申请日2016.08.03
公开(公告)日2016.11.16
IPC分类号G05B19/042; G01N27/26
摘要
本发明涉及一种污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，属于电子技术领域。本发明发电电路模块分别与螺旋桨、蓄电池相连，单片机控制模块分别与蓄电池、警报电路模块、定时电路模块、电控阀门Ⅰ、检测电路模块、抽气电路模块、电控阀门Ⅱ、电控阀门Ⅲ和料箱控制电路模块相连，污水管道连接检测箱;检测电路模块分别连接检测箱、锌块，通过阳极伏安法电解锌块产生电流信号;料箱控制电路模块分别与容器箱、液位传感器连接，液位传感器检测容器箱内的溶液的液位变化，并发送信号到料箱控制电路模块处。本发明通过合理的构成及其连接使其可以有效地实现砷离子超标时的检测、警报和综合处理。
权利要求书
1.一种污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，其特征在于：包括螺旋桨(1)、发电电路模块(2)、蓄电池(3)、警报电路模块(4)、单片机控制模块(5)、定时电路模块(6)、检测箱(7)、电控阀门Ⅰ(8)、锌块(9)、检测电路模块(10)、抽气电路模块(11)、污水管道(12)、电控阀门Ⅱ(13)、容器箱(14)、电控阀门Ⅲ(15)、液位传感器(16)、料箱控制电路模块(17);
其中发电电路模块(2)分别与螺旋桨(1)、蓄电池(3)相连，单片机控制模块(5)分别与蓄电池(3)、警报电路模块(4)、定时电路模块(6)、电控阀门Ⅰ(8)、检测电路模块(10)、抽气电路模块(11)、电控阀门Ⅱ(13)、电控阀门Ⅲ(15)和料箱控制电路模块(17)相连，污水管道(12)连接检测箱(7);检测电路模块(10)分别连接检测箱(7)、锌块(9)，通过阳极伏安法电解锌块(9)产生电流信号;料箱控制电路模块(17)分别与容器箱(14)、液位传感器(16)连接，液位传感器(16)检测容器箱(14)内的溶液的液位变化，并发送信号到料箱控制电路模块(17)处。
2.根据权利要求1所述的污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，其特征在于：所述警报电路模块(4)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、放大器Fa1、电容C1、电容C2、喇叭V2、NE555芯片;其中电阻R1、R2的一端与单片机控制模块(5)接口相连，电阻R1的另一端与放大器Fa1的同相输入端相连，电阻R2的另一端与放大器Fa1的反相输入端相连，电阻R3的一端连接在电阻R2上，电阻R3的另一端连接放大器Fa1的输出端、电阻R4一端，电阻R4一端还连接NE555芯片，电阻R4另一端连接电阻R5一端、NE555芯片，电阻R5另一端连接NE555芯片，电容C2一端连接在喇叭V2上，电容C2另一端连接NE555芯片，电容C1一端连接电阻R5，电容C1另一端连接电容C2，电阻R6一端连接在喇叭V2一端，电阻R6另一端连接NE555芯片。
3.根据权利要求1所述的污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，其特征在于：所述定时电路模块(6)包括电容C13、电容C14、晶体振荡器X、80C51单片机、放大器V1、电阻R7;其中晶体振荡器X与80C51单片机进行并联，再与电容C13、电容C14进行串联，形成一个闭合的电路，电阻R7的一端与单片机控制模块(5)接口相连，电阻R7另一端与80C51单片机接口相连，放大器V1的一端与单片机控制模块(5)接口相连，放大器V1另一端与80C51单片机接口相连。
4.根据权利要求1所述的污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，其特征在于：所述抽气电路模块(11)包括电阻R8、电阻R9、开关K5、继电器线圈P1、接触器线圈P2;其中电阻R8的一端与单片机控制模块(5)接口相连，电阻R8的另一端与开关K5的一端相连，开关的K5的另一端与继电器线圈P2的一端相连，继电器线圈P2与接触器线圈P1并联在电路中，继电器线圈P1的另一端与电阻R9相连，电阻R9的另一端与单片机控制模块(5)接口相连。
