮体通过绳体设置在水面上，可以远离岸边设置，对水质的监测更加真实可靠。设备的供电依靠微型振动发电机对振动能量进行转换，振动发电机通过电磁感应可将振动能量转换为电能。浮体设置在水面上，并被绳体固定在一个区域内，大型水面的波浪时刻存在，当浮体被波浪击打时会产生强烈的振动，为本装置提供振动能量，且浮体在运动至可活动区域的边缘时，会被绳体牵拉固定，此时受到的振动能量更加充足，可以保证振动发电机发出的电能足够传感器单元使用。浮体周侧的硬质挡板使得浮体与波浪相碰撞时不会发生弹性形变，导致振动能量降低，保证振动能量的传递。振动发电单元与电源管理单元连接，将振动能量转换来的电能进行整流并存储，再变成不同等级的电压供传感器单元、处理器单元和无线通信单元使用。
[0014]本实用新型通过将波浪能量转换为电能进行自供能，满足水域水质监测用电，为水质的无线监测创造必要条件，且通过微型振动发电机进行发电，结构简单、体积较小，对于微小机械能发电效率较高，可以保证充足的发电量，供监测设备进行使用。且本装置可以设置在水域的任何角落，改变了传统水质监测设置在岸边的现状，能够对大型水域进行覆盖式监测，保障对水质变化进行时刻掌握，效果更好。
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步描述:
[0016]图1是本实用新型基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置的系统结构图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合图1和图2对本实用新型技术方案进一步展示，【具体实施方式】如下:
[0019]实施例一
[0020]如图1和图2所示:本实施例提供了一种基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，包括浮体I，所述浮体I内设置振动发电单元2、电源管理单元3、处理器单元4、传感器单元5和无线通信单元6，所述振动发电单元2与所述电源管理单元3连接，所述电源管理单元3与所述处理器单元4、传感器单元5和无线通信单元6连接，所述振动发电单元2包括所述浮体I内设置的腔体7，所述腔体7底部固定设置若干个微型振动发电机8，所述浮体I周侧设置硬质挡板9，所述浮体I通过绳体10与水底连接。
[0021]浮体通过绳体设置在水面上，可以远离岸边设置，对水质的监测更加真实可靠。设备的供电依靠微型振动发电机对振动能量进行转换，振动发电机通过电磁感应可将振动能量转换为电能。浮体设置在水面上，并被绳体固定在一个区域内，大型水面的波浪时刻存在，当浮体被波浪击打时会产生强烈的振动，为本装置提供振动能量，且浮体在运动至可活动区域的边缘时，会被绳体牵拉固定，此时受到的振动能量更加充足，可以保证振动发电机发出的电能足够传感器单元使用。浮体周侧的硬质挡板使得浮体与波浪相碰撞时不会发生弹性形变，导致振动能量降低，保证振动能量的传递。振动发电单元与电源管理单元连接，将振动能量转换来的电能进行整流并存储，再变成不同等级的电压供传感器单元、处理器单元和无线通信单元使用。
[0022]所述硬质挡板9采用塑钢制件。塑钢板重量较轻，硬度较大，可以很好的传递波浪撞击浮体以及波浪带动浮体上下运动的振动，且塑钢具有很好的抗氧化和耐腐蚀性，设置在水中可以长久保存。
[0023]所述浮体I上方设置挡风板11，挡风板对浮体上方的风力进行收集，将风力传递至浮体引起上下振动，可以加大微型振动发电机的发电量，保证电能供应的充足。
[0024]实施例二
[0025]如图1和图2所示:本实施例还提供了一种基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，包括浮体I，所述浮体I内设置振动发电单元2、电源管理单元3、处理器单元4、传感器单元5和无线通信单元6，所述振动发电单元2与所述电源管理单元3连接，所述电源管理单元3与所述处理器单元4、传感器单元5和无线通信单元6连接，所述振动发电单元2包括所述浮体I内设置的腔体7，所述腔体7底部固定设置若干个微型振动发电机8，所述浮体I周侧设置硬质挡板9，所述浮体I通过绳体10与水底连接。
[0026]所述传感器单元5包括所述浮体I底部设置的电导率传感器12、温度传感器13、溶解氧传感器14和pH传感器15。电导率传感器用来测量水质的整体离子浓度，该传感器适用于内陆湖水，其正常时离子浓度较低，当大量工业废水排入可导致离子浓度升高，该传感器能够对污水的排入进行监测。温度传感器可以监测水域水温的变化，溶解氧传感器可以对水质的溶解氧进行加监测，当溶解氧较低时鱼类容易死亡，厌氧菌滋生，水质会变质发臭。PH传感器可以对水质的pH值进行监测，适当的pH值可以促进鱼类和藻类的生长，pH值变化加大时说明外界污水对水域造成影响。通过传感器的相互配合实现对水域水质的监测，当外界污水造成污染时可以及时发现，迅速做出处理，避免景区的水质遭到较大的破坏。
[0027]所述处理器单元4包括单片机芯片，所述无线通信单元6包括GPRS模块，所述电源管理单元3包括整流器16、蓄电池17和DC/DC电源模块18。单片机采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器R0M、多种I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能，可以对监测到的信息进行处理并通过通信单元发送出去。无线通信单元采用GPRS模块，通过GPRS网络进行数据传输，可以保证传输的距离、速度以及稳定性。整流器对压电悬臂梁转换来的电能进行整流，将电压与电流稳定之后输入蓄电池内进行存储，DC/DC电源模块是一种电池开关电路，具有多个输入和输出，可以对蓄电池的输入输出进行控制，能够满足对多个用电设备的不同电压值进行供电，结构小巧，智能化程度高。
[0028]所述浮体I内设置位移监测单元19，所述位移监测单元19与所述电源管理单元3、处理器单元4连接，所述位移监测单元19包括GPS模块。承载浮体通过绳体固定在某个区域内，为了防止绳体断裂承载浮体漂到其它地方却不被发现，设置了位移监测单元，通过GPS模块实现自身定位，并将位置信息通过通信单元发送至监控中心，当某个承载浮体坐标超过其原来的坐标范围时，监控中心进行报警，提醒工作人员对其进行检修。
[0029]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，其特征在于:包括浮体，所述浮体内设置振动发电单元、电源管理单元、处理器单元、传感器单元和无线通信单元，所述振动发电单元与所述电源管理单元连接，所述电源管理单元与所述处理器单元、传感器单元和无线通信单元连接，所述振动发电单元包括所述浮体内设置的腔体，所述腔体底部固定设置若干个微型振动发电机，所述浮体周侧设置硬质挡板，所述浮体通过绳体与水底连接。2.如权利要求1所述的基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，其特征在于:所述硬质挡板采用塑钢制件。3.如权利要求1所述的基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，其特征在于:所述浮体上方设置挡风板。4.如权利要求1所述的基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，其特征在于:所述传感器单元包括所述浮体底部设置的电导率传感器、温度传感器、溶解氧传感器和PH传感器。5.如权利要求1所述的基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，其特征在于:所述处理器单元包括单片机芯片，所述无线通信单元包括GPRS模块，所述电源管理单元包括整流器、蓄电池和DC/DC电源模块。6.如权利要求1所述的基于振动能量收集的景区自供能水质监测装置，其特征在于:所述浮体上设置位移监测单元，所述位移监测单元与所述电源管理单元、处理器单元连接，所述位移监测单元包括GPS模块。
【文档编号】G01N33/18GK205643326SQ201620375930
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】曹长城
【申请人】河南丹江大观苑旅游有限公司