水質監測仿真機器魚的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水質監測設備，尤其是一種用于水質監測的仿真機器魚。
【背景技術】
[0002]工業化和城鎮化的快速發展，給水質帶來了嚴重的影響，水質監測成為當前生態研宄的重中之重。常規的水質監測方法是采用人工多點采樣，存在耗時長，廢精力以及實時性差的缺點；隨著無線通訊技術的快速發展，使用無線傳感技術對水質進行監測已實施多年，相比于傳統人工方法進步很多，但仍存在布點多，成本高以及改進難的問題。近年來，仿真機器魚在結構和功能受到多國學者的研宄，主要用于生態和工業環境的檢測。

【發明內容】

[0003]針對現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種水質監測仿真機器魚，能夠對較大范圍的水域實現連續的水質監測，本實用新型采用的技術方案是:
[0004]一種水質監測仿真機器魚，包括魚體，在魚體的頭部安裝有用于監測水質的傳感器；傳感器連接魚體中的微處理器，微處理器連接設置在魚體內的無線通信模塊；
[0005]魚體通過線纜連接浮球，在浮球上設有太陽能電池板、通信天線以及指示燈；通信天線連接無線通信模塊，太陽能電池板連接設置的魚體內的供電單元，供電單元連接微處理器和指示燈；
[0006]在魚體中設有一個水箱；水箱的進出水口上設有一個連接微處理器的電控閥；
[0007]微處理器連接設置在魚體內的驅動電路，驅動電路連接魚體的推進系統。
[0008]更優地，在魚體的頭部還設有聲波發聲器和聲波接收器，聲波發聲器和聲波接收器均連接微處理器。
[0009]具體地，魚體的推進系統包括設置在魚體頭部的后退推進器、設置在魚體尾端的前進推進器、設置在魚體上部的下沉推進器、設置在魚體下部的上浮推進器和設置在魚體后部的轉向推進器。
[0010]進一步地，所述傳感器包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器、電導率傳感器和氨氮含量傳感器中的一種或多種。
[0011]進一步地，水箱設置在魚體內的中部。
[0012]更優地，供電單元中還包括一個無線充電電路。
[0013]本實用新型的優點在于:
[0014]I)仿真魚的結構進行了改善，除了機器魚正常前進動作外，增加多臺電機螺旋槳用于機器魚的前進、后退、轉向等動作，便于游動檢測。
[0015]2)具有浮球裝置，一方面可以顯示仿真機器魚的位置，另一方面在不良水質環境中，機器魚出現故障時容易尋找和檢修，不至于沉入水底。
[0016]3)在浮球內增加太陽能電池板，在機器魚行駛過程中實時充電，擴大機器魚的監測范圍。
[0017]4)在魚體的頭部增設聲波發聲器和聲波接收器，機器魚可以智能避障。
[0018]5)具有無線充電電路，克服了常規電池接口充電需要打開外殼或者開啟充電開關，影響機器魚的密封性的缺點。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的結構組成示意圖。
[0020]圖2為本實用新型的無線充電電路原理圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0022]本實用新型所提出的水質監測仿真機器魚，如圖1所示，包括一個魚體1，在魚體I的頭部安裝有用于監測水質的傳感器2，傳感器2可包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器、電導率傳感器和氨氮含量傳感器中的一種或多種。傳感器2連接魚體I中的微處理器3，以將監測的諸如水溫、溶解氧、PH值等水質參數實時傳給微處理器3。
[0023]在魚體I的頭部還可進一步增設聲波發聲器4和聲波接收器5，聲波發聲器4和聲波接收器5均連接微處理器3。在微處理器3的控制下，聲波發聲器4可向前方水域發出聲波，而聲波接收器5則接收回波，微處理器3通過回波信號可以控制魚體I避開前方的水中障礙。收到回波信號的時刻距離發出聲波的時刻越近說明水中障礙距離越近，需要及時轉向避開。
[0024]微處理器3連接一設置在魚體I內的無線通信模塊6，以使得監測到的水質參數能夠無線發送給上位機。魚體I通過線纜連接浮球7，在浮球7上設有太陽能電池板8、通信天線9以及指示燈10 ;通信天線9連接無線通信模塊6，太陽能電池板8連接設置的魚體I內的供電單元11，供電單元11連接微處理器3和指示燈10。浮球7 —方面可以浮在水面顯示機器魚的位置，另一方面當機器魚處于極端不良水質中，出現故障時被浮球7的浮力拉住不至于沉入水底，方便操作者尋找和檢修。指示燈10可以使得浮球7更容易被操作者觀察。太陽能電池板8可在機器魚行駛過程中實時充電，擴大機器魚的監測范圍。
