一種充氣式圍油欄自動監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子信息領域，特別是涉及一種無線多傳感器充氣式圍油欄自動檢測系統。
【背景技術】
[0002]現如今，海洋環境保護的關注度日益受到人們的重視，其中溢油污染更是已經成為全球海洋、湖泊污染中倍受關注的焦點之一。因此，對于加強水面溢油事故的預防和溢油后處理關注方面的研宄就顯得尤為重要，在目前，水面溢油處理使用的最常用、最普通的解決方法就是使用圍油欄，一旦水面發生溢油的事故，圍油欄就可以有效控制油體的擴散、侵入，可以有效減小溢油的面積，是配合回收溢油的有力器材，對保護環境和水生態造成的影響起到了至關重要的作用；但是，現如今普通使用的圍油欄因其工作環境的惡劣、且終日侵泡于水中和長期受到日光的直射容易被腐蝕、產生老化，另外，由于其放置于水中，故容易遭受船體和水中雜物的撞碰等情況，這樣就容易發生圍油欄氣室內填充的空氣泄露，而導致其浮力變小，使圍油欄受到風、浪、水流和波浪的共同作用而發生變形；導致原本被圍困在圍油欄內的溢油容易從圍油欄的上部或者底部逃逸，容易造成攔油失效而形成二次污染。
[0003]目前，布置圍油欄較常見的方法是在陸地平鋪圍油欄后啟動充吸氣機，將充氣頭安裝于圍油欄的氣閥座上給氣室充氣，待氣室充滿氣后，將圍油欄拖頭的漂浮及拖繩放下水，同時用人工拖動圍油欄，將充好氣的圍油欄放入水中，但其問題在于:充好氣后的圍油欄在使用過程中可能會出現漏氣現象，導致前述圍油失效的情況出現。一旦出現這種情況，需要拉回圍油欄，逐個檢查，對漏氣的圍油欄單體氣室充氣；然后再重新圍油。現有技術中也沒有一種能夠實時自動檢測圍油欄氣室內所含空氣分量的裝置，這樣，如何研制出一種具有高性能、可以自動檢測圍油欄氣室內所含空氣分量的裝置就成為目前迫切需要解決的主要問題了。

【發明內容】

[0004]本發明針對以上問題，提供了一種在圍油作業過程中確保各圍油欄單體的浮力值，避免因單個或少量圍油欄單體浮力不足，形成木桶效應，導致圍油失效的充氣式圍油欄自動監控系統。
[0005]本發明的技術方案包括圍油欄和巡弋船，所述圍油欄由若干個圍油欄單體串接而成，圍油欄單體設有處于上部的氣室、處于下部裙帶下沿的配重，在氣室上設有充氣閥門；
在各所述圍油欄單體上設有信息發送器節點；
在所述巡弋船上設有氣源、監控主機和協調器節點；所述協調器節點連接監控主機；所述信息發送器節點采集圍油欄單體的位置信息和氣壓信息，并將所述位置信息和氣壓信息傳輸給協調器節點。
[0006]所述信息發送器節點包括電源模塊、數據采集模塊、調理電路模塊和無線發送模塊；
所述電源模塊包括輸出電路一、輸出電路二和輸出電路三；
所述數據采集模塊包括液位變送器和氣壓傳感器；所述液位變送器設置于所述配重上，所述氣壓傳感器設置于每個氣室上的充氣閥門處；
所述無線發送模塊包括微處理模塊和A/D模塊，
所述輸出電路一的輸入端連接動力源，所述輸出電路一的輸出端分別連接所述輸出電路二、輸出電路三和調理電路模塊，所述輸出電路二的輸出端連接所述數據采集模塊的輸入端，所述輸出電路三的輸出端連接所述無線發送模塊的輸入端，所述數據采集模塊連接所述調理電路模塊，所述調理電路模塊連接所述無線發送模塊。
[0007]所述協調器節點包括協調器電源模塊、Zigbee模塊和串行通訊電路；
所述協調器電源模塊包括電源適配器和電路四，所述Zigbee模塊連接天線；
所述電源適配器連接所述電路四的輸入端，所述電路四的輸出端連接Zigbee模塊，所述Zigbee模塊的輸出端連接所述串行通訊電路，所述串行通訊電路的輸出端連接監控主機。
[0008]在所述輸出電路一與動力源之間還設有電池保護電路，所述電池保護電路的的輸入端、輸出端分別與動力源、輸出電路一連接。
[0009]所述調理電路模塊包括MOS開關電路、基準電壓電路和濾波放大電路；
MOS開關電路的輸入端接輸出電路二、輸出端接液位變送器和氣壓傳感器的電源端； 基準電壓電路的輸入端接輸出電路一，輸出端接濾波放大電路的基準電壓端；
濾波放大電路輸入端接液位變送器和氣壓傳感器的信息輸出端、輸出端接無線發送模塊的A/D模塊輸入引腳。
[0010]所述信息發送器節點的內、外表面都設有防水涂塑層。
[0011]本發明的工作原理是:氣壓傳感器安裝在圍油欄每個獨立氣室充氣閥門處，實時測量氣室內氣體的壓力值；液位變送器設置于圍油欄裙帶的配重上；根據圍油欄沉浮測量出液位值，每隔一段時間完成一次對圍油欄氣室內氣體壓力和液位數據的采集和發送；如果圍油欄氣室出現氣體不足，氣壓傳感器檢測到氣壓數據和氣室地址信息，液位變送器檢測到圍油欄液位數據，經調理電路模塊和無線發送模塊預處理后的數據通過ZigBee無線傳輸技術輸送至協調器節點，協調器節點接收信息發送器節點發送過來的監測數據和氣室地址信息并發送給監控主機；監控主機如監測到圍油欄漏氣現象，發出警報并顯示漏氣氣室地址信息；由巡弋船給圍油欄補充氣體，保證壓力穩定。