5.根据权利要求1所述的污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，其特征在于：所述检测电路模块(10)包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、放大器L1、放大器L2、AT89C51芯片;其中电阻R11一端与单片机控制模块(5)接口相连，电阻R11另一端接在放大器L1的同相输入端上，电阻R12的一端与电阻R11相连，电阻R12另一端接在放大器L1的反相输入端上，电阻R13一端与单片机控制模块(5)接口相连，电阻R13另一端接在电阻R12上，放大器L2的同相输入端连接在电阻R11的一端，放大器L2的反相输入端连接在电阻R13上，放大器L2的输出端连接在电阻R15一端，放大器L1的输出端连接电阻R14一端，电阻R15另一端连接AT89C51芯片，电阻R14另一端连接AT89C51芯片。
6.根据权利要求1所述的污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，其特征在于：所述料箱控制电路模块(17)包括放大器OP1、电阻R16、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容Cx、电容C9、电容C10、开关K1、开关K2、开关K3、开关K4;其中电容C8、C9一端接地，电容C8、C9另一端接电容Cx一端，开关K3一端接地，电容C3一端接地，电容C3另一端接开关K3另一端、电容Cx一端，开关K4一端与单片机控制模块(5)接口连接，开关K4另一端接在电容C4上，电容C4的一端接地，电容C4的另一端接在电容Cx一端，开关K1一端接地，开关K1另一端接在开关K2上，电容C10一端接地，电容C10另一端接在开关K2上，电容C5一端接在开关K2上，电容C5另一端接在放大器OP1的同相输入端上，电容C7和电阻R16进行并联一端接入到放大器OP1的输出端处，另一端与电容C6的一端、开关K2相连，电容C6的另一端连接在放大器OP1的反相输入端。
7.根据权利要求1所述的污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，其特征在于：所述电控阀门Ⅰ(8)、电控阀门Ⅱ(13)、电控阀门Ⅲ(15)结构相同，其中电控阀门Ⅰ(8)包括电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电容C11、电阻器Y1、电容C12、TS555CN芯片;其中电阻R17一端与单片机控制模块(5)接口连接，电阻R17另一端与电阻器Y1相连，电阻器Y1还与电阻R18、TS555CN芯片接口相连，电容C11的一端连接在TS555CN芯片接口上，电容C11另一端连在电容C12上，电容C12的一端连接电阻R20一端，C12另一端连接电容C11，电阻R20一端还连接TS555CN芯片接口，电阻R20另一端连接TS555CN芯片接口，电阻R21的一端连接在电阻R20处，电阻R21另一端连接电阻R19一端，电阻R18的一端连接TS555CN芯片接口，R18的另一端连接在TS555CN芯片接口，电阻R19另一端与单片机控制模块(5)接口、TS555CN芯片接口。
8.根据权利要求1所述的污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，其特征在于：所述发电电路模块(2)包括电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电容C15、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、89C51单片机;其中电阻R22的一端、电阻R24的一端、二极管D1的正极、二极管D5的负极都接在电阻R23一端处，电阻R22的另一端与二极管D2正极、二极管D6负极相连，电阻R23另一端与二极管D3正极、二极管D7负极相连，电阻R24的另一端与二极管D4正极、二极管D8负极相连，二极管D1的正极与二极管D5的负极相连，二极管D1的负极分别与二极管D2、D3、D4负极相连，二极管D5的正极分别连接二极管D6、D7、D8的正极，89C51单片机、单片机控制模块(5)分别与二极管D3的负极连接，电阻R25一端连接在电容C15处，电阻R25另一端与二极管D4负极连接，二极管D9的负极连接在电容C15处，二极管D9的正极与89C51单片机接口连接，电容C15还与89C51单片机的接口连接，89C51单片机接口与二极管D7的正极相连，二极管D7的正极还与单片机控制模块(5)接口相连，二极管D8的负极连接D4的正极，二极管D7负极连接D3正极，二极管D6负极连接D2正极。
说明书
一种污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置
技术领域
本发明涉及一种污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，属于电子技术领域。
背景技术
