充气式围油栏自动监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子信息领域，特别是涉及一种无线多传感器充气式围油栏自动检测系统。
【背景技术】
[0002]现如今，海洋环境保护的关注度日益受到人们的重视，其中溢油污染更是已经成为全球海洋、湖泊污染中倍受关注的焦点之一。因此，对于加强水面溢油事故的预防和溢油后处理关注方面的研究就显得尤为重要，在目前，水面溢油处理使用的最常用、最普通的解决方法就是使用围油栏，一旦水面发生溢油的事故，围油栏就可以有效控制油体的扩散、侵入，可以有效减小溢油的面积，是配合回收溢油的有力器材，对保护环境和水生态造成的影响起到了至关重要的作用；但是，现如今普通使用的围油栏因其工作环境的恶劣、且终日侵泡于水中和长期受到日光的直射容易被腐蚀、产生老化，另外，由于其放置于水中，故容易遭受船体和水中杂物的撞碰等情况，这样就容易发生围油栏气室内填充的空气泄露，而导致其浮力变小，使围油栏受到风、浪、水流和波浪的共同作用而发生变形；导致原本被围困在围油栏内的溢油容易从围油栏的上部或者底部逃逸，容易造成拦油失效而形成二次污染。
[0003]目前，布置围油栏较常见的方法是在陆地平铺围油栏后启动充吸气机，将充气头安装于围油栏的气阀座上给气室充气，待气室充满气后，将围油栏拖头的漂浮及拖绳放下水，同时用人工拖动围油栏，将充好气的围油栏放入水中，但其问题在于:充好气后的围油栏在使用过程中可能会出现漏气现象，导致前述围油失效的情况出现。一旦出现这种情况，需要拉回围油栏，逐个检查，对漏气的围油栏单体气室充气；然后再重新围油。现有技术中也没有一种能够实时自动检测围油栏气室内所含空气分量的装置，这样，如何研制出一种具有高性能、可以自动检测围油栏气室内所含空气分量的装置就成为目前迫切需要解决的主要问题了。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对以上问题，提供了一种在围油作业过程中确保各围油栏单体的浮力值，避免因单个或少量围油栏单体浮力不足，形成木桶效应，导致围油失效的充气式围油栏自动监控系统。
[0005]本实用新型的技术方案包括围油栏和巡弋船，所述围油栏由若干个围油栏单体串接而成，围油栏单体设有处于上部的气室、处于下部裙带下沿的配重，在气室上设有充气阀门；
[0006]在各所述围油栏单体上设有信息发送器节点；
[0007]在所述巡弋船上设有气源、监控主机和协调器节点；所述协调器节点连接监控主机。
[0008]所述信息发送器节点包括电源模块、数据采集模块、调理电路模块和无线发送模块；
[0009]所述电源模块包括输出电路一、输出电路二和输出电路三；
[0010]所述数据采集模块包括液位变送器和气压传感器；所述液位变送器设置于所述配重上，所述气压传感器设置于每个气室上的充气阀门处；
[0011 ] 所述无线发送模块包括微处理模块和A/D模块，
[0012]所述输出电路一的输入端连接动力源，所述输出电路一的输出端分别连接所述输出电路二、输出电路三和调理电路模块，所述输出电路二的输出端连接所述数据采集模块的输入端，所述输出电路三的输出端连接所述无线发送模块的输入端，所述数据采集模块连接所述调理电路模块，所述调理电路模块连接所述无线发送模块。
[0013]所述协调器节点包括协调器电源模块、Zigbee模块和串行通讯电路；
[0014]所述协调器电源模块包括电源适配器和电路四，所述Zigbee模块连接天线；
[0015]所述电源适配器连接所述电路四的输入端，所述电路四的输出端连接Zigbee模块，所述Zigbee模块的输出端连接所述串行通讯电路，所述串行通讯电路的输出端连接监控主机。
[0016]在所述输出电路一与动力源之间还设有电池保护电路，所述电池保护电路的的输入端、输出端分别与动力源、输出电路一连接。
[0017]所述调理电路模块包括MOS开关电路、基准电压电路和滤波放大电路；
[0018]MOS开关电路的输入端接输出电路二、输出端接液位变送器和气压传感器的电源端;
[0019]基准电压电路的输入端接输出电路一，输出端接滤波放大电路的基准电压端；
[0020]滤波放大电路输入端接液位变送器和气压传感器的信息输出端、输出端接无线发送模块的A/D模块输入引脚。
[0021 ] 所述信息发送器节点的内、外表面都设有防水涂塑层。
[0022]本实用新型的工作原理是:气压传感器安装在围油栏每个独立气室充气阀门处，实时测量气室内气体的压力值；液位变送器设置于围油栏裙带的配重上；根据围油栏沉浮测量出液位值，每隔一段时间完成一次对围油栏气室内气体压力和液位数据的采集和发送；如果围油栏气室出现气体不足，气压传感器检测到气压数据和气室地址信息，液位变送器检测到围油栏液位数据，经调理电路模块和无线发送模块预处理后的数据通过ZigBee无线传输技术输送至协调器节点，协调器节点接收信息发送器节点发送过来的监测数据和气室地址信息并发送给监控主机；监控主机如监测到围油栏漏气现象，发出警报并显示漏气气室地址信息；由巡弋船给围油栏补充气体，保证压力稳定。
