水产养殖多参数在线检测仪以及多点多参数原位监测系统的制作方法

1.本发明涉及一种养殖检测领域，尤指一种水产养殖多参数在线检测仪以及多点多参数原位监测系统。


背景技术：

2.水产养殖中，水质的好坏直接关系到养殖物种的生长和发育,从而关系到水产养殖业的产量、质量和经济效益。其中，水温、溶解氧、ph、氨氮等是养殖水体的核心指标。随着水产养殖行业逐渐往自动化、智能化发展，陆续发展了这些指标的在线监测传感器，如溶解氧传感器、ph传感器等。然而实际应用中，传统单一指标的传感器已无法满足水产养殖的需求，通常需要同时获取多项指标的监测数据，以实现更准确、有效的决策判断。
3.目前，业内对这些核心水质指标的现有技术是这样的：
4.做法一，各水质指标的监测传感器，如溶解氧传感器、ph传感器以某种媒介固定在水中，分别通过线缆连接到养殖池塘岸边的仪表控制器，经过控制器端内置的通讯单元对外传输数据，如gprs、3/4g发送至远程终端，进行进一步分发，如手机端app、电脑端等。
5.做法二，各水质指标监测的传感器，如溶解氧传感器、ph传感器以某种媒介固定在水中，分别通过线缆连接至养殖池塘水面或岸边的数据采集设备，经数据采集设备内置的无线通信模块，如蓝牙、lora等方式，无线发送至本地的传输终端，再由本地的传输终端通过gprs、3/4g等发送至远程终端，进一步分发。这种做法的供电路径分别是，市电经数据采集设备再到传感器，养殖现场依然需要布线。
6.无法做法一还是做法二，都需要通过线缆直接或间接对传感器供电，尤其当一个养殖场需要多个养殖池塘同时监测或同一池塘更密集的监测点布放，接电布线不仅增加了现场改造的施工成本，也造成了不便。
7.其次，现有的水产养殖检测传感器，例如溶解氧传感器、ph传感器等，一般为分别单独设计，即每个传感器针对某一参数进行检测，再分别进行线缆连接等事宜，因此在同一养殖区域内，不同的检测参数的检测传感器设置，易使得该区域线路密集凌乱。因此有人尝试将多种传感器集成设计于一个模块，形成多传感器集成模块，然而，这样的设计往往产生这样的弊端，即，集成模块中若某个传感器出现故障，则需要把整个集成模块停止工作，取下进行维修和维护，甚至，某个传感器坏了，需要替换整个集成模块，因此维修、维护成本太高。
8.另一方面，养殖水体藻类生长旺盛，长期浸泡在水体的传感器表面容易被藻类或其他生物附着，直接影响传感器的检测性能，尤其光学原理类的传感器。但现有的两种做法，均未能实现传感器的自清洁功能。传感器需要人工定期打捞上岸，进行传感器外表附着物清理的清洁保养，但在水体成分复杂的养殖水体，或是在藻类繁殖旺盛的夏季，维护周期缩短，增加了维护工作量和维护成本，且频繁的维护也无法保证传感器的实时检测效果。虽然在其他水质监测领域，也有单根传感器通过内置或外挂的清洁刷组件联合使用实现清洁，但若每根传感器均自带清洁刷，则造成硬件成本的增加，不利于水产养殖大量推广使
用。


