一种水产养殖传感器在线监测、清洁与校准装置的制作方法

本实用新型属于水产养殖传感器技术领域，尤其是一种水产养殖传感器在线监测、清洁与校准装置。

背景技术：

由于水产养殖水体中含有多种微生物、杂质和异物，而实现在线监测功能的传感器长期浸泡在水下，经过一段时间的工作后，传感器探头极易附着杂物而又难于清洗和校准，导致传感器探头灵敏度下降，直接影响采集数据的准确性。目前，对水下传感器通常采用固定喷头清洗方案，其存在的问题是：采用喷头清洗需要水泵的功率较大，同时，仅采用射流清洁方案，对水箱内部的微生物附着清洁效果不佳。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水产养殖传感器在线监测、清洁与校准装置，解决水产养殖传感器难于清洁和校准的问题。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种水产养殖传感器在线监测、清洁与校准装置，包括采样箱、清水循环系统、臭氧除藻系统、超声清洁系统和电控装置；在采样箱内部安装有采样传感器组、搅拌器、液位传感器，所述采样传感器组对采样箱内的水质进行采样，所述搅拌器安装在采样传感器的下方并安装有清洁毛刷，该搅拌器通过步进电机驱动器驱动实现对采样传感器组的清洁功能；所述液位传感器安装在采样箱内的底部用于采集采样箱内的水位；在采样箱侧壁上安装有多个测试进水阀和一个测试排水阀实现多个待测水质进入和排出功能；所述清水循环系统、臭氧除藻系统与采样箱相连接，所述超声清洁系统安装在采样箱的底部；在清水循环系统中设有校准传感器组，所述电控装置与采样传感器组、校准传感器组、步进电机驱动器、清水循环系统、臭氧除藻系统、超声清洁系统相连接实现清洁及校准功能。

进一步地，所述清水循环系统包括清水箱、紫外除藻器、清水过滤器、两个清水泵、两个清水循环阀，所述清水箱通过第一清水泵、第一清水循环阀与采样箱相连接，该清水箱通过紫外除藻器、清水过滤器、第二清水泵、第二清水循环阀与采样箱相连接，第一清水循环阀安装在采样箱的侧壁上，第二清水循环阀安装在采样箱的底部。

进一步地，所述臭氧除藻系统包括臭氧发生器和臭氧进气阀，所述臭氧发生器通过臭氧进气阀与采样箱相连接。

进一步地，所述电控装置包括控制器、控制面板、触摸屏和电源供电电路，所述控制器与控制面板、触摸屏、采样传感器组、校准传感器组、步进电机驱动器、清水循环系统、臭氧除藻系统和超声清洁系统相连接，电源供电电路为控制器、控制面板、触摸屏、采样传感器组、校准传感器组、步进电机驱动器、清水循环系统、臭氧除藻系统和超声清洁系统供电。

进一步地，所述控制器为PLC控制器或单片机。

进一步地，所述控制器通过I/O接口模块、RS485模块或RS232模块与控制面板、触摸屏、采样传感器组、校准传感器组、步进电机驱动器、清水循环系统、臭氧除藻系统、超声清洁系统相连接。

进一步地，所述控制面板上设有启动开关、停机开关、手动强制清洁开关、自动循环开关、手动强制监测旋钮和参数复位开关。

进一步地，所述采样传感器组包括水温传感器、氨氮传感器、溶解氧传感器、PH值传感器和盐度传感器；所述校准传感器组包括水温传感器、氨氮传感器、溶解氧传感器、PH值传感器和盐度传感器。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型将采样传感器组安装在全封闭的采样箱内实现在线监测功能，通过搅拌器驱动清洁毛刷并通过清水循环系统、臭氧除藻系统、超声清洁系统实现对采样箱及传感器的全方位清洁功能，进一步减少微生物的附着，提高传感器测试精度。