随着工业的飞速发展，工厂数量也在迅速增长。工厂在生产的过程中产生的工业废水和工业废气大量增多。在一些重金属的冶炼过程中产生的污水中含有大量的砷，这些污水进行简单的处理之后直接排放到河流之中，对于河流下游的植被和人民的生活用水造成污染。
建立污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，需要考虑污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置的构成及构成之间的连接问题。
发明内容
本发明提供了一种污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，以用于解决对建立污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置的构成及构成之间的连接问题，实现砷离子超标时的报警处理等。
本发明的技术方案是：一种污水中砷离子浓度超标实时处理的嵌入式装置，包括螺旋桨1、发电电路模块2、蓄电池3、警报电路模块4、单片机控制模块5、定时电路模块6、检测箱7、电控阀门Ⅰ8、锌块9、检测电路模块10、抽气电路模块11、污水管道12、电控阀门Ⅱ13、容器箱14、电控阀门Ⅲ15、液位传感器16、料箱控制电路模块17;
其中发电电路模块2分别与螺旋桨1、蓄电池3相连，单片机控制模块5分别与蓄电池3、警报电路模块4、定时电路模块6、电控阀门Ⅰ8、检测电路模块10、抽气电路模块11、电控阀门Ⅱ13、电控阀门Ⅲ15和料箱控制电路模块17相连，污水管道12连接检测箱7;检测电路模块10分别连接检测箱7、锌块9，通过阳极伏安法电解锌块9产生电流信号;料箱控制电路模块17分别与容器箱14、液位传感器16连接，液位传感器16检测容器箱14内的溶液的液位变化，并发送信号到料箱控制电路模块17处。
所述警报电路模块4包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、放大器Fa1、电容C1、电容C2、喇叭V2、NE555芯片;其中电阻R1、R2的一端与单片机控制模块5接口相连，电阻R1的另一端与放大器Fa1的同相输入端相连，电阻R2的另一端与放大器Fa1的反相输入端相连，电阻R3的一端连接在电阻R2上，电阻R3的另一端连接放大器Fa1的输出端、电阻R4一端，电阻R4一端还连接NE555芯片，电阻R4另一端连接电阻R5一端、NE555芯片，电阻R5另一端连接NE555芯片，电容C2一端连接在喇叭V2上，电容C2另一端连接NE555芯片，电容C1一端连接电阻R5，电容C1另一端连接电容C2，电阻R6一端连接在喇叭V2一端，电阻R6另一端连接NE555芯片。
所述定时电路模块6包括电容C13、电容C14、晶体振荡器X、80C51单片机、放大器V1、电阻R7;其中晶体振荡器X与80C51单片机进行并联，再与电容C13、电容C14进行串联，形成一个闭合的电路，电阻R7的一端与单片机控制模块5接口相连，电阻R7另一端与80C51单片机接口相连，放大器V1的一端与单片机控制模块5接口相连，放大器V1另一端与80C51单片机接口相连。
所述抽气电路模块11包括电阻R8、电阻R9、开关K5、继电器线圈P1、接触器线圈P2;其中电阻R8的一端与单片机控制模块5接口相连，电阻R8的另一端与开关K5的一端相连，开关的K5的另一端与继电器线圈P2的一端相连，继电器线圈P2与接触器线圈P1并联在电路中，继电器线圈P1的另一端与电阻R9相连，电阻R9的另一端与单片机控制模块5接口相连。
所述检测电路模块10包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、放大器L1、放大器L2、AT89C51芯片;其中电阻R11一端与单片机控制模块5接口相连，电阻R11另一端接在放大器L1的同相输入端上，电阻R12的一端与电阻R11相连，电阻R12另一端接在放大器L1的反相输入端上，电阻R13一端与单片机控制模块5接口相连，电阻R13另一端接在电阻R12上，放大器L2的同相输入端连接在电阻R11的一端，放大器L2的反相输入端连接在电阻R13上，放大器L2的输出端连接在电阻R15一端，放大器L1的输出端连接电阻R14一端，电阻R15另一端连接AT89C51芯片，电阻R14另一端连接AT89C51芯片。