技术实现要素：

9.本发明的第一目的是开发一种可以实现多传感器集成、又可快速拆卸和组装单个传感器的养殖多参数在线检测仪；
10.本发明的第二目的是开发一种实现自带清洁功能的养殖多参数在线检测仪；
11.本发明的第三目的是开发一种可实现自供电和通信功能的养殖多参数在线检测仪；
12.本发明的第四目的是开发一种可实现全程无线通信的多点多参数原位监测系统。
13.为实现本发明的上述目的，本专利的方案为，一种水产养殖多参数在线检测仪，包括一浮体、一传感器探头组、一温度传感器、一电源模块以及一电路模块，所述传感器探头组包含至少两个传感器探头；所述浮体中部有一开口向上的型腔，型腔底部为一横向隔断，所述横向隔断穿设有与传感器探头数量一致的探头插槽，所述传感器探头组的每个传感器探头分别通过一探头接头密封地插接于对应的探头插槽内；所述电源模块、电路模块以及温度传感器皆设置于此型腔内，一上盖密封盖合于型腔的敞口；所述电源模块、温度传感器以及每个传感器探头分别与电路模块电连接且受控于电路模块，所述每个传感器探头通过探头接头与型腔内的电路模块实现电连接。
14.进一步，所述传感器探头中有一为清洗探头，所述清洗探头包括外筒、设于外筒内的电路板、与电路板电连的电机以及与电机连接的清洁刷件，所述清洁刷件设于外筒底部外端，且其刷头横向向上设置，所述电机与清洁刷件固定连接，且电机可受电路板控制带动清洁刷件转动，对周围的其他传感器探头底端部进行清洗。
15.进一步，所述清洗刷件的刷头设置为刷毛、橡胶块或是泡棉块。
16.进一步，所述浮体为圆形扁平状或半球状。
17.进一步，所述的电路模块为内部集成lora无线通信的控制通信电路模块。
18.进一步，所述每一个探头接头包含一组可相互拆卸和安装的接头母头和接头公头，所述接头母头安装于传感器探头非传感端部，接头公头密封地安装于探头插槽内并伸入型腔。
19.进一步，所述接头母头与传感器探头的非传感端部螺纹螺接，所述接头公头通过螺纹密封的螺接于探头插槽内，所述接头母头和接头公头之间通过螺纹螺接。
20.进一步，所述横向隔断具备一定厚度，使得其上穿设的探头插槽具备一定深度，所述探头插槽的形状与探头接头的外形相匹配，以保证传感器探头通过探头接头可稳定的插接于探头插槽内。
21.进一步，所述横向隔断穿设有一安装槽，所述温度传感器置于该安装槽内，安装槽底部设有温度传感器孔，温度传感器的感应部位从温度传感器孔处伸出。
22.进一步，所述电路模块上包含mcu主控及数据处理模块，所述mcu主控及数据处理模块上电连接若干个数据收发及控制模块，所述数据收发及控制模块数量与传感器探头数量一致，每个数据收发及控制模块分别连接有一探头接口，所述探头接口分别与对应的传感器探头的探头接头接通；所述mcu主控及数据处理模块进一步电连接一无线通讯收发模块；所述mcu主控及数据处理模块用于接收每个数据收发及控制模块以及温度传感器的数
据并通过无线通讯收发模块发送出去；所述每个数据收发及控制模块数量用于接收各自的传感器探头所采集的数据并传送给mcu主控及数据处理模块。
23.一种多点多参数原位监测系统，包括若干个上述任一项所述的水产养殖多参数在线检测仪，还包括本地控制器，所述本地控制器设有通信模块，所述通信模块用于接收每个水产养殖多参数在线检测仪的mcu主控及数据处理模块所发送出的数据信息，并且通过通信协议发送给远程平台。
24.进一步，所述远程平台进一步将相关数据信息通过其内的通信模块发送给客户端。
25.采用上述结构，本发明可直接布放在养殖水中，且由于多个传感器探头集成于一个检测仪上，实现了多参数在线监测；又由于每个传感器探头都是各自通过一探头接头连接于安装结构和电路模块的，因此可单独快速拔插其中单个传感器，一旦某个传感器探头出故障的时候，可以单独取下该传感器探头进行维护或是更替，避免了因为单个传感器探头损坏而需要替换或取下整个检测仪的情况，因此可节约大量成本；
26.由于本专利设置了清洗探头，清洗探头在依赖中心转轴转动时，其上的横向清洗头横向转动，顺势扫过围绕于清洗探头周围的各传感器探头，起到了清洗的作用，且由于本专利自带电源模块，意味着清洗探头可以通过电控实现自动清洗，有效的实现了无人、无线的情况下自动清洗和管理；延长维护周期，减少运维工作。本发明的传感器通过自带清洁刷有效减缓水体生物在传感器感应面上附着生长。
27.又由于该检测仪内置了控制通信电路模块，在配合自带的电源模块的情况下，保证了在无线情况下的实时通信，因此无需接电布线，也无需借助周围物体固定，可大大减少现场施工，降低改造成本。
28.相比于传统的养殖监测传感器通过控制器内置的通讯单元对外传输数据，一个传感器一张通讯卡，若要实现在大面积的养殖区域高密度布放监测传感器，通讯费用也是不小的开支。本发明在每个检测仪内部集成lora无线通信，一个养殖区域在岸边设有一本地控制器(lorawan主机)。各检测仪作为一个节点与岸边的本地控制器(lorawan主机)组网，通过本地控制器(lorawan主机)上的通信模块对外发送数据，因此全区域内可以只需一张通讯卡即可完成数据传输，大大降低了通讯费用。
附图说明
29.作为非限制性例子给出的具体说明更好地解释本发明包括什么以及其可被实施，此外，该说明参考附图，在附图中：
30.图1是本发明实施例爆炸分解示意图一；
31.图2是本发明实施例爆炸分解示意图二；
32.图3是本发明实施例组装示意图一；
33.图4是本发明实施例组装示意图二；
34.图5是本发明实施例俯视示意图；
35.图6是本发明实施例浮体剖视示意图；
36.图7是本发明实施例清洗探头剖面示意图；
37.图8是本发明实施例中接头母头和接头公头的展开示意图一；
38.图9是本发明实施例中接头母头和接头公头的展开示意图二以及接头母头的局部剖面图；
39.图10是本发明实施例中电路模块的模块方框示意图；