2、本实用新型在清水箱中安装校准传感器组，在清水循环处理时，对采样箱中的传感器组进行比对校准功能，清水箱中的校准传感器组可为多个采样箱中的传感器进行校准。

3、本实用新型采用多个测试进水阀并可以连接多路进水系统，实现多点检测功能。

附图说明

图1是本实用新型的系统连接示意图；

图2是本实用新型的电控装置电路方框图；

图3是电控装置的触摸屏人机交互示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种水产养殖传感器在线监测、清洁与校准装置，如图1所示，包括采样箱、清水循环系统、臭氧除藻系统、超声清洁系统和电控装置。所述采样箱采用不锈钢材质制成，在采样箱内部安装有采样传感器组、搅拌器、液位传感器，所述采样传感器组安装在搅拌器上方实现对采样箱内的水质采样功能；在搅拌器上安装有用于清洁采样传感器的清洁毛刷，搅拌器通过步进电机驱动器驱动实现对采样传感器组的清洁功能；所述液位传感器安装在采样箱的底部，用于采集采样箱内的水位。在采样箱侧壁上安装有多个测试进水阀(图中画出2个测试进水阀)和一个测试排水阀，实现多个待测水质注入采集箱内进行监测。所述清水循环系统包括清水箱、紫外除藻器、清水过滤器、清水泵A、清水循环阀A、清水泵B、清水循环阀B，所述清水箱通过清水泵A、清水循环阀A与采样箱相连接，该清水箱通过紫外除藻器、清水过滤器、清水泵B、清水循环阀B与采样箱相连接，其中清水循环阀A安装在采样箱的侧壁上，清水循环阀B安装在采样箱的底部，通过清水循环系统对采集箱进行清洁。在清水箱内安装有校准传感器组并连接到电控装置实现校准功能。所述臭氧除藻系统包括臭氧发生器和臭氧进气阀，臭氧发生器通过臭氧进气阀与采样箱相连接。所述超声清洁系统安装在采样箱的底部。所述电控装置与采样传感器组、校准传感器组、步进电机驱动器、清水循环系统、臭氧除藻系统、超声清洁系统相连接实现清洁及校准功能。

如图2所示，电控装置包括PLC控制器、控制面板、触摸屏和电源供电电路，PLC控制器与控制面板、触摸屏、采样传感器组、校准传感器组、步进电机驱动器、清水循环系统、臭氧除藻系统、超声清洁系统相连接，电源供电电路为PLC控制器、控制面板、触摸屏、采样传感器组、校准传感器组、步进电机驱动器、清水循环系统、臭氧除藻系统、超声清洁系统供电。本实施例的电控装置采用PLC控制器实现控制功能，在实际应用时，还可以采用单片机进行控制。PLC控制器可以通过I/O接口模块、RS485模块、RS232模块与各个设备相连接，也可以采用有线或无线方式进行组网。下面具体说明PLC控制器与各个部分之间的关系：

采样传感器组包括水温传感器、氨氮传感器、溶解氧传感器、PH值传感器、盐度传感器。上述传感器可以采用模拟方式集成，也可以采用数字方式集成。模拟方式集成时，其使用变送器将各传感器调节成0-10V电压信号或4-20mA的电流信号连接到PLC的模拟I/O接口模块的输入端口上；数字方式集成时，其将各传感器的输出信号采用变送器处理后，通过RS485接口，使用标准modbus协议或其他通讯协议连接到PLC的通讯接口，实现传感器信号的汇集功能。

校准传感器组包括水温传感器、氨氮传感器、溶解氧传感器、PH值传感器、盐度传感器，上述传感器可以采用模拟方式集成，也可以采用数字方式集成。模拟方式集成时，其使用变送器将各传感器调节成0-10V电压信号或4-20mA的电流信号连接到PLC的模拟I/O接口模块的输入端口上；数字方式集成时，其将各传感器的输出信号采用变送器处理后，通过RS485接口，使用标准modbus协议或其他通讯协议连接到PLC的通讯接口，实现传感器信号的汇集功能。校准传感器组始终浸泡在清水中，当采样传感器浸泡在清水中时，控制器通过比对采样传感器和校准传感器组的数值，可以判断校准采样传感器的工作状态。

