專利名稱：太陽能智能凈水裝置自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種太陽能智能凈水裝置自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，我國水體富營養(yǎng)化問題日益嚴重，嚴重影響著人們的日常生活和經(jīng)濟發(fā)展。如何最大限度地提高水體中的溶解氧含量，提高水體的自凈能力，對于富營養(yǎng)化水體的凈化至關(guān)重要。目前常用的增氧凈化裝置包括深層曝氣增氧凈化裝置和葉輪式水循環(huán)增氧凈化裝置，深層曝氣增氧凈化裝置由放置于岸邊的壓縮機和水底的曝氣頭組成，雖然局部充氧效果好，但結(jié)構(gòu)較為復雜，效率低，并很難處理整個水體；而葉輪式水循環(huán)增氧凈化裝置在使用時必須通過電纜輸送電力，這樣不僅增加了電纜的成本投入，而且有限的電纜長度也限制了該裝置在水體中運動的范圍。因此，如何開發(fā)高效的防治技術(shù)和產(chǎn)品、減緩水環(huán)境 惡化進程、減少水體富營養(yǎng)化的危害并使水質(zhì)趨向好轉(zhuǎn)是目前迫切需要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、性能穩(wěn)定、操控方便且節(jié)能環(huán)保的太陽能智能凈水裝置自動控制系統(tǒng)。本實用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種太陽能智能凈水裝置自動控制系統(tǒng)，包括主控裝置和遙控器，主控裝置包括單片機控制模塊、太陽能電池板、MMPT電路、充放電控制器、蓄電池、電機、葉輪、溶解氧傳感器和RF模塊，單片機控制模塊與MPPT電路及充放電控制器相連接，太陽能電池板、MPPT電路和充放電控制器依次連接，蓄電池與充放電控制器相連接，充放電控制器與電機相連接并通過電機驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動；單片機控制模塊與溶解氧傳感器相連接用于對水體中的溶解氧進行檢測并根據(jù)溶解氧濃度自動控制電機啟停，單片機控制模塊與RF模塊相連接向遙控器傳遞系統(tǒng)實時參數(shù)并接收控制命令；所述的遙控器包括微處理器及與其相連接的RF模塊、鍵盤和液晶顯不屏。而且，所述的單片機控制模塊還連接一 GSM模塊并通過GSM通信網(wǎng)向監(jiān)控手機發(fā)送溶解氧參數(shù)并接受監(jiān)控手機的控制命令。而且，所述的微處理器還連接一 RS232接口，通過該RS232接口與上位機相連接傳送系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)并由進行系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)存儲。而且，所述的單片機控制模塊采用AVR微控制器；所述的RF模塊采用nRF905無線收發(fā)芯片；所述的MMPT電路采用SEPIC DC/DC變換電路；所述的充放電控制器采用專用控制芯片UC3906。本實用新型的優(yōu)點和積極效果是I、本控制系統(tǒng)以太陽能電池板作為主電源并以蓄電池作為備用電源，在晝間和晴天對系統(tǒng)供電并對蓄電池充電，在夜間和陰雨天采用蓄電池對系統(tǒng)供電，通過雙電源保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行，解決了某些區(qū)域無法供電或供電不方便的問題。2、本控制系統(tǒng)可以將系統(tǒng)運行的各項參數(shù)(包括電機參數(shù)、太陽能電池參數(shù)、蓄電池參數(shù)、水質(zhì)參數(shù)等)經(jīng)RF無線方式傳輸給遙控器上進行顯示，并通過遙控器鍵盤發(fā)出控制信息，控制電機的開啟和關(guān)閉，實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能；同時遙控器還可以通過RS232接口與上位機相連接，將各種參數(shù)或數(shù)據(jù)發(fā)給上位機進行實時數(shù)據(jù)存儲與處理。3、本控制系統(tǒng)還可以通過GSM網(wǎng)與監(jiān)控手機相連接，將溶解氧傳感器檢測的溶解氧參數(shù)發(fā)送到監(jiān)控手機上，監(jiān)控手機用戶通過GSM這一全球最大的無線通信網(wǎng)絡(luò)，無論身在何處，只需借助監(jiān)控手機便可隨時掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。4、本實用新型設(shè)計合理，采用太陽能電池和蓄電池雙電源供電，保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行；系統(tǒng)的各項參數(shù)能夠在遙控器的液晶顯示屏上顯示，便于隨時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)；電機的開啟和關(guān)閉由遙控器控制，操作方便；實現(xiàn)了節(jié)能高效增氧和抑制藍藻生長功能，系統(tǒng)利用太陽能供電減少了污染，符合國家節(jié)能減排的環(huán)保戰(zhàn)略。
