[发明专利]一种基于单片机采水器的控制方法

说明书

本发明公开一种基于单片机采水器的控制方法，涉及自动化与水利工程领域。该控制方法基于单片机采水器实现，单片机采水器包括采水器、拾音器、压力传感器、单片机控制器、震动发声器，电磁铁驱动装置以及电源模块。采用单片机作为控制单元，根据预设的深度信息以及压力传感器采集的数据，单片机控制继电器闭合，使得采水器动作和震动发声器发声，方便快捷的完成采水工作和工作状态的信息传递。本发明的有益效益是可以实现用户自定义水下深度的水样采集，同时可以根据携带信息的声音判断采集状态，方便快捷，避免了使用缆绳传递信息带来的不方便，适用于河流、湖泊与水库等水源地的水质样本采集。

技术领域

本发明属于自动化与水利工程技术领域，涉及一种基于单片机采水器的控制方法。

背景技术

随着工业的发展和社会的进步，环境污染问题日益严重，其中水污染问题体现更为明显。对水环境的监测，尤其是水源地水质保护与管理是实现安全用水、健康用水的根本所在。因此深入研究水源水库水质问题，对各种影响因素进行全面调查与监控，进而研究有针对性的水质管理对策是非常重要的。开展水质研究的第一步就是要获取代表性的水质样本，这也是水环境调查与监控的关键环节。

目前，尼斯金采样器，有机玻璃管采样器都是应用比较广泛的采样器。在采样时，需要人工下放采水器，通过对采水器缆绳进行测量，确定采集器到达的深度，这种方法存在以下不足：第一，通过测量缆绳，存在较大的误差，导致采样深度不准确，误差较大；第二，在采样过程中，可能受水流影响，在水流的作用下，采样瓶发生横向位移，导致缆绳发生倾斜，此时缆绳的长度不能代表采样地点的深度，导致采水误差的发生。部分采水器在到达预定采水深度后，需释放重锤，用来触发采水器闭合。由于水流作用，采水器发生的横向漂移，缆绳发生倾斜，导致采水器不能触发。泵吸式是另一种较为常用的水样采集方式，但在采样过程中，水体中的絮状物形态容易受到破坏，无法保证样本的原本状态，给后续的水体指标测定带来困难。工作时需要电机驱动，从重量和功耗方面来看，存在一定的不足。

随着科学技术的发展，各种自动采水器相继诞生。其中主要包括两类，一种为上位机在采样船上，下位机在水下密封罐中，两者用电缆连接，通过RS485等方式进行通信。另一种为自返回式的，由于水对电磁波的吸收，水下无线通信技术目前还不成熟，因此这种方式也是通过采样完成之后，采水器释放配重，利用自身浮力漂浮到水面，再利用无线定位装置进行寻找。这两种方法存在一定的不足之处：用电缆进行连接，不同的采样地点，深度不同，需要缆绳跟电缆两根绳子进行配合，容易发生绕线现象，操作不当还会导致电缆承重，发生电缆断裂。中国科学院海洋研究所于2006年申请的专利“一种可自动返回式采水器控制装置”,自返回式采水器避免了使用缆绳带来的不方便，同时也存在不足之处，即配重的释放不可循环导致采样成本大大增加，同时造成资源的浪费，甚至对水下环境的破坏。虽然不使用缆绳避免了植物根茎以及水体中的其他物品对缆绳的牵绊，但是一旦出现植物根茎对采水器本身的牵绊，以及采水器发生故障，配重不能释放的情况，就会导致采水器无法浮出水面，造成很大的损失。而且不适宜在水流流速较大的环境中使用，采水结束后进行采水器的寻找，都会增加采水工作量。

本发明专利受到“国家自然科学基金仪器基础专项-水源水库水质多维保真采样设备项目51327004”的资助。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于单片机采水器的控制方法，能够解决采样深度的精度问题与采水器动作的稳定性，实现定深自动采水，并能将采水信息有效的反馈到水面。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于单片机采水器的控制方法，该控制方法基于单片机采水器实现，单片机采水器包括水上拾音器部分、水下控制装置部分、水下采水器部分。水下控制装置部分用于到达指定深度控制水下采水器部分闭合，完成采水，并发出采水结束声音信号，水上拾音器部分用于接收水下声音信号。