[0025]無線通信模塊6可采用現有的一些工業用無線通信模塊，比如433hz無線模塊，或者2G/3G無線通信模塊，用于與上位機通信。
[0026]在魚體I中設有一個水箱12，水箱12設置在魚體I內的中部為佳。水箱12的進出水口上設有一個連接微處理器3的電控閥13 ;水箱12的作用是調節整個機器魚的浮力。在機器魚剛放入水中時，通過上位機發出調節浮力指令，微處理器3控制電控閥13打開，水箱部分進水使得機器魚的整體重力等于其浮力，便于機器魚可懸浮于水中。機器魚的整體重力略大于其浮力也沒有問題，浮球7可拉住機器魚使得其不會沉入水底。
[0027]微處理器3連接設置在魚體I內的驅動電路14，驅動電路14連接魚體I的推進系統。魚體I的推進系統包括設置在魚體I頭部的后退推進器15、設置在魚體I尾端的前進推進器16、設置在魚體I上部的下沉推進器17、設置在魚體I下部的上浮推進器18和設置在魚體I后部的轉向推進器19 ;各推進器都是由電機和螺旋槳構成，因此驅動電路14只需要采用現有技術中的電機驅動電路即可，總共需要五路電機驅動電路。在上位機的控制指令下，魚體I可以很方便的做出前進、后退，上浮、下沉、轉向等動作，便于邊游動邊檢測，可以擴大水質監測范圍，也可以對連續水域進行監測。轉向推進器19的電機只要正反轉，就可以使得魚體I尾部左右擺動，實現游動轉向。
[0028]供電單元11通常包括一個可充電的鋰電池，作為進一步的改進，供電單元11還可以包括如圖2所示的一個無線充電電路。圖2中，線圈LI以及LI左側是無線充電主機側電路，與線圈LI耦合的線圈L2以及L2右側是設置在魚體I內供電單元中的無線充電電路。
【主權項】
1.一種水質監測仿真機器魚，包括魚體(I)，其特征在于: 在魚體(I)的頭部安裝有用于監測水質的傳感器(2);傳感器(2)連接魚體(I)中的微處理器(3)，微處理器(3)連接設置在魚體(I)內的無線通信模塊(6); 魚體(I)通過線纜連接浮球(7)，在浮球(7)上設有太陽能電池板(8)、通信天線(9)以及指示燈(10);通信天線(9)連接無線通信模塊(6)，太陽能電池板(8)連接設置的魚體(I)內的供電單元(11)，供電單元(11)連接微處理器⑶和指示燈(10); 在魚體(I)中設有一個水箱(12);水箱(12)的進出水口上設有一個連接微處理器(3)的電控閥(13)； 微處理器⑶連接設置在魚體(I)內的驅動電路(14)，驅動電路(14)連接魚體(I)的推進系統。
2.如權利要求1所述的水質監測仿真機器魚，其特征在于: 在魚體(I)的頭部還設有聲波發聲器(4)和聲波接收器(5)，聲波發聲器(4)和聲波接收器(5)均連接微處理器(3)。
3.如權利要求1所述的水質監測仿真機器魚，其特征在于: 魚體(I)的推進系統包括設置在魚體(I)頭部的后退推進器(15)、設置在魚體(I)尾端的前進推進器(16)、設置在魚體(I)上部的下沉推進器(17)、設置在魚體(I)下部的上浮推進器(18)和設置在魚體(I)后部的轉向推進器(19)。
4.如權利要求1所述的水質監測仿真機器魚，其特征在于: 傳感器(2)包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器、電導率傳感器和氨氮含量傳感器中的一種或多種。
5.如權利要求1所述的水質監測仿真機器魚，其特征在于: 水箱(12)設置在魚體⑴內的中部。
6.如權利要求1所述的水質監測仿真機器魚，其特征在于: 供電單元(11)中還包括一個無線充電電路。
【專利摘要】本實用新型提供一種水質監測仿真機器魚，包括魚體，在魚體的頭部安裝有用于監測水質的傳感器；傳感器連接魚體中的微處理器，微處理器連接設置在魚體內的無線通信模塊；魚體通過線纜連接浮球，在浮球上設有太陽能電池板、通信天線以及指示燈；通信天線連接無線通信模塊，太陽能電池板連接設置的魚體內的供電單元，供電單元連接微處理器和指示燈；在魚體中設有一個水箱；水箱的進出水口上設有一個連接微處理器的電控閥；微處理器連接設置在魚體內的驅動電路，驅動電路連接魚體的推進系統。在魚體的頭部還設有聲波發聲器和聲波接收器，聲波發聲器和聲波接收器均連接微處理器。本實用新型用于對較大范圍的水域實現連續的水質監測。
【IPC分類】G08C17-02, G01N33-18
【公開號】CN204405643
【申請號】CN201520092881
【發明人】付煥森, 曹健, 李元貴, 夏華鳳, 許勝 , 金麗君, 周澄
【申請人】泰州學院
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月9日