所述料箱控制电路模块17包括放大器OP1、电阻R16、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容Cx、电容C9、电容C10、开关K1、开关K2、开关K3、开关K4;其中电容C8、C9一端接地，电容C8、C9另一端接电容Cx一端，开关K3一端接地，电容C3一端接地，电容C3另一端接开关K3另一端、电容Cx一端，开关K4一端与单片机控制模块5接口连接，开关K4另一端接在电容C4上，电容C4的一端接地，电容C4的另一端接在电容Cx一端，开关K1一端接地，开关K1另一端接在开关K2上，电容C10一端接地，电容C10另一端接在开关K2上，电容C5一端接在开关K2上，电容C5另一端接在放大器OP1的同相输入端上，电容C7和电阻R16进行并联一端接入到放大器OP1的输出端处，另一端与电容C6的一端、开关K2相连，电容C6的另一端连接在放大器OP1的反相输入端。
所述电控阀门Ⅰ8、电控阀门Ⅱ13、电控阀门Ⅲ15结构相同，其中电控阀门Ⅰ8包括电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电容C11、电阻器Y1、电容C12、TS555CN芯片;其中电阻R17一端与单片机控制模块5接口连接，电阻R17另一端与电阻器Y1相连，电阻器Y1还与电阻R18、TS555CN芯片接口相连，电容C11的一端连接在TS555CN芯片接口上，电容C11另一端连在电容C12上，电容C12的一端连接电阻R20一端，C12另一端连接电容C11，电阻R20一端还连接TS555CN芯片接口，电阻R20另一端连接TS555CN芯片接口，电阻R21的一端连接在电阻R20处，电阻R21另一端连接电阻R19一端，电阻R18的一端连接TS555CN芯片接口，R18的另一端连接在TS555CN芯片接口，电阻R19另一端与单片机控制模块5接口、TS555CN芯片接口。
所述发电电路模块2包括电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电容C15、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、89C51单片机;其中电阻R22的一端、电阻R24的一端、二极管D1的正极、二极管D5的负极都接在电阻R23一端处，电阻R22的另一端与二极管D2正极、二极管D6负极相连，电阻R23另一端与二极管D3正极、二极管D7负极相连，电阻R24的另一端与二极管D4正极、二极管D8负极相连，二极管D1的正极与二极管D5的负极相连，二极管D1的负极分别与二极管D2、D3、D4负极相连，二极管D5的正极分别连接二极管D6、D7、D8的正极，89C51单片机、单片机控制模块5分别与二极管D3的负极连接，电阻R25一端连接在电容C15处，电阻R25另一端与二极管D4负极连接，二极管D9的负极连接在电容C15处，二极管D9的正极与89C51单片机接口连接，电容C15还与89C51单片机的接口连接，89C51单片机接口与二极管D7的正极相连，二极管D7的正极还与单片机控制模块5接口相连，二极管D8的负极连接D4的正极，二极管D7负极连接D3正极，二极管D6负极连接D2正极。
所述单片机控制模块5可以采用80C51单片机。
本发明的工作原理是：
对于污水中砷离子浓度检测使用的是阳极伏安法，此方法参考《盐酸氨溴索在碳糊电极上阳极伏安法的研究》中的思想。该方案主要是对于工厂排放的废水中砷离子浓度实时检测，若出现废水中砷离子浓度超标对其进行综合处理。
其中单片机控制模块5发出信号到定时电路模块6处，设置好响应的时间间隔。当到达设定时间时，定时电路模块6发出信号到单片机控制模块5处，单片机控制模块5发出信号到抽气电路模块11处，抽气电路模块11接收到信号后通过管道12将排放的废水抽入检测箱7中。通过阳极伏安法检测水中的砷离子浓度是否超标，将电流信号传到检测电路模块10处。若废水中砷离子浓度超标，检测电路模块10发送信号到单片机控制模块5处，单片机控制模块5发送信号到警报电路模块4处，进行警报提示;单片机控制模块5发送信号到电控阀门Ⅲ15处，打开电控阀门Ⅲ15投放氢氧化钙溶液对于超标的污水进行综合;单片机控制模块5发送信号到电控阀门Ⅰ8处，打开电控阀门Ⅰ8放出检测箱7中的废水。液位传感器16对于容器箱14中的氢氧化钙溶液液位进行实时检测，当容器箱14中的液位低于设定阈值时，料想控制电路模块17发送信号到单片机控制模块5处，单片机控制模块5发送信号到电控阀门Ⅱ13处，打开电控阀门Ⅱ13将氢氧化钙溶液注入到容器箱14中。
其中发电电路模块2与螺旋桨1相连，水流冲刷螺旋桨1转到进行发电。发电电路模块2与蓄电池3相连，将水流发电进行存储在蓄电池3处。蓄电池3与液位传感器16，电动阀门Ⅱ13、电动阀门Ⅲ15、料箱控制电路模块17、定时电路模块6、抽气电路模块11、检测箱7、电控阀门Ⅰ8、检测电路模块10、警报电路模块4相连，为它们进行供电。该装置实现了自供电和自动化等功能，节能环保，实时控制。
本发明的有益效果是：通过合理的构成及其连接使其可以有效地实现砷离子超标时的的检测、警报和综合处理;节省人力检测的麻烦，保障水质中砷含量达标，安全、实时、环保。
