一种小型泳池水环境监测控制装置的制作方法

本实用新型涉及在线监测技术领域，尤其涉及一种小型泳池水环境监测控制装置。

背景技术：

游泳是一种效果良好的运动方式，游泳对心血管系统的改善有相当重要的作用。冷水的刺激通过热量调节作用与新陈代谢能促进血液循环；此外游泳时水的压力和阻力还对心脏和血液的循环起到特殊的作用。还可以有效的提高心肺功能，同时可以增强耐力和提高肺活量。当然直接可以影响到一个人体的抵抗力的提高。在游泳的时候，游泳消耗的能量非常大，这是由于游泳的时候阻力远远大于空气，在水中，每走一步都要用比较多的力气，所以游泳的确可以消耗较多能量，所以也是较为理想的减肥方式，使身体得到全面、匀称、协调的发展，使肌肉线条流畅。由于水中有浮力作用，运动时可以减少骨骼的冲击，降低劳损率，因此也是病人做康复运动的极佳方式，近年来游泳这类集休闲、娱乐、健身、康复等多功能的运动方式受到越来越多的推广。

随着人们物质文化水平和国民健康意识的提高，游泳池已成为非常普及的设施。但是，这类泳池因运营费用较高，卫生情况往往不乐观，水质无法保证。根据卫生监督部门的调查，国内很多游泳池的水环境不容乐观，尤其是公共游泳池，存在问题就更加突出。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种小型泳池水环境监测控制装置，一方面可以检测感知泳池的水环境同时与卫生监管部门联网并向其定期提供监测对象的数据报告；另一方面可以根据设定的目标通过控制泳池水循环的流量、速度以及添加物来控制水体的质量和温度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供了一种小型泳池水环境监测控制装置，包括微处理器、A/D转换装置、上位机、传感器检测单元、矩阵键盘、显示器、声光报警装置、驱动电路、循环泵以及GPRS模块，所述的微处理器分别与A/D转换装置、上位机、传感器检测单元、矩阵键盘、显示器、声光报警装置和驱动电路相连接，所述的驱动电路还与循环泵相连接，所述的GPRS模块与上位机相连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的传感器检测单元包括pH传感器、浊度传感器和温度传感器，所述的浊度传感器和温度传感器均通过A/D转换装置与微处理器相连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的循环泵包括水泵和电磁阀。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的微处理器采用集成电路控制芯片。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的矩阵键盘采用4个独立的键盘按键。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的显示器采用液晶显示器，显示中文、英文和数字。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的小型泳池水环境监测控制装置，一方面可以检测感知泳池的水环境同时与卫生监管部门联网并向其定期提供监测对象的数据报告；另一方面可以根据设定的目标通过控制泳池水循环的流量、速度以及添加物来控制水体的质量和温度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1 是本实用新型小型泳池水环境监测控制装置的一较佳实施例的结构框图；

图2是电源电路；

图3是控制系统电路；

图4是PH和浊度检测电路；

图5是温度检测电路；

图6是显示电路；

图7是光耦开关电路；

图8是声光报警电路；

图9是循环泵驱动电路。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例包括：

一种小型泳池水环境监测控制装置，包括微处理器、A/D转换装置、上位机、传感器检测单元、矩阵键盘、显示器、声光报警装置、驱动电路、循环泵以及GPRS模块，所述的微处理器分别与A/D转换装置、上位机、传感器检测单元、矩阵键盘、显示器、声光报警装置和驱动电路相连接，所述的驱动电路还与循环泵相连接，所述的GPRS模块与上位机相连接。

上述中，所述的传感器检测单元包括pH传感器、浊度传感器和温度传感器，所述的浊度传感器和温度传感器均通过A/D转换装置与微处理器相连接。

本实施例中，所述的微处理器采用集成电路控制芯片；所述的循环泵包括水泵和电磁阀；所述的矩阵键盘采用4个独立的键盘按键；所述的显示器采用液晶显示器，显示中文、英文和数字。

结合图2至图9所示，小型泳池水环境监测控制装置的硬件电路，由电源、1个控制芯片、4个键盘按键、1个A/D转换模块、3个传感器、1组液晶屏、2个继电器、5个光耦开关、1个声光报警模块（含1个晶体管驱动放大电路）、1个GPRS模块、7个晶体管驱动放大电路模块和多个电阻、电容等组成。

下表为集成电路控制芯片U1的引脚配置：

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如图3所示，集成电路控制芯片U1其P0口的所有脚接液晶屏的7-14脚，另外P2口的4、5、6脚也接在显示器的4、5、6脚，这样由P0口和P2口共同控制数据的显示。P1口的0、1、2、3脚分别接在四个独立按键的引脚上，4、5、6脚接三个传感器，其中4脚用于温度检测，5、6脚共同用于浊度和PH检测，7脚接声光报警电路。P2口的0、1脚接电机驱动电路，驱动循环泵的运行。P2口的2、3脚和P3口的2、3、4脚接光耦开关电路，控制光耦的通断。P3口的的0、1用于与上位机进行串行通信，7脚接在温度检测电路中。

