[发明专利]用于防污水偷排的PH值监测WSN节点装置及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感网络监测技术，具体是用于防污水偷排的PH值监测的WSN（无线传感网络）节点装置。

背景技术

目前，有污水排放企业为减少投资成本，对所产生的工业污水并不严格按照国家的排放标准先进行有效治理再排放，而是选择了在深夜或者凌晨时段悄悄地排放不达标的污水，排放的时间可能是间断性的，或排放持续时间不很长，使监测水质的管理人员不能及时监测到，为此，监管人员也只能相应地在夜间进行抽查和巡逻，但这样做不仅需要耗费大量的人力、物力而且还经常会漏查，其工作效率很低。

在水环境监测中，一般采用人工采样、实验室分析的方法进行监测，但这些监测方法无法有效地针对偷排现象，而采用由远程监测中心和若干个监测子站组成的水环境自动监测系统，需要预先铺设电缆和建立多个子站，系统成本高、监测水域范围有限、易对监测区域造成破坏，因此，如何有效地监测水质，并能够获取污水排放企业偷排污水的证据，成为目前水污染监测领域急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有污水偷排企业不定期的瞬时排放污水，导致监管人员无法有针对性地监测的现象，提供一种用于防污水偷排的PH值监测的WSN节点装置及监测方法，能对企业排污口的目标水域进行随机实时监测，使得监管人员完全可以在不在现场的情况下获取实时的问题水质样品，并且可以很方便地带回去对水样做进一步详细的检测，提高监测效率，有效防止污水偷排。

为达到上述目的，本发明用于防污水偷排的PH值监测的WSN节点装置采用的技术方案是：包括一个密封漂浮在水中的浮球和与浮球底部固定连接在一起并浸没在水下的方形壳体，所述浮球具有相互扣合在一起的上半球盖和下半球盖，上半球盖内固定设有天线支架台和通信天线，通信天线连接在天线支架台上部并靠近上半球盖的顶部，在天线支架台上设置充电接口及电源开关；在下半球盖内部的底部固定有电路板，所述方形壳体内部设置PH值传感器，在天线支架台和电路板之间、电路板和PH值传感器之间均连接走线槽；所述方形壳体内的底部有蓄水仓，蓄水仓上部一侧有进水仓，进水仓与蓄水仓之间设置磁铁阀门，进水仓一侧是敞开的进水窗口；PH值传感器上端密封在走线槽内部，PH值传感器下端伸入并悬空在进水仓内；蓄水仓的底部设有排水口；所述方形壳体内的上部有固定在方形壳体内壁上的电磁铁支架，电磁铁支架上支撑有电磁铁，弹簧上端固定连接电磁铁支架，弹簧下端连接位于电磁铁正下方的磁铁阀门；所述充电接口及电源开关、通信天线、电磁铁线圈、PH值传感器均通过电路线电连接电路板，电路线均排在走线槽内；电路板上集成有蓄电池和各个模块，电源模块分别连接蓄电池、无线通信模块、MCU处理模块和控制开关，蓄电池连接充电电路，MCU处理模块分别连接控制开关、前置处理模块、无线通信模块和充电接口及电源开关，无线通信模块连接所述通信天线，控制开关连接所述电磁铁，前置处理模块连接所述PH值传感器，充电电路连接所述充电接口及电源开关。

本发明用于防污水偷排的PH值监测的WSN节点装置的PH值监测方法采用的技术方案是：打开充电接口及电源开关，PH值传感器通过电路板将进水仓内的待测水样的PH值转换送给MCU处理模块，MCU处理模块自动运算得出当前水质的实际PH值，并将该实际PH值送给无线通信模块再通过通信天线发射，同时MCU将该实际PH值与报警阈值作比较，如果实际PH值达到报警的阈值，MCU处理模块通过控制开关电路给电磁铁8通电，电磁铁吸引磁铁阀门向上移动，使进水仓里的水流入蓄水仓，完成PH值异常时水质的取样；取样完毕后关闭控制开关，电磁铁失去磁力，弹簧使磁铁阀门向下返回，完成PH值监测。

本发明与已有方法和技术相比，具有如下优点：

1、本发明安装了一个简易有效的电磁阀门，当目标水域的PH值一旦达到异常的报警阈值，能自动打开阀门收集问题水质的样品，可以自动获取异常时的水样。由于一些无良企业往往是在人们熟睡的时候不定期的排出污水，且排污的持续时间未必很长，给监管人员的工作制造了非常大的麻烦，正是针对该问题的解决，提供了自动收集依据的措施，给监督人员执法提供了有效的依据，大大提高了监管人员的工作效率。 

2、本发明采用WSN技术，网络化、智能化强，减少了人力的成本，又减少了布线等的麻烦，且具有很强的实时性。监管人员可以实时记录目标水域的PH瞬时值以及当出现异常时的时间记录等有用信息。

3、本发明采用蓄电仓供电，并且提供了友好的充电接口，当不使用设备的时候，只需要打开上盖并插上电源，就可以方便的给蓄电仓充电，有效保证了装置的工作时间，具备更强的续航能力。