CN201368777Y - 自动监测受污染湖泊水温的温度测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种自动监测受污染湖泊水温的温度测量装置，它包括水密浮筒、GPS天线、GPRS天线、GPS模块、GPRS模块、高性能单片机***、免维护电池、多芯承重电缆、1－Wires(1线)总线式数字温度传感器和压力传感器等部件，其中GPS模块用于确定被测湖泊的位置信息，数字温度传感器用于测量湖水温度，GPRS模块则在高性能单片机***的控制下，按照一定的时间间隔将所测量湖水的多层温度数据及被测湖区的位置信息自动发送到岸上总控制站，从而实现受污染湖泊水温的自动监测。本实用新型改进了受污染湖泊水温的温度测量装置，实现了无人值守并可以准确地测量受污染湖泊的湖边较广范围内的高精度温度链，为防止蓝藻的爆发提供预警。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种将GPS(全球定位***)、GPRS(通用无线分组业务)和1-Wires(1线)总线式数字温度传感器用于测量湖水温度的装置，尤其用于受污染湖泊的水温测量。
背景技术
近年来，受污染的湖面常常爆发大面积蓝藻，给环湖周围人们的生产生活带来巨大的影响。湖泊合适的水温，是蓝藻爆发的原因之一。对受污染的湖泊的多点、多层水温进行长期监测，获得湖水的多点、多层温度值，可用于湖泊的污染监控和蓝藻爆发前的预警。常规的方法是用温度表人工定时到现场进行单点、单位置的温度测量。目前已有的技术是用数传机和模拟温度传感器构成的温度测量装置进行水温测量，但这种测量装置存在没有充分利用公共信道、功耗过高、电缆体积过大、测量区域固定、使用不便且无水域定位信息等缺陷，因而不能满足对多点、多区域湖泊的多层水温进行无人值守长期监测的要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种基于GPS、GPRS和1-Wires(1线)总线式数字温度传感器的温度测量装置，该装置能自动测量不同深度、不同位置区域的湖水、海水温度，并能自动将所测得的温度数据、深度数据和所测湖区位置数据利用成本低廉的公共无线信道发回来，为防止蓝藻的爆发提供预警信息。
本实用新型提供的自动监测湖水的温度检测装置，包括连接导线、内电缆、水密插座连接管、承重电缆内钢丝绳、铅坠、浮子，还包括圆柱形的水密浮筒、GPS天线、GPRS天线、GPS模块、GPRS模块、高性能单片机***、免维护电池、多芯承重电缆、1-Wires(1线)总线式数字温度传感器、压力传感器。
水密浮筒内装有一体化的GPS模块、GPRS模块、高性能单片机***及免维护电池，GPS模块、GPRS模块分别与高性能单片机***相连，电池提供工作电源。水密浮筒上端法兰盘的外侧装有GPS天线和GPRS天线，并通过水密浮筒法兰盘上的密封口分别与装在水密浮筒内的GPS模块和GPRS模块连接；
水密浮筒下端面圆心处焊接有一个圆柱状、有外螺纹的水密插座连接管。多芯承重电缆的一端与多芯插座焊接连接并进行硫化处理，多芯插座外圆表面设计有两道半圆形凹槽，凹槽内装有“O”形密封圈，经紧耦合后塞入到水密插座管内与水密浮筒桶内的多芯插头相连接，多芯插头与内电缆焊接连接，内电缆则与高性能单片机***连接。套在多芯承重电缆上的活动拧紧螺环与水密插座连接管螺纹连接，起到上拉紧固作用，防止多芯承重电缆与水密浮筒脱落。
在多芯承重电缆上，装有多个1-Wires(1线)总线式数字温度传感器和一个压力传感器。数字温度传感器可以均匀或者不均匀地布置，每个数字温度传感器与多芯承重电缆的三根导线焊接并用导热硅胶进行密封，内加护衬对芯线对数字温度传感器进行保护，表面采用橡胶低温敷设，数字温度传感器被保护在表面橡胶中；在多芯承重电缆的适当部位水密安装的压力传感器，用于实际湖、海深度的校正。
多芯承重电缆的另一端通过承重电缆内钢丝绳与铅坠或浮子相连，以达到测量不同深度水温的目的。
本实用新型利用1-Wires总线式数字温度传感器的结构优势，只需使用多芯承重电缆的三根导线即可焊接安装多个1-Wires总线式数字温度传感器，减少了使用模拟温度传感器的导线占用数量，减小了电缆的体积及重量；其次，利用GPS模块，可提供水密浮筒的定位信息，即使水密浮筒发生随机漂移，也可准确测定水密浮筒所在湖区的位置；第三，利用GPRS模块，可以在高性能单片机***的控制下，按照一定的时间间隔将所测量湖水多层温度数据及被测湖区的位置信息自动发送到岸上总控制站。
本实用新型的有益效果是：提供了一种基于GPS、GPRS和1-Wires总线式数字温度传感器的温度测量***，能用于测量湖水、海水不同深度、不同位置区域的温度，并自动将所测得的温度数据、深度数据及所测湖区位置数据利用成本低廉的公共无线信道进行传输与发送，实现了无人值守并可以准确地测量受污染湖泊的湖边较广范围内的高精度温度链，为防止蓝藻的爆发提供预警。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为水密浮筒内电路连接示意图；
图3为水密浮筒侧视图；
图4为测量装置剖面图；
图5为焊接有数字温度传感器及压力传感器的多芯承重电缆局部图。