如图4所示，A/D转换芯片U9功能是将浊度传感器ZD和PH传感器PH输出的模拟信号转换成数字信号，从而直接获得水体参数。系统中将浊度传感器接在A/D转换芯片的四路模拟输入的第一路输入端AIN0，PH传感器接在第二路输入端AIN1，两路输入端外接排针方便传感器的连接，输出端与电源之间还串有3个10K的电阻，控制芯片的I²C的总线SCL、SDA接入输出端读出芯片转换的结果。

如图5所示，温度传感器UT1/UT2有三个引脚，DQ为数字信号输入/输出端，VCC和GND为接地端和电压端，VCC端和DQ端串有一个10K的电阻。控制芯片的P1.4和P3.7引脚分别接在两个传感器的DQ引脚上，输入温度的数字信号。

四个独立按键一端接电压VCC，另一端分别接在集成电路控制芯片P1口的0、1、2、3脚。通过按键功能可以进行系统中的各个环境因子阈值的修改。S1为功能键，选择是正常工作模式还是进入参数修改模式；S2是选择键，在功能件按下，进入参数修改模式后，通过S2按下不同的次数移动液晶的光标来选择需要修改的参数；S3是增加键；S4是减少键。

系统的显示电路显示装置控制的水体参数和报警的信息。显示屏可显示中文，英文和数字的显示，由此可以看出当前泳池池中水质的具体情况，以实现人机交互界面的作用。显示屏除了连接电压端和接地端外，由P2口和P0口共同控制。

集成电路控制芯片U1通过P1口的2、3引脚与上位机的串口连接实现装置与上位机之间的通信。连接时需将RXD与TXD反接，即控制芯片的RXD接上位机的TXD，控制芯片的TXD接上位机的RXD。再通过上位机控制的GPRS模块就可实现与卫生系统的互联，定期向其传输采集到的数据。

如图8所示，声光报警器一端接P1口的7引脚，另一端通过电阻、二极管、晶体三极管连接电压端VCC。当水池的环境参数异常或者遇到异常情况（维修，漏水等）系统就会发出声光报警。

集成电路控制芯片P2口的0、1引脚接循环水泵驱动电路，系统通过控制芯片管理继电器通断从而控制水泵端的控制器，实现控制电机的目的。继电器不工作时，电机的零火线都处在断开状态，电路也更加安全。两个循环水泵驱动电路分别控制两个水泵从泳池中抽出底层水或放水到泳池表层。

集成电路控制芯片P2口的2、3引脚和P3口的2、3、4引脚接光耦开关电路，每个光耦开关都有一个隔离电磁阀，隔离后由三极管放大进水阀端电流控制进水阀的通断，分别控制冷热水（P2口的2、3引脚控制）、絮凝剂（P3口的2引脚）、酸碱液（P3口的3、4引脚）的投放。

本实例的工作原理如下：

整个监控装置系统分为实时监测和水质处理两个阶段，实时监测阶段，水环境正常，系统中只有传感器、GPRS模块和控制芯片工作，系统监控的各项水质数据都可以在液晶显示器中看出并将采集到的数据定期向卫生系统传输；水质环境在需调控的范围时候，系统进入水质处理阶段恢复水质，同时产生声光报警，提醒使用者和管理人员。

具体工作流程：

1、系统首先工作在实时监测阶段，通过控制芯片读出的各个传感器的示数，实时监控泳池的水环境值；

2、当泳池的水环境未超出正常的波动范围时，系统继续工作在实时监测阶段；

3、当泳池的水环境超出正常的波动范围时，系统中的控制芯片控制循环泵定量地抽取泳池底部的水，经过处理池的水质处理后，从泳池上端输回至泳池中，这样循环工作，直到泳池的水环境各项指标在健康的范围后进入实时监测阶段；

4、系统的各项数值均可以通过程序预设或者利用保留的独立键盘输入更改。

本实用新型的小型泳池水环境监测控制装置与现有技术相比具有如下优点：

1）监测感知泳池的水环境，包括温度、浊度、pH值，并在液晶屏显示；

2）利用GPRS模块与卫生监督系统互联，实现数据的采集和传输；

3）根据设定的目标控制泳池水循环的流量、速度、温度；

4）实现在微处理器控制下的泳池中的温度、pH值和浊度的自动调节功能；

5）当泳池水出现异常时会产生声光报警提醒使用者和管理人员；

6）系统的各项数值均可通过程序预设或利用保留的独立键盘输入更改；

7）系统结合了数字PID原理、PWM电机控制原理等实现以上各功能。

综上所述，本实用新型的小型泳池水环境监测控制装置，一方面可以检测感知泳池的水环境同时与卫生监管部门联网并向其定期提供监测对象的数据报告；另一方面可以根据设定的目标通过控制泳池水循环的流量、速度以及添加物来控制水体的质量和温度。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。