充氣式圍油欄自動監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子信息領(lǐng)域，特別是涉及一種無線多傳感器充氣式圍油欄自動檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今，海洋環(huán)境保護(hù)的關(guān)注度日益受到人們的重視，其中溢油污染更是已經(jīng)成為全球海洋、湖泊污染中倍受關(guān)注的焦點之一。因此，對于加強(qiáng)水面溢油事故的預(yù)防和溢油后處理關(guān)注方面的研究就顯得尤為重要，在目前，水面溢油處理使用的最常用、最普通的解決方法就是使用圍油欄，一旦水面發(fā)生溢油的事故，圍油欄就可以有效控制油體的擴(kuò)散、侵入，可以有效減小溢油的面積，是配合回收溢油的有力器材，對保護(hù)環(huán)境和水生態(tài)造成的影響起到了至關(guān)重要的作用；但是，現(xiàn)如今普通使用的圍油欄因其工作環(huán)境的惡劣、且終日侵泡于水中和長期受到日光的直射容易被腐蝕、產(chǎn)生老化，另外，由于其放置于水中，故容易遭受船體和水中雜物的撞碰等情況，這樣就容易發(fā)生圍油欄氣室內(nèi)填充的空氣泄露，而導(dǎo)致其浮力變小，使圍油欄受到風(fēng)、浪、水流和波浪的共同作用而發(fā)生變形；導(dǎo)致原本被圍困在圍油欄內(nèi)的溢油容易從圍油欄的上部或者底部逃逸，容易造成攔油失效而形成二次污染。
[0003]目前，布置圍油欄較常見的方法是在陸地平鋪圍油欄后啟動充吸氣機(jī)，將充氣頭安裝于圍油欄的氣閥座上給氣室充氣，待氣室充滿氣后，將圍油欄拖頭的漂浮及拖繩放下水，同時用人工拖動圍油欄，將充好氣的圍油欄放入水中，但其問題在于:充好氣后的圍油欄在使用過程中可能會出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，導(dǎo)致前述圍油失效的情況出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)這種情況，需要拉回圍油欄，逐個檢查，對漏氣的圍油欄單體氣室充氣；然后再重新圍油。現(xiàn)有技術(shù)中也沒有一種能夠?qū)崟r自動檢測圍油欄氣室內(nèi)所含空氣分量的裝置，這樣，如何研制出一種具有高性能、可以自動檢測圍油欄氣室內(nèi)所含空氣分量的裝置就成為目前迫切需要解決的主要問題了。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型針對以上問題，提供了一種在圍油作業(yè)過程中確保各圍油欄單體的浮力值，避免因單個或少量圍油欄單體浮力不足，形成木桶效應(yīng)，導(dǎo)致圍油失效的充氣式圍油欄自動監(jiān)控系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案包括圍油欄和巡弋船，所述圍油欄由若干個圍油欄單體串接而成，圍油欄單體設(shè)有處于上部的氣室、處于下部裙帶下沿的配重，在氣室上設(shè)有充氣閥門；
[0006]在各所述圍油欄單體上設(shè)有信息發(fā)送器節(jié)點；
[0007]在所述巡弋船上設(shè)有氣源、監(jiān)控主機(jī)和協(xié)調(diào)器節(jié)點；所述協(xié)調(diào)器節(jié)點連接監(jiān)控主機(jī)。
[0008]所述信息發(fā)送器節(jié)點包括電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、調(diào)理電路模塊和無線發(fā)送模塊；
[0009]所述電源模塊包括輸出電路一、輸出電路二和輸出電路三；
[0010]所述數(shù)據(jù)采集模塊包括液位變送器和氣壓傳感器；所述液位變送器設(shè)置于所述配重上，所述氣壓傳感器設(shè)置于每個氣室上的充氣閥門處；
[0011 ] 所述無線發(fā)送模塊包括微處理模塊和A/D模塊，
[0012]所述輸出電路一的輸入端連接動力源，所述輸出電路一的輸出端分別連接所述輸出電路二、輸出電路三和調(diào)理電路模塊，所述輸出電路二的輸出端連接所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端，所述輸出電路三的輸出端連接所述無線發(fā)送模塊的輸入端，所述數(shù)據(jù)采集模塊連接所述調(diào)理電路模塊，所述調(diào)理電路模塊連接所述無線發(fā)送模塊。