图中：1.GPS天线，2.GPRS天线，3.内部连接导线，4.GPRS模块，5.GPS模块，6.水密浮筒，7.高性能单片机***，8.免维护电池，9.内电缆，10.水密插座连接管，11.多芯承重电缆，12.1-Wires总线式数字温度传感器，13.压力传感器，14.承重电缆内钢丝绳，15.铅坠，16.浮子，17.水密插座连接管外螺纹，18.“O”形密封圈，19.多芯承重电缆头，20.多芯插座，21.活动拧紧螺环，22.RS232串口，23.GPS模块天线接口，24.GPRS模块天线接口，25.RS232串口连接线，26.传感器接线插座，27.绝缘导线材料。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1：
如图1和图2所示，本实用新型的圆柱型水密浮筒6主要用于提供浮力及承载电子测量设备及免维护电池8。一体化的GPS模块5、GPRS模块4、高性能单片机***7及免维护电池8放置在圆柱型水密浮筒6中，高性能单片机***选取C8051F型号，水密浮筒6上端法兰盘的外侧安放GPS天线1和GPRS天线2并通过水密浮筒法兰盘上密封口分别与GPS模块5和GPRS模块5相连。
如图3和图4所示，水密浮筒6下端浸水处为焊接在水密浮筒上并与水密浮筒连通的一柱状水密插座连接管10，多芯承重电缆11的头部19与多芯插座20座焊接连接并进行硫化处理，多芯插座外圆表面的凹槽内装有“O”形密封圈18，经紧耦合后塞入到水密插座连接管并通过内电缆9与高性能单片机***7相连，活动拧紧螺环21与水密插座连接管10螺纹连接，起到上拉紧固作用，防止多芯承重电缆与水密浮筒脱落。
如图1和图5所示，多芯承重电缆11上装有多个1-Wires总线式数字温度传感器12和一个压力传感器13。1-Wires总线式数字温度传感器选取DS18B20数字温度传感器，可以均匀或者不均匀地布置在多芯承重电缆上，每个数字温度传感器与多芯承重电缆的三根导线焊接并用导热硅胶进行密封，内加护衬对芯线对数字温度传感器进行保护，表面采用XHF(有机硅)橡胶低温敷设，温度传感器被保护在表面橡胶中；压力传感器13水密安装在多芯承重电缆11的适当部位。
多芯承重电缆11的尾端通过承重电缆内钢丝绳14与铅坠15相连，以测量湖泊深层水温。
GPS模块5可提供水密浮筒的定位信息，因而也就知道了被测湖区的位置信息；GPRS模块4在高性能单片机***7的控制下，按照一定的时间间隔将所测量湖水多层温度数据及被测湖区的位置信息发送到岸上总控制站。另外，考虑到受水流及风力的影响，水密浮筒会漂移，由压力传感器13提供实际湖、海深度的校正。
实施例2：
如图1的虚线所示，其他部件及安装均与实施例一相同，只需将多芯承重电缆11的尾端与承重电缆内钢丝绳14相连的铅坠更换为浮子16，在浮子浮力的作用下，多芯承重电缆将浮于湖水浅表水区，安装于多芯承重电缆之上的数字温度传感器就能测量湖泊浅表水面的温度。
位置定位和温度数据、深度数据及所测湖区位置数据的发送与实施例一相同。
本实用新型除了应用于受污染湖泊的多层水温监测外，还可应用与湖、海的水声物理场考察中的声速测量。
Claims (5)
1.一种自动监测受污染湖泊水温的温度测量装置，包括：连接导线(3)、内电缆(9)、水密插座连接管(10)、承重电缆内钢丝绳(14)、铅坠(15)和浮子(16)，其特征是：还包括水密浮筒(6)、GPS天线(1)、GPRS天线(2)、GPS模块(5)、GPRS模块(4)、高性能单片机***(7)、免维护电池(8)、多芯承重电缆(11)、1-Wires(1线)总线式数字温度传感器(12)和压力传感器(13)，其中安装在水密浮筒(6)上端面外的GPS天线(1)、GPRS天线(2)分别与安装在水密浮筒(6)内的GPS模块(5)、GPRS模块(4)连接；水密浮筒(6)内一体化的GPS模块(5)、GPRS模块(4)、高性能单片机***(7)及免维护电池(8)与安装在水密浮筒(6)下端面外多芯承重电缆(11)上的1-Wires(1线)总线式数字温度传感器(12)和压力传感器(13)，通过水密插座连接管(10)连接。
2.按照权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于水密浮筒(6)内的GPS模块(5)、GPRS模块(4)、高性能单片机***(7)一体化集成，由免维护电池(8)提供工作电源。
3.按照权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于在多芯承重电缆(11)上，装有多个1-Wires(1线)总线式数字温度传感器(12)和一个压力传感器(13)；数字温度传感器可以均匀或者不均匀地布置，每个数字温度传感器与多芯承重电缆的三根导线焊接并用导热硅胶进行密封，内加护衬对芯线对数字温度传感器进行保护，表面采用橡胶低温敷设，数字温度传感器被保护在表面橡胶中；在多芯承重电缆的适当部位水密安装压力传感器。
4.按照权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于多芯承重电缆(11)的尾端通过承重电缆内钢丝绳(14)与铅坠(15)相连，以测量湖泊深层水温。
5.按照权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于多芯承重电缆(11)的尾端通过承重电缆内钢丝绳(14)与浮子(16)相连，以测量湖泊浅表水层水温。
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