清水循环系统中的清水泵A、清水循环阀A、清水循环阀B、清水泵B、紫外除藻器均通过I/O接口模块与PLC控制器相连。

臭氧除藻系统中的臭氧发生器、臭氧进气阀均通过I/O接口模块与PLC控制器相连。

控制面板与PLC控制器相连接，在控制面板上设有启动开关、停机开关、手动强制清洁开关、自动循环开关、手动强制监测旋钮和参数复位开关，通过控制面板可以简单有效地控制装置的工作，上述开关或旋钮连接到PLC的I/O接口模块的输入端口。

触摸屏与PLC采用点对点通信相连接，实现装置与外部的人机交互功能。如图2所示，参数设置包括工作状态自动循环时间间隔、一次采样时长、采样状态搅拌器转速、手动强制清洁、清洁状态搅拌器转速、手动强制除藻校准，水质监测报警阈值，同时，触摸屏还能显示当前采样时间、系统装置中各个泵、电磁阀、臭氧发生器、超声发生器的工作状态，采样传感器监测数据、校准传感器组监测数据。触摸屏设计有报警界面，当PLC收到传感器发送过来的监测数据超过设定水质监测报警阈值时，同时通过RS485通讯接口向远程监控主机发送报警信息，触摸屏画面自动切到报警界面，要求工作人员采取措施来降低报警的参数。

电源供电电路由系统开关电源、电源滤波器、辅助电源连接构成，为包括采样传感器、校准传感器组、电磁阀、步进电机驱动、紫外除藻器、超声波清洁系统超声波发生器、臭氧发生器、清水泵在内的整个系统供电。

本装置为了便于远程调控，在PLC控制器上预留RS485通讯接口,可以通过一台控制机实现对本装置的远程调控功能。

本装置为了保证安全，PLC还连接有状态指示灯、报警指示灯和报警器，通过状态指示灯显示工作状态显示，通过报警器和报警指示灯提供声光报警功能。

本实用新型的工作过程为：

1、直接清洁：

(1)PLC控制器发出指令，停止测试，关闭全部测试进水阀和测试排水阀，启动超声清洁系统，搅拌器高速搅拌，延时，开启测试排水阀，排水；

(2)开启测试进水阀，采样箱进水，重复流程(1)2-3次，实现传感器与采样箱的清洁维护功能。

2、清水清洁：

关闭测试进水阀，开启清水循环阀和紫外除藻器，清水循环同时对循环水样进行紫外除藻，采样箱体从清水箱进水，再次启动超声波清洁，高速搅拌，清水循环阀实现清水循环，延时一段时间后，关闭超声清洁系统和高速搅拌系统，清水清洁流程结束。实际设计时需要评估采用的过滤系统可以实现的过滤水量，选择适宜的清水过滤器。

3、清水循环臭氧除藻与传感器校准

清水循环阀开启，关闭超声清洁系统，搅拌器低速旋转，系统进入清水循环臭氧除藻与传感器校准阶段，启动臭氧发生器，臭氧溶解在清水中，利用臭氧的强氧化作用对清水循环系统流经的各部件进行臭氧除藻，控制器在该时段对清水箱中传感器和采样箱中的传感器同时采集数据，进行动态比较校准，判断采样箱中的传感器的状态是否正常。

4、测试状态

关闭清水循环系统和超声清洁系统，开启测试进水阀、测试排水阀，搅拌器低速旋转，进入正常测试状态。多路测试进水阀依据设定顺序工作，在多个测试进水阀切换时设置采样箱排空时间，确保采样箱内上次的测试水样全部排出。

电控装置通过PLC控制器控制上述四个状态之间定时循环或手动切换。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。