圖I是本實用新型的系統(tǒng)連接示意圖；圖2是本實用新型的遙控器的電路方框圖；圖3是本實用新型的太陽能智能凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳述。一種太陽能智能凈水裝置自動控制系統(tǒng)，如圖I所示，包括主控裝置和遙控器，主控裝置安裝在太陽能智能凈水裝置內(nèi)，完成太陽能/蓄電池供電轉(zhuǎn)換、電機控制、溶解氧檢測以及與遙控器及監(jiān)控手機的通信功能，遙控器完成各種參數(shù)顯示、存儲及控制電機啟停等功能。下面分別對主控裝置和遙控器分別進行說明主控裝置包括單片機控制模塊、太陽能電池板、MMPT電路(最大功率點跟蹤電路)、充放電控制器、蓄電池、電機、葉輪、溶解氧傳感器、RF模塊和GSM模塊。主控裝置采用太陽能電池板作為主電源，在晝間和晴天對系統(tǒng)供電并對蓄電池充電，采用蓄電池作為備份電源在夜間和陰雨天對系統(tǒng)供電，在本實施例中，單片機控制模塊采用AVR微控制器;MMPT電路(最大功率點跟蹤電路)采用SEPIC DC/DC變換電路配合電導增量法實現(xiàn)太陽能電池最大功率點的智能跟蹤；充放電控制器采用專用控制芯片UC3906對蓄電池充放電進行控制。其具體連接方式為單片機控制模塊與MPPT電路及充放電控制器相連接，太陽能電池板、MPPT電路和充放電控制器依次連接，蓄電池與充放電控制器相連接，充放電控制器與電機相連接并通過電機驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動。單片機控制模塊通過MPPT電路實現(xiàn)最大功率點跟蹤，實現(xiàn)太陽能電池的最大功率輸出，單片機控制模塊能夠自動檢測太陽能電池的電壓，光照逐漸減弱時，太陽能電池的電壓開始逐漸下降，當?shù)陀谛铍姵仉妷簳r，切換為蓄電池對直流電機供電，當光照增強時，電壓回升，當檢測到電壓升高到一定電壓值時，自動轉(zhuǎn)換為太陽能電池供電，這時太陽能對直流電機供電同時又對蓄電池進行充電，太陽能電池板富余的電能通過蓄電池儲存起來，保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行。單片機控制模塊與溶解氧傳感器相連接用于對水體中的溶解氧進行檢測，并可以根據(jù)溶解氧濃度自動控制電機啟停，以節(jié)約能源，提高系統(tǒng)的使用壽命。單片機控制模塊與RF模塊相連接，該RF模塊采用nRF905無線收發(fā)芯片實現(xiàn)與遙控器的無線通信功能，其通過無線方式與遙控器相連接并將太陽能電池參數(shù)、蓄電池參數(shù)、電機參數(shù)、溶解氧參數(shù)等系統(tǒng)各項參數(shù)發(fā)送到遙控器上，在遙控器的液晶顯示屏上顯示。單片機控制模塊連接GSM模塊并通過GSM通信網(wǎng)與監(jiān)控手機相連接，單片機控制模塊將溶解氧傳感器檢測的溶解氧參數(shù)通過GSM模塊傳遞到監(jiān)控手機上，手機用戶能夠隨時了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，通過GSM這一全球最大的無線通信網(wǎng)絡(luò)，無論身在何處，只需借助監(jiān)控手機便可隨時掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。遙控器包括微處理器、RF模塊、鍵盤、液晶顯示屏及RS232接口，微處理器與RF模塊、鍵盤、液晶顯示屏及RS232接口相連接，該RF模塊采用nRF905無線收發(fā)芯片實現(xiàn)與主控裝置的通信功能，通過液晶顯示屏進行各項參數(shù)(包括電 機參數(shù)、太陽能電池參數(shù)、蓄電池參數(shù)、水質(zhì)參數(shù)等)的顯示，通過RS232與上位機相連接，并通過上位機軟件完成實時數(shù)據(jù)存儲與處理。主控裝置的開啟、關(guān)閉根據(jù)溶解氧傳感器測得溶解氧含量自動地、智能地控制夕卜，通過遙控器上的鍵盤向主控裝置發(fā)送各種控制信息實現(xiàn)對主控裝置的運行控制功能。本自動控制系統(tǒng)的主控裝置安裝在太陽能智能凈水裝置內(nèi)。如圖I所示，該太陽能智能凈水裝置的結(jié)構(gòu)為一浮艙結(jié)構(gòu)并放置在待凈化的水池內(nèi)，該裝置從上到下依次為太陽能電池板、密封頂蓋、主控裝置電路板、蓄電池、電機和葉輪。