一种水污染检测定位装置的制作方法

本实用新型涉及水污染检测技术领域，具体涉及一种水污染检测定位装置。

背景技术：

日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。水污染主要由人类活动产生的污染物造成，它包括工业污染、农业污染和生活污染三大部分，目前我国对水污染的防治也从这三个方面展开，但由于公民保护水资源意识不强、水污染发现不及时、治理较晚等原因成效并不明显，水污染情况并未得到太大好转。因此，水污染的治理需要工作人员及时发现污染源，实现早发现早治理，从而最大化的减少水污染。然而如果依赖人力对水污染情况进行检测，无疑会给工作人员带来巨大的工作压力，而且检测效率非常低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种水污染检测定位装置，解决现有技术中水污染检测工作量大、效率低的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种水污染检测定位装置，包括船体、安装于所述船体上并驱动所述船体运动的电机以及安装于所述船体上并检测所述船体姿态的姿态传感器，还包括检测定位电路，所述检测定位电路包括控制器、ph检测电路以及通讯定位电路；

所述姿态传感器与所述控制器电连接，所述控制器与所述电机电连接，所述ph检测电路与所述控制器电连接，所述控制器与所述通讯定位电路电连接，并通过所述通讯定位电路与远程终端无线连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：通过船体作为检测载体，将检测定位电路设置于船体上，通过电机驱动船体运动，从而实现水污染的自动检测，以及定位信息回传，减少了水污染检测的工作量，提高检测效率。

附图说明

图1是本实用新型提供的水污染检测定位装置的电路原理图；

图2是本实用新型提供的水污染检测定位装置的ph检测电路的电路图；

图3是本实用新型提供的水污染检测定位装置的通讯定位电路的电路图。

附图标记：

1、电机，2、姿态传感器，3、控制器，4、ph检测电路，41、ph电极，5、通讯定位电路，51、gsm天线，52、gps天线，10、远程终端。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

如图1所示，本实用新型的实施例1提供了一种水污染检测定位装置，包括船体、安装于所述船体上并驱动所述船体运动的电机1以及安装于所述船体上并检测所述船体姿态的姿态传感器2，还包括检测定位电路，所述检测定位电路包括控制器3、ph检测电路4以及通讯定位电路5；

所述姿态传感器2与所述控制器3电连接，所述控制器3与所述电机1电连接，所述ph检测电路4与所述控制器3电连接，所述控制器3与所述通讯定位电路5电连接，并通过所述通讯定位电路5与远程终端10无线连接。

本实用新型提供的水污染检测定位装置，其工作过程为：控制器3通过控制电机1来控制船体的移动，与此同时，通过ph检测电路4检测船体所在水域的ph值，当此值大于设定值时，控制器3将通讯定位电路5定位到的定位信息以及ph检测电路4检测到的ph值通过通讯定位电路5发送至远程终端10，实现水污染的一次检测定位过程。检测定位完成后，控制器3继续控制船体移动，进行下一个水域的检测。

本实用新型提供的水污染检测定位装置，通过船体作为检测载体，将检测定位电路设置于船体上，通过电机1驱动船体运动，从而实现水污染的自动检测，通过通讯定位电路5实现水污染位置定位信息的获取以及定位信息的回传，减少了水污染检测的工作量，提高检测效率。

优选的，所述电机1为永磁直流无刷电机1。

永磁直流无刷电机1的特点是可控性好，调速范围宽，可靠性好，工作寿命长。永磁直流无刷电机1采用永磁体产生气隙磁场，功率因数高，转子损耗小，效率较高，具有电子控制部分和电子多相逆变器。这些特点刚好满足水下工作时对电机1的性能要求，因此非常适用于本实用新型。具体的，本实施例选用的是稀土永磁直流无刷电机1，即bldc永磁直流无刷电机1，这种电机1具有结构简单，运行可靠体积小，重量轻，损耗小，效率高，电机1形状和尺寸灵活多样等优点，应用极为广泛。

优选的，所述姿态传感器2为型号为mpu9250的九轴传感器，所述九轴传感器通过iic接口与所述控制器3电连接。

mpu9250九轴传感器是invensense公司推出的整合性九轴运动处理组件，相较于多组件方案，mpu9250九轴传感器免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了体积和功耗。mpu9250内部集成有三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计，输出信号为16位的数字量，可以通过集成电路总线接口，即iic接口和单片机进行数据交互。其内置的陀螺仪的角速度测量范围最高达±2000°/s，具有良好的动态响应特性；加速度计的测量范围最大为±16g，g为重力加速度，静态测量精度高；磁力计采用高灵度霍尔型传感器进行数据采集，磁感应强度测量范围为±4800μt，可用于对偏航角的辅助测量。

由于mpu9250九轴传感器自带的数字运动处理器硬件加速引擎，可以整合九轴传感器数据，向应用端输出完整的九轴融合演算数据。因此使用mpu9250九轴传感器，我们可以非常方便的实现姿态解算，降低了控制器3的负荷。控制器3只需读取mpu9250九轴传感器处理好的姿态数据，也就是欧拉角，欧拉角包括航向角、横滚角和俯仰角。有了这三个角，我们就可以得到当前四轴的姿态，然后通过现有的pid算法控制电机1的转动，实现船体的运动控制。

优选的，如图2所示，所述ph检测电路4包括ph电极41、运算放大器u1、运算放大器u2a、运算放大器u2b、电容c1、电容c2、电容c3、电位器r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9以及电阻r10；