[0012]本發明基于ZigBee通信(ZigBee通信與藍牙相類似，是一種新興的短距離無線通信技術，用于傳感控制應用)的多傳感器自動檢測裝置，可以實時采集氣室內氣壓值和液位傳感器的數據，并將采集到的數據參數最終發送監控主機，進而由巡弋船快速到達漏氣點進行補氣，無需人工將圍油欄拖至陸地再行補氣。本發明結構合理、方便實用、安全可靠、效率高、實時等優點，并解決了給圍油欄時充氣時必須先將圍油欄拖上陸地而帶來的不便的問題；節省大量時間，減小經濟支出。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的圍油欄結構示意圖； 圖2為本發明的系統結構示意圖；
圖3為本發明的信息發送器節點的結構示意圖；
圖4為本發明的協調器節點的結構示意圖；
圖5為本發明調理電路模塊中MOS開關電路的電路圖；
圖6是本發明調理電路模塊中基準電壓電路的電路圖；
圖7是本發明調理電路模塊中濾波放大電路的電路圖；
圖8為本發明的協調器Zigbee模塊的的電路示意圖；
圖中I是圍油欄，2是氣室，3是配重，4是充氣閥門，5是巡弋船；6是信息發送器節點；7是協調器節點；8是可控精密穩壓源；9是分壓放大電路；10是低通濾波器，11是放大電路
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【具體實施方式】
[0014]如圖1-6所述，包括圍油欄I和巡弋船5，所述圍油欄I由若干個圍油欄I單體串接而成，圍油欄I單體設有處于上部的氣室2、處于下部裙帶下沿的配重3，在氣室3上設有充氣閥門4 ；
在各所述圍油欄I單體上設有信息發送器節點6 ;所述信息發送器節點6包括電源模塊、數據采集模塊、調理電路模塊和無線發送模塊；
所述電源模塊包括輸出電路一、輸出電路二和輸出電路三；
所述數據采集模塊包括液位變送器和氣壓傳感器；所述液位變送器設置于所述配重，所述氣壓傳感器設置于每個獨立的充氣閥門處；
所述無線發送模塊包括微處理模塊和A/D模塊，
所述輸出電路一的輸入端連接動力源，所述輸出電路一的輸出端分別連接所述輸出電路二、輸出電路三和調理電路模塊，所述輸出電路二的輸出端連接所述數據采集模塊的輸入端，所述輸出電路三的輸出端連接所述無線發送模塊的輸入端，所述數據采集模塊連接所述調理電路模塊，所述調理電路模塊連接所述無線發送模塊，
所述動力源優選為鋰電池，鋰電池的優點:一、電壓高，遠高于鎳鎘和鎳氫電池的電壓；二、容量密度大；三、荷電保持能力強:在放置很長時間后其容量損失小；四、壽命長:正常使用其循環壽命可達500次以上，不需要頻繁的更換電池；五、沒有記憶效應，使用方便。所述動力源電池當然可以選用其他電池；所述輸出電路一般優選電壓5V的LTC3543芯片，所述輸出電路二一般優選電壓為24V的AP3012芯片，所述輸出電路三一般優選電壓3.3V的AS1117芯片；所述無線發送模塊優選采用JN5148芯片，所述數據采集模塊優選采用AP3012芯片；所述氣壓傳感器的型號優選為MIK-300，所述液位變送器的型號優選為MIK-P260 ；動力源與輸出電路一相連，將變化的輸入電壓轉換成穩定的5V電壓輸出。5V電壓有三路輸出，一路直接給調理電路模塊供電，一路接輸出電路二，給數據采集模塊供電，一路接輸出電路三，給無線發送模塊供電。
[0015]在所述巡弋船上設有氣源、監控主機和協調器節點7 ;
所述協調器節點7連接監控主機；
所述協調器節點7包括協調器電源模塊、Zigbee模塊、串行通訊電路；所述Zigbee模塊中的Zigbee是一種基于標準的遠程監控、控制和傳感器網絡應用技術。為滿足人們對支持低數據速率、低功耗、安全性和可靠性，而且經濟高效的標準型無線網絡解決方案的需求，Zigbee標準應運而生。核心市場是消費類電子產品、能源管理和效率、醫療保健、家庭自動化、電信服務、樓宇自動化以及工業自動化；圍繞Zigbee芯片技術推出的外圍電路，稱之為“Zigbee模塊”，常見的Zigbee模塊都是遵循IEEE802.15.4的國際標準，并且運行在2.4GHZ的頻段上；
所述協調器電源模塊包括電源適配器和電路四，所述Zigbee模塊連接天線；
所述電源適配器連接所述電路四的輸入端，所述電路四的輸出端連接Zigbee模塊，所述Zigbee模塊的輸出端連接所述串行通訊電路，所述串行通訊電路的輸出端連接監控主機；
所述協調器電源模塊優選采用ASMl 1