[0013]所述協(xié)調(diào)器節(jié)點包括協(xié)調(diào)器電源模塊、Zigbee模塊和串行通訊電路；
[0014]所述協(xié)調(diào)器電源模塊包括電源適配器和電路四，所述Zigbee模塊連接天線；
[0015]所述電源適配器連接所述電路四的輸入端，所述電路四的輸出端連接Zigbee模塊，所述Zigbee模塊的輸出端連接所述串行通訊電路，所述串行通訊電路的輸出端連接監(jiān)控主機(jī)。
[0016]在所述輸出電路一與動力源之間還設(shè)有電池保護(hù)電路，所述電池保護(hù)電路的的輸入端、輸出端分別與動力源、輸出電路一連接。
[0017]所述調(diào)理電路模塊包括MOS開關(guān)電路、基準(zhǔn)電壓電路和濾波放大電路；
[0018]MOS開關(guān)電路的輸入端接輸出電路二、輸出端接液位變送器和氣壓傳感器的電源端;
[0019]基準(zhǔn)電壓電路的輸入端接輸出電路一，輸出端接濾波放大電路的基準(zhǔn)電壓端；
[0020]濾波放大電路輸入端接液位變送器和氣壓傳感器的信息輸出端、輸出端接無線發(fā)送模塊的A/D模塊輸入引腳。
[0021 ] 所述信息發(fā)送器節(jié)點的內(nèi)、外表面都設(shè)有防水涂塑層。
[0022]本實用新型的工作原理是:氣壓傳感器安裝在圍油欄每個獨立氣室充氣閥門處，實時測量氣室內(nèi)氣體的壓力值；液位變送器設(shè)置于圍油欄裙帶的配重上；根據(jù)圍油欄沉浮測量出液位值，每隔一段時間完成一次對圍油欄氣室內(nèi)氣體壓力和液位數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送；如果圍油欄氣室出現(xiàn)氣體不足，氣壓傳感器檢測到氣壓數(shù)據(jù)和氣室地址信息，液位變送器檢測到圍油欄液位數(shù)據(jù)，經(jīng)調(diào)理電路模塊和無線發(fā)送模塊預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過ZigBee無線傳輸技術(shù)輸送至協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點接收信息發(fā)送器節(jié)點發(fā)送過來的監(jiān)測數(shù)據(jù)和氣室地址信息并發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)；監(jiān)控主機(jī)如監(jiān)測到圍油欄漏氣現(xiàn)象，發(fā)出警報并顯示漏氣氣室地址信息；由巡弋船給圍油欄補(bǔ)充氣體，保證壓力穩(wěn)定。
[0023]本實用新型基于ZigBee通信(ZigBee通信與藍(lán)牙相類似，是一種新興的短距離無線通信技術(shù)，用于傳感控制應(yīng)用)的多傳感器自動檢測裝置，可以實時采集氣室內(nèi)氣壓值和液位傳感器的數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)參數(shù)最終發(fā)送監(jiān)控主機(jī)，進(jìn)而由巡弋船快速到達(dá)漏氣點進(jìn)行補(bǔ)氣，無需人工將圍油欄拖至陸地再行補(bǔ)氣。本實用新型結(jié)構(gòu)合理、方便實用、安全可靠、效率高、實時等優(yōu)點，并解決了給圍油欄時充氣時必須先將圍油欄拖上陸地而帶來的不便的問題；節(jié)省大量時間，減小經(jīng)濟(jì)支出。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的圍油欄結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本實用新型的信息發(fā)送器節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本實用新型的協(xié)調(diào)器節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為本實用新型調(diào)理電路模塊中MOS開關(guān)電路的電路圖；
[0029]圖6是本實用新型調(diào)理電路模塊中基準(zhǔn)電壓電路的電路圖；
[0030]圖7是本實用新型調(diào)理電路模塊中濾波放大電路的電路圖；
[0031]圖8為本實用新型的協(xié)調(diào)器Zigbee模塊的的電路示意圖；
[0032]圖中I是圍油欄，2是氣室，3是配重，4是充氣閥門，5是巡弋船；6是信息發(fā)送器節(jié)點；7是協(xié)調(diào)器節(jié)點；8是可控精密穩(wěn)壓源；9是分壓放大電路；10是低通濾波器；11是放大電路一。