太陽能電池板固裝在密封頂蓋上設(shè)有的凹槽內(nèi)，密封頂蓋覆蓋在浮艙的上端，并將主控裝置的其他部分密封在浮艙的內(nèi)艙中，蓄電池安裝在內(nèi)艙的中部，電機安裝在內(nèi)艙的下部，葉輪安裝于內(nèi)艙的最底端并與電機相連，浮艙的外殼與內(nèi)艙之間的空隙組成水流通道。太陽能智能凈水裝置在工作時，利用太陽能電池板提供電源驅(qū)動直流電機帶動葉輪轉(zhuǎn)動，使底層水體通過喇叭管式的構(gòu)造以放射線形狀排放到水體表層，強化水體表面的氧氣向水體中傳遞，即破壞水體底部的厭氧層和水溫成層，又可以大幅度提高水體中的溶解氧含量；同時，太陽能智能凈水裝置的攪拌動力以系留浮標為中心自行作公轉(zhuǎn)運動，能解決固定式裝置產(chǎn)生的死水部分。水體底部和上部因攪拌而溶解氧增加，水體底部和上部因攪拌而水溫下降，進一步提高了水體的溶解氧，使好氧微生物復活而增加其分解有機物的能力，抑制重金屬鐵、錳的溶解以及磷的溶出，防止富營養(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生，同時，由于水下的藻類物質(zhì)被提升于表面，經(jīng)紫外光照射，還可以抑制藍藻的生長，有效地促使水環(huán)境自然凈化。需要強調(diào)的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
權(quán)利要求1.一種太陽能智能凈水裝置自動控制系統(tǒng)，其特征在于包括主控裝置和遙控器，主控裝置包括單片機控制模塊、太陽能電池板、MMPT電路、充放電控制器、蓄電池、電機、葉輪、溶解氧傳感器和RF模塊，單片機控制模塊與MPPT電路及充放電控制器相連接，太陽能電池板、MPPT電路和充放電控制器依次連接，蓄電池與充放電控制器相連接，充放電控制器與電機相連接并通過電機驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動；單片機控制模塊與溶解氧傳感器相連接用于對水體中的溶解氧進行檢測并根據(jù)溶解氧濃度自動控制電機啟停，單片機控制模塊與RF模塊相連接向遙控器傳遞系統(tǒng)實時參數(shù)并接收控制命令；所述的遙控器包括微處理器及與其相連接的RF模塊、鍵盤和液晶顯示屏。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能智能凈水裝置自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機控制模塊還連接一 GSM模塊并通過GSM通信網(wǎng)向監(jiān)控手機發(fā)送溶解氧參數(shù)并接受監(jiān)控手機的控制命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能智能凈水裝置自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器還連接一 RS232接口，通過該RS232接口與上位機相連接傳送系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)并由進行系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)存儲。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項所述的太陽能智能凈水裝置自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機控制模塊采用AVR微控制器；所述的RF模塊采用nRF905無線收發(fā)芯片；所述的MMPT電路采用SEPIC DC/DC變換電路；所述的充放電控制器采用專用控制芯片UC3906。
專利摘要本實用新型涉及一種太陽能智能凈水裝置自動控制系統(tǒng)，其主要技術(shù)特點是包括主控裝置和遙控器，主控裝置包括單片機控制模塊、太陽能電池板、MMPT電路、充放電控制器、蓄電池、電機、葉輪、溶解氧傳感器和RF模塊，單片機控制模塊與MPPT電路及充放電控制器相連接，太陽能電池板、MPPT電路和充放電控制器依次連接，蓄電池與充放電控制器相連接，充放電控制器與電機相連接并通過電機驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動；單片機控制模塊與溶解氧傳感器、RF模塊相連接；所述的遙控器包括微處理器及與其相連接的RF模塊、鍵盤和液晶顯示屏。本實用新型設(shè)計合理，采用太陽能電池和蓄電池雙電源供電，具有運行穩(wěn)定、操控方便、節(jié)能環(huán)保等特點。
文檔編號G05B19/042GK202632025SQ20122029722
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者王昶, 段英宏, 南忠良 申請人:天津科技大學