該發(fā)明涉及海洋水質(zhì)監(jiān)測傳感器領(lǐng)域，尤其涉及利用清潔能源供電的環(huán)保型海洋水質(zhì)監(jiān)測集成傳感器裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

海水在維護(hù)生態(tài)健康、物種安全、食品安全方面的重要意義日益凸顯，對(duì)海水利用、沿海旅游業(yè)、海洋漁業(yè)等海洋產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展起到重要支撐作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們解決海水水質(zhì)在上世紀(jì)80、90年代人類活動(dòng)影響下受到的損害，維護(hù)海洋生態(tài)平衡已經(jīng)從被動(dòng)防御轉(zhuǎn)為主動(dòng)維護(hù)，積極探究新形勢下影響海水安全的因素，從而更加高效、準(zhǔn)確的解決海水污染問題，以實(shí)現(xiàn)海洋資源的可持續(xù)利用和海洋生態(tài)的有效保護(hù)。

現(xiàn)有的海洋水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域中，缺乏可以在海洋環(huán)境下長期連續(xù)的對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測的集成傳感器系統(tǒng)，是因?yàn)樵S多關(guān)鍵傳感器，例如pH值傳感器，容易被海洋環(huán)境下的生物及其他污染物所污染而失去作用。

另外，影響集成傳感器系統(tǒng)壽命的另外一個(gè)重要問題就是電能問題，一般采用電池供電，系統(tǒng)工作時(shí)長受到很大限制，無法長期監(jiān)測水質(zhì)變化情況。另外，采用電池供電的集成傳感器不管是更換電池還是直接廢棄都會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是可以對(duì)海水進(jìn)行長期連續(xù)監(jiān)測的集成傳感器裝置，本發(fā)明通過采用自清潔pH值傳感器裝置，同時(shí)將傳統(tǒng)的電池供電方式改為太陽能供電，解決限制海洋集成傳感器系統(tǒng)應(yīng)用的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種利用太陽能供電的環(huán)保型海洋水質(zhì)集成傳感器系統(tǒng)，包括傳感器模塊、主控芯片和太陽能供電模塊，其中，

傳感器模塊，包括pH值傳感器模塊、濁度傳感器模塊、溫度傳感器模塊，濁度傳感器利用浸入海水表面的濁度傳感器采集海水的濁度信息；溫度傳感器模塊利用溫度傳感器采集海水表面的溫度信息；pH值傳感器模塊采集海水pH值，各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)被送入主控芯片；

所述的pH值傳感器模塊包括PH計(jì)主體(1)和與其相連的電極球泡(3)，在PH計(jì)主體(1)連接有電極球泡(3)的一端設(shè)置有超聲波輻射平板(4)和超聲波模塊(2)，超聲波輻射平板(4)位于電極球泡周圍，用于使得超聲波模塊(2)生成的超聲波在電極球泡(3)表面附近形成震蕩；

所述的太陽能供電模塊，為整個(gè)集成傳感器系統(tǒng)提供電能，包括太陽能電池板、充電控制電路、蓄電池和過充保護(hù)電路，太陽能電池板吸收太陽能，并將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；充電控制電路將太陽能電池板輸出的電能做穩(wěn)壓處理，并輸入蓄電池進(jìn)行存儲(chǔ)；蓄電池為集成傳感器供電；過充保護(hù)電路監(jiān)測到蓄電池電壓達(dá)到指定數(shù)值時(shí)，充電控制電路會(huì)停止向蓄電池進(jìn)行電能輸送。

本發(fā)明的有益效果是提供一種自清潔pH值傳感器裝置，同時(shí)將傳統(tǒng)的電池供電方式改為太陽能供電，解決限制海洋集成傳感器系統(tǒng)應(yīng)用的兩大關(guān)鍵問題，有力海洋監(jiān)測技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣。

附圖說明

圖1為環(huán)保型海洋水質(zhì)集成傳感器系統(tǒng)的電路原理框圖；

圖2為太陽能供電模塊的原理框圖。

圖3為自清潔pH值傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為pH值傳感器的局部放大示意圖；

1pH值傳感器主體；2超聲波模塊；3電極球泡；4輻射平板

具體實(shí)施方式

圖1為環(huán)保型海洋水質(zhì)集成傳感器系統(tǒng)的電路原理框圖，包括傳感器模塊、主板模塊和太陽能供電模塊。傳感器模塊包括pH值傳感器模塊、濁度傳感器模塊、溫度傳感器模塊；主板模塊包括信號(hào)放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)單元、主控芯片、穩(wěn)壓電路；太陽能供電模塊包括太陽能電池板、充電控制電路、過充保護(hù)電路、蓄電池和集成傳感器。

圖2為太陽能供電模塊的原理框圖，太陽能供電模塊為整個(gè)集成傳感器提供電能，太陽能電池板吸收太陽能，并將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；充電控制電路將太陽能電池板輸出的電能做穩(wěn)壓處理，并輸入蓄電池進(jìn)行存儲(chǔ)；蓄電池為集成傳感器供電；過充保護(hù)電路監(jiān)測到蓄電池電壓達(dá)到指定數(shù)值時(shí)，充電控制電路會(huì)停止向蓄電池進(jìn)行電能輸送。

信號(hào)放大電路可以采集傳感器模塊產(chǎn)生的微弱信號(hào)并加以放大和濾波，輸出至AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；主控芯片接收到AD轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)后，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中；存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)隨時(shí)可供主控芯片調(diào)用。

傳感器模塊用來采集將海水水質(zhì)參數(shù)。濁度傳感器模塊通過光照傳感器將光照數(shù)據(jù)傳回控制主板；溫度傳感器模塊通過溫度傳感器將環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳回控制主板。

圖3為pH值傳感器模塊，即pH計(jì)，的結(jié)構(gòu)示意圖，pH計(jì)包括pH計(jì)主體1、超聲波模塊2、pH計(jì)電極球泡3和超聲波輻射平板4。pH計(jì)主體1內(nèi)部為含飽和AgCl的3mol/L kcl緩沖溶液，pH值為7。正常情況下，待測溶液中的H離子可以通過pH計(jì)電極球泡3進(jìn)入到pH計(jì)主體1內(nèi)部，pH計(jì)主體1內(nèi)部的電極會(huì)檢測到電位變化，從而得出待測溶液的pH值。當(dāng)pH計(jì)電極球泡3表面被待測溶液污染時(shí)，H離子通道會(huì)被堵塞，pH計(jì)便檢測不到電位變化，即無法正確檢測pH值。

本發(fā)明在pH計(jì)主體1靠近電極球泡3的位置固定有超聲波模塊2。超聲波模塊2包括超聲波發(fā)生器和超聲波換能器，本發(fā)明采用的輻射天線為平板天線，由兩個(gè)相對(duì)的平板構(gòu)成，稱之為輻射平板4。超聲波發(fā)生器包括振蕩器、電源、放大器和匹配器。超聲波發(fā)生器用來產(chǎn)生超聲頻電能，在超聲波發(fā)生器中，振蕩器產(chǎn)生一定頻率的信號(hào)，放大器將其放大到一定功率輸出，通過匹配器進(jìn)行阻抗匹配并通過功放輸出。

參見圖4，超聲波模塊2產(chǎn)生超聲波信號(hào)，并通過超聲波輻射平板4的發(fā)射，對(duì)pH計(jì)電極球泡3表面附近的溶液進(jìn)行震蕩，使其球泡3表面的污染物脫離，釋放H離子通道，使pH計(jì)恢復(fù)靈敏。