40.图11是本发明实施例中多点多参数原位监测系统的方框示意图。
具体实施方式
41.以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
42.如图1-10所示，一种水产养殖多参数在线检测仪1，包括一浮体11、一传感器探头组、一温度传感器123、一电源模块13以及一电路模块14，此实施例中，所述传感器探头组包含四个传感器探头，分别为溶解氧传感器探头121、ph传感器探头121、盐度传感器探头121和清洗探头125，所述浮体11中部有一开口向上的型腔111，型腔111底部为一横向隔断112，所述横向隔断112穿设有四个探头插槽113以及一安装槽114；所述浮体11为圆形扁平状，其横向面积较大，使得其放入水中(待检测水产养殖地)时浮力足够大，足以实现整体的漂浮效果。
43.所述四个传感器探头各自分别通过一探头接头124密封地插接于对应的探头插槽113内；所述每一个探头接头124包含一组可相互拆卸和安装的接头母头1241和接头公头1242，所述接头母头1241安装于传感器探头121非传感端部，接头公头1242密封地螺接于探头插槽113内并伸入型腔111，所述接头母头1241与传感器探头121的非传感端部螺纹螺接，所述接头公头1242通过螺纹密封的螺接于探头插槽113内，所述接头母头1241和接头公头1242之间通过螺纹螺接，如图9所示，接头母头1241顶部设有内腔，所述内腔的内壁设有内螺纹1245，所述接头公头1242端部设有外螺纹。如图8所示，所述接头母头1241在内腔位置设有四个弹性顶针槽1243，所述四个弹性顶针槽1243与传感器探头121内部的控制电路板实现顶靠，所述接头公头1242对应设有四个顶针(图中未画出)，所述接头母头1241和接头公头1242螺纹螺接后，四个顶针1244正好一一插入四个弹性顶针槽1243，实现信号连接。
44.如图6所示，所述横向隔断112具备一定厚度，使得其上穿设的探头插槽113具备一定深度，所述探头插槽113的形状与探头接头124的外形相匹配，此实施例中与接头母头1241和接头公头1242螺纹螺接在一起后的形状相匹配，横向隔断112足够的厚度，可以保证传感器探头121通过探头接头124可更加稳定的插接于探头插槽113内。
45.所述电源模块13、电路模块14以及温度传感器123皆设置于此型腔111内，一上盖15密封盖合于型腔111的敞口；所述温度传感器123置于安装槽114内，安装槽114底部设有温度传感器孔115，温度传感器123的感应部位从温度传感器孔115处伸出；
46.所述电源模块13、温度传感器123以及每个传感器探头121分别与电路模块14电连接且受控于电路模块14，所述每个传感器探头121通过探头接头124与型腔111内的电路模块14实现电连接；
47.所述的电路模块14为内部集成lora无线通信的控制通信电路模块；
48.如图7所示，所述清洗探头125包括外筒1251、设于外筒1251内的电路板1252、与电路板1252电连的电机1253以及与电机1253连接的清洁刷件1254，所述清洁刷件1254设于外筒1251底部外端，且其刷头1255横向向上设置，所述电机1253与清洁刷件1254固定连接，且电机1253可受电路板1252控制带动清洁刷件1254转动，对周围的其他传感器探头121底端
部122进行清洗。所述清洗刷件的刷头1255设置为刷毛、橡胶块或是泡棉块。
49.进一步，如图10所示，所述电路模块14上包含mcu主控及数据处理模块141，所述mcu主控及数据处理模块141上电连接四个数据收发及控制模块142，每个数据收发及控制模块142分别连接有一探头接口143，所述探头接口143分别与对应的传感器探头121的探头接头124接通；所述mcu主控及数据处理模块141进一步电连接一无线通讯收发模块144(本实施例中采用的是lora无线收发模块)；所述mcu主控及数据处理模块141用于接收每个数据收发及控制模块142以及温度传感器123的数据并通过无线通讯收发模块144发送出去；所述每个数据收发及控制模块142用于接收各自的传感器探头121所采集的数据并传送给mcu主控及数据处理模块141。
50.如图11所示，一种多点多参数原位监测系统，包括多个上述文中的水产养殖多参数在线检测仪1，另外还包括本地控制器2(本实施例中采用lorawan主机)，所述本地控制器2设有通信模块，所述通信模块用于接收每个水产养殖多参数在线检测仪1的mcu主控及数据处理模块141所发送出的数据信息，如图11中所示，采集了多种参数(包括参数1、参数2、参数3等)，本实施例中分别为溶解氧参数、ph值参数、盐度参数等，并且通过通信网络(3g\4g\5g等通信网络)发送给远程平台3，所述远程平台3进一步将相关数据信息通过其内的通信模块发送给客户端4，例如手机app。
51.由于浮体11的圆形扁平状设计，使其具备足够的浮力，浮体置入水中，其下方的传感器探头组插入水中(待检测水产养殖地)，而浮体型腔内的电源模块13、电路模块14则被有效的与水隔开，而其中的温度传感器123则通过温度传感器孔115延伸出的感应部位有效的进行水温的检测和反馈。
52.本专利可以同时在一个水产养殖区域设置多个水产养殖多参数在线检测仪，并同时向一个本地控制器发送监测数据，可以仅利用一个本地控制器实现大面积水产养殖场地的多种参数监测，大大节约了场景布线的成本以及通信成本，为本领域提供了很好的技术方案。
53.上述实施例和图示并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化和修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。