所述ph电极41通过所述电容c2接地，并通过所述电阻r6与所述运算放大器u1的同相输入端电连接，所述运算放大器u1的同相输入端通过所述电容c1接地，所述运算放大器u1的反相输入端与所述运算放大器u1的输出端电连接，所述运算放大器u1的输出端通过所述电阻r8与所述运算放大器u2a的反相输入端电连接，所述运算放大器u2a的反相输入端通过所述电阻r10与所述运算放大器u2a的输出端电连接，所述运算放大器u2a的同相输入端通过所述电阻r2接电源，所述运算放大器u2a的同相输入端依次通过所述电阻r3以及所述电位器r1接地，所述运算放大器u2a的输出端通过所述电阻r7与所述运算放大器u2b的反相输入端电连接，所述运算放大器u2b的反相输入端通过所述电阻r9与所述运算放大器u2b的输出端电连接，所述运算放大器u2b的同相输入端通过所述电阻r4接地，所述运算放大器u2b的输出端依次通过所述电阻r5以及所述电容c3接地，所述电阻r5与所述电容c3的公共端与所述控制器3电连接。

ph电极41输出的是电压信号，采用运算放大器u1作为前端放大隔离电路，本实施例中运算放大器u1的型号为ad8663，ad8663是adi公司生产的专门供ph或orp传感器输入端使用的高输入阻抗运算放大器，其具有极高的输入阻抗。再者，由于ph电极41输出的是正负电压信号，而单片机内部的ad转换器只能采样0—3.3v的正电压。因此，采用运算放大器u2a设计了一个加法器，将ph电极41输出的电压信号抬升到正电平，采用运算放大器u2b设计了反向放大器，实现了电压信号的极性变换。本实施例中模拟通道没有做电压增益设计，放大倍数基本为1。电容c1采用高输入阻抗的瓷片电容，用于消除输入端干扰。ph检测电路4与控制器3内置的ad转换器电连接，实现模数转换。

优选的，所述ph电极41为型号为雷磁e-201-c的ph复合电极。

优选的，如图3所示，所述通讯定位电路5包括型号为sim868的sim控制芯片u1、sim卡u2以及型号为smf05c的选通控制器3u3；

所述sim控制芯片u1的txd1引脚以及rxd1引脚分别通过串口电平转换电路与所述控制器3电连接，所述串口电平转换电路与所述sim控制芯片u1的vdd_ext引脚电连接，所述sim控制芯片u1的gsm引脚与gsm天线51电连接，所述sim控制芯片u1的gps引脚与gps天线52电连接，并依次通过电感l1以及电阻r11接电源，所述sim控制芯片u1的vrtc引脚与电池bt1的正极电连接，所述电池bt1的负极接地，所述sim控制芯片u1的pwrkey引脚通过电阻r19接地；所述sim控制芯片u1的vbat引脚接电源，所述sim控制芯片u1的gnd引脚接地；

所述sim卡u2的sim_vcc引脚通过电容c4接地，所述sim卡u2的sim_vcc引脚与所述sim控制芯片u1的sim_vdd引脚电连接，所述sim卡u2的sim_vcc引脚与所述选通控制器3u3的k3引脚电连接；所述sim卡u2的sim_rst依次通过电阻r12以及电容c5接地，所述电阻r12与所述电容c5的公共端与所述sim控制芯片u1的sim_rst引脚电连接，所述sim卡u2的sim_rst引脚与所述选通控制器3u3的k4引脚电连接；所述sim卡u2的sim_clk依次通过电阻r13以及电容c6接地，所述电阻r13与所述电容c6的公共端与所述sim控制芯片u1的sim_clk引脚电连接，所述sim卡u2的sim_clk引脚与所述选通控制器3u3的k5引脚电连接；所述sim卡u2的sim_io引脚依次通过电阻r14以及电容c7接地，所述电阻r14与所述电容c7的公共端与所述sim控制芯片u1的sim_data引脚电连接，所述sim卡u2的sim_io引脚与所述选通控制器3u3的k2引脚电连接，所述sim控制芯片u1的sim_gnd引脚接地；所述选通控制器3u3的a引脚接地。

图3中同名引脚表示相互电连接。具体的，控制器3的txd引脚与sim控制芯片u1的rxd1引脚电连接，控制器3的rxd引脚与sim控制芯片u1的txd1引脚电连接，实现串口通信。当ph检测的电路的检测电压高于设定阈值时，控制器3通过串口发送指令给sim控制芯片u1，控制sim控制芯片u1采集定位信息，定位信息采集完成后，控制器3读取定位信息，并存储，完成定位过程。控制器3再次发送指令至sim控制芯片u1，控制sim控制芯片u1将定位信息发送至远程终端10，完成定位信息的发送过程。远程终端10可采用手机实现。

优选的，如图3所示，所述串口电平转换电路包括电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、三极管q1以及三极管q2；

所述控制器3的txd引脚与所述三极管q1的集电极电连接，所述三极管q1的发射极与所述sim控制芯片u1的txd1引脚电连接，所述三极管q1的发射极通过所述电阻r17与所述三极管q1的基极电连接，所述三极管q1的基极通过所述电阻r15与所述sim控制芯片u1的vdd_ext引脚电连接；所述控制器3的rxd引脚与所述三极管q2的发射极电连接，所述三极管q2的集电极与所述sim控制芯片u1的rxd1引脚电连接，所述三极管q2的集电极依次通过所述电阻r18以及所述电阻r16与所述三极管q2的基极电连接，所述电阻r18与所述电阻r16的公共端与所述sim控制芯片u1的vdd_ext引脚电连接。

优选的，所述控制器3为stm32系列单片机。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。