【具體實施方式】
[0033]如圖1-6所述，包括圍油欄I和巡弋船5，所述圍油欄I由若干個圍油欄I單體串接而成，圍油欄I單體設(shè)有處于上部的氣室2、處于下部裙帶下沿的配重3，在氣室3上設(shè)有充氣閥門4 ;
[0034]在各所述圍油欄I單體上設(shè)有信息發(fā)送器節(jié)點6 ;所述信息發(fā)送器節(jié)點6包括電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、調(diào)理電路模塊和無線發(fā)送模塊；
[0035]所述電源模塊包括輸出電路一、輸出電路二和輸出電路三；
[0036]所述數(shù)據(jù)采集模塊包括液位變送器和氣壓傳感器；所述液位變送器設(shè)置于所述配重3，所述氣壓傳感器設(shè)置于每個氣室2上的充氣閥門4處；
[0037]所述無線發(fā)送模塊包括微處理模塊和A/D模塊，
[0038]所述輸出電路一的輸入端連接動力源，所述輸出電路一的輸出端分別連接所述輸出電路二、輸出電路三和調(diào)理電路模塊，所述輸出電路二的輸出端連接所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端，所述輸出電路三的輸出端連接所述無線發(fā)送模塊的輸入端，所述數(shù)據(jù)采集模塊連接所述調(diào)理電路模塊，所述調(diào)理電路模塊連接所述無線發(fā)送模塊，
[0039]所述動力源優(yōu)選為鋰電池，鋰電池的優(yōu)點:一、電壓高，遠(yuǎn)高于鎳鎘和鎳氫電池的電壓；二、容量密度大；三、荷電保持能力強(qiáng):在放置很長時間后其容量損失??；四、壽命長:正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)500次以上，不需要頻繁的更換電池；五、沒有記憶效應(yīng)，使用方便。所述動力源電池當(dāng)然可以選用其他電池；所述輸出電路一般優(yōu)選電壓5V的LTC3543芯片，所述輸出電路二一般優(yōu)選電壓為24V的AP3012芯片，所述輸出電路三一般優(yōu)選電壓3.3V的AS1117芯片；所述無線發(fā)送模塊優(yōu)選采用JN5148芯片，所述數(shù)據(jù)采集模塊優(yōu)選采用AP3012芯片；所述氣壓傳感器的型號優(yōu)選為MIK-300，所述液位變送器的型號優(yōu)選為MIK-P260 ；
[0040]動力源與輸出電路一相連，將變化的輸入電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的5V電壓輸出。5V電壓有三路輸出，一路直接給調(diào)理電路模塊供電，一路接輸出電路二，給數(shù)據(jù)采集模塊供電，一路接輸出電路三，給無線發(fā)送模塊供電。
[0041]在所述巡弋船上設(shè)有氣源、監(jiān)控主機(jī)和協(xié)調(diào)器節(jié)點7 ;
[0042]所述協(xié)調(diào)器節(jié)點7連接監(jiān)控主機(jī)；
[0043]所述協(xié)調(diào)器節(jié)點7包括協(xié)調(diào)器電源模塊、Zigbee模塊、串行通訊電路；所述Zigbee模塊中的Zigbee是一種基于標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、控制和傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)。為滿足人們對支持低數(shù)據(jù)速率、低功耗、安全性和可靠性，而且經(jīng)濟(jì)高效的標(biāo)準(zhǔn)型無線網(wǎng)絡(luò)解決方案的需求，Zigbee標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運而生。核心市場是消費類電子產(chǎn)品、能源管理和效率、醫(yī)療保健、家庭自動化、電信服務(wù)、樓宇自動化以及工業(yè)自動化；圍繞Zigbee芯片技術(shù)推出的外圍電路，稱之為“Zigbee模塊”，常見的Zigbee模塊都是遵循IEEE802.15.4的國際標(biāo)準(zhǔn)，并且運行在2.4GHZ的頻段上；
[0044]所述協(xié)調(diào)器電源模塊包括電源適配器和電路四，所述Zigbee模塊連接天線；
[0045]所述電源適配器連接所述電路四的輸入端，所述電路四的輸出端連接Zig