[0023]本实用新型基于ZigBee通信(ZigBee通信与蓝牙相类似，是一种新兴的短距离无线通信技术，用于传感控制应用)的多传感器自动检测装置，可以实时采集气室内气压值和液位传感器的数据，并将采集到的数据参数最终发送监控主机，进而由巡弋船快速到达漏气点进行补气，无需人工将围油栏拖至陆地再行补气。本实用新型结构合理、方便实用、安全可靠、效率高、实时等优点，并解决了给围油栏时充气时必须先将围油栏拖上陆地而带来的不便的问题；节省大量时间，减小经济支出。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的围油栏结构示意图；
[0025]图2为本实用新型的系统结构示意图；
[0026]图3为本实用新型的信息发送器节点的结构示意图；
[0027]图4为本实用新型的协调器节点的结构示意图；
[0028]图5为本实用新型调理电路模块中MOS开关电路的电路图；
[0029]图6是本实用新型调理电路模块中基准电压电路的电路图；
[0030]图7是本实用新型调理电路模块中滤波放大电路的电路图；
[0031]图8为本实用新型的协调器Zigbee模块的的电路示意图；
[0032]图中I是围油栏，2是气室，3是配重，4是充气阀门，5是巡弋船；6是信息发送器节点；7是协调器节点；8是可控精密稳压源；9是分压放大电路；10是低通滤波器；11是放大电路一。
【具体实施方式】
[0033]如图1-6所述，包括围油栏I和巡弋船5，所述围油栏I由若干个围油栏I单体串接而成，围油栏I单体设有处于上部的气室2、处于下部裙带下沿的配重3，在气室3上设有充气阀门4 ;
[0034]在各所述围油栏I单体上设有信息发送器节点6 ;所述信息发送器节点6包括电源模块、数据采集模块、调理电路模块和无线发送模块；
[0035]所述电源模块包括输出电路一、输出电路二和输出电路三；
[0036]所述数据采集模块包括液位变送器和气压传感器；所述液位变送器设置于所述配重3，所述气压传感器设置于每个气室2上的充气阀门4处；
[0037]所述无线发送模块包括微处理模块和A/D模块，
[0038]所述输出电路一的输入端连接动力源，所述输出电路一的输出端分别连接所述输出电路二、输出电路三和调理电路模块，所述输出电路二的输出端连接所述数据采集模块的输入端，所述输出电路三的输出端连接所述无线发送模块的输入端，所述数据采集模块连接所述调理电路模块，所述调理电路模块连接所述无线发送模块，
[0039]所述动力源优选为锂电池，锂电池的优点:一、电压高，远高于镍镉和镍氢电池的电压；二、容量密度大；三、荷电保持能力强:在放置很长时间后其容量损失小；四、寿命长:正常使用其循环寿命可达500次以上，不需要频繁的更换电池；五、没有记忆效应，使用方便。所述动力源电池当然可以选用其他电池；所述输出电路一般优选电压5V的LTC3543芯片，所述输出电路二一般优选电压为24V的AP3012芯片，所述输出电路三一般优选电压3.3V的AS1117芯片；所述无线发送模块优选采用JN5148芯片，所述数据采集模块优选采用AP3012芯片；所述气压传感器的型号优选为MIK-300，所述液位变送器的型号优选为MIK-P260 ；
[0040]动力源与输出电路一相连，将变化的输入电压转换成稳定的5V电压输出。5V电压有三路输出，一路直接给调理电路模块供电，一路接输出电路二，给数据采集模块供电，一路接输出电路三，给无线发送模块供电。
[0041]在所述巡弋船上设有气源、监控主机和协调器节点7 ;
[0042]所述协调器节点7连接监控主机；
[0043]所述协调器节点7包括协调器电源模块、Zigbee模块、串行通讯电路；所述Zigbee模块中的Zigbee是一种基于标准的远程监控、控制和传感器网络应用技术。为满足人们对支持低数据速率、低功耗、安全性和可靠性，而且经济高效的标准型无线网络解决方案的需求，Zigbee标准应运而生。核心市场是消费类电子产品、能源管理和效率、医疗保健、家庭自动化、电信服务、楼宇自动化以及工业自动化；围绕Zigbee芯片技术推出的外围电路，称之为“Zigbee模块”，常见的Zigbee模块都是遵循IEEE802.15.4的国际标准，并且运行在2.4GHZ的频段上；
[0044]所述协调器电源模块包括电源适配器和电路四，所述Zigbee模块连接天线；
[0045]所述电源适配器连接所述电路四的输入端，所述电路四的输出端连接Zig