專利名稱：一種高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)及檢測方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于水體中魚類或者其他生物的生態(tài)行為的檢測方法很多，目前國內(nèi)有代表性的 方法是中科院的BEWs檢測方法，這種方法的技術(shù)原理是在容器中設(shè)置兩對電極，由于生物 體的生態(tài)活動會切割兩對電極之間的磁力線，從而造成電磁信號的變化，不同的生態(tài)行為 切割電磁信號的頻率不同，從而造成最終輸出的電磁信號變化，通過對信號的解析，可以獲 得各個生物體的各個不同生態(tài)行為(擺鰭、呼吸等)的變化規(guī)律。上述檢測方法的優(yōu)點是能對生物體各個生態(tài)行為進行分析，缺陷和不足之處在 于(1)用于檢測生物的容器空間比較狹小，在正常情況下生物體存活時間不超過2周；(2) 在實際應(yīng)用中由于原水濁度較高，容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，同時電極長時間浸沒在原水中，由于 電化學(xué)作用容易發(fā)生銹蝕和老化現(xiàn)象，導(dǎo)致儀器不能發(fā)揮預(yù)定作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)對 生物生態(tài)規(guī)避行為的測量；同時，還提供一種高濁度水下生物移動檢測方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案?！N高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)包括傳感器、信號采集電路、信號傳輸電路；所 述傳感器用以捕獲水下生物進入感應(yīng)區(qū)域的行為并將這種非正常行為轉(zhuǎn)成標準的數(shù)字信 號；信號采集電路包括信號濾波電路、信號處理電路、數(shù)據(jù)LCD顯示電路；所述信號濾波電 路與傳感器相連，用以將傳感器輸出的數(shù)字信號進行濾波處理，輸出濾波信號，保證所述數(shù) 字信號平穩(wěn)，消除信號的誤報警；所述信號處理電路與信號濾波電路相連，用以對所述濾波 信號進行采集處理，輸出采集處理信號；所述數(shù)據(jù)LCD顯示電路與信號處理電路相連，用以 顯示所述采集處理信號；所述信號傳輸電路與信號處理電路相連，用以將所述采集處理信 號通過串口實時發(fā)送到PC機上。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述傳感器為光電檢測傳感器，所述光電檢測傳感 器置于待測水體的兩側(cè)，通過角鋼固定裝置進行固定，保證光電傳感器的光路收發(fā)一一對 應(yīng)；所述光電檢測傳感器采用激光頭組成光路發(fā)射器陣列，形成光路檢測的光源部分；所 述光電檢測傳感器采用光敏三極管組成光路接收器陣列，通過與光源部分一一對應(yīng)檢測， 用以將光路的通斷信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述信號濾波電路包括與所述光敏三極管的發(fā)射 極相連的KGl端，與KGl端相連的并列的電阻電容電路，與并列的電阻電容電路相連的輸出端。
作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述信號處理電路包括數(shù)據(jù)輸入接口、處理單元、 RS232數(shù)據(jù)輸出接口 ；所述數(shù)據(jù)輸入接口連接所述信號濾波電路的輸出端；所述處理單元 采用一處理芯片作為主控CPU芯片，通過處理芯片內(nèi)置的定時器定時掃描數(shù)據(jù)輸入接口上 的引腳電平，并通過內(nèi)置程序?qū)呙杞Y(jié)果進行分析檢測，輸出檢測結(jié)果；所述RS 232數(shù)據(jù) 輸出接口與主控CPU芯片相連，用以按照RS232通訊協(xié)議將所述檢測結(jié)果傳輸給PC機。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述信號處理電路還包括復(fù)位電路，所述復(fù)位電 路設(shè)置在主控CPU芯片的外部，通過按鈕J 3連接到主控CPU芯片的復(fù)位引腳。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，每路所述激光頭均通過一個LED供電電路供電， 激發(fā)激光頭發(fā)出特定波長的激光；所述LED供電電路包括與激光頭相連的限流電阻，所述 限流電阻的另一端連接+5V的開關(guān)電源。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，數(shù)據(jù)顯示電路采用字符型液晶作為顯示屏。一種高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)的檢測方法，所述檢測方法包括以下步驟步驟一，傳感器捕獲水下生物進入感應(yīng)區(qū)域的行為并將這種非正常行為轉(zhuǎn)成標準 的數(shù)字信號；步驟二，信號濾波電路將傳感器輸出的數(shù)字信號進行濾波處理，輸出濾波信號，保 證所述數(shù)字信號平穩(wěn)，消除信號的誤報警；步驟三，信號處理電路對所述濾波信號進行采集處理，輸出采集處理信號；步驟四，數(shù)據(jù)顯示電路顯示所述采集處理信號；步驟五，信號傳輸電路將所述采集處理信號通過串口實時發(fā)送到PC機上。所述PC機實時接收所述檢測系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并主動查詢所述檢測系統(tǒng)的通訊 狀態(tài)；所述PC機查詢檢測系統(tǒng)的通訊狀態(tài)的方法為每隔特定時間上位機通過串口發(fā) 送約定的通訊協(xié)議給所述檢測系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)一旦收到查詢命令，立刻回復(fù)約定的協(xié)議內(nèi) 容；在正常情況下，檢測系統(tǒng)延遲不超過30秒鐘，如果查詢3次未收到檢測系統(tǒng)的回復(fù)命 令，則認為檢測系統(tǒng)未正常工作，通訊不成功；當(dāng)一段時間內(nèi)生物移動次數(shù)連續(xù)超過設(shè)定基準值時，就認為水質(zhì)異常，引發(fā)報警。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明采用光電檢測的方法使橫向檢測距離可以達到 30公分，大大擴大了水生生物體活動空間，而且在高濁度的應(yīng)用環(huán)境中不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象； 另外，本發(fā)明中的檢測電路及傳感器和水體并不直接接觸，所以不容易發(fā)生銹蝕等問題，延 長了儀器使用壽命。


圖1是本發(fā)明所述檢測系統(tǒng)的原理框圖；圖2是本發(fā)明所述光電檢測傳感器的LED供電原理圖；圖3是本發(fā)明所述光路接收器的濾波電路原理圖；圖4是本發(fā)明所述單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路原理圖；圖5是本發(fā)明所述單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中RS232數(shù)據(jù)輸出接口的電路原理圖；圖6是本發(fā)明所述CPU單元與IXD 1602的數(shù)據(jù)接口電路原理圖；圖7是復(fù)位電路原理 圖8是通訊狀態(tài)查詢流程圖。
具體實施例方式大多數(shù)魚類存在逆流而上的生活習(xí)性，通過人為構(gòu)建一個水流環(huán)境，將對水質(zhì)敏 感的魚類放入其中，魚類一般會在進水區(qū)域附近生活，當(dāng)水質(zhì)惡化時，魚將會游向下游。本 發(fā)明提供的技術(shù)方案是在下游某個區(qū)域安裝探測裝置，一旦在一段時間內(nèi)捕獲到有較多的 魚類進入，將引發(fā)報警。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細說明。實施例一本實施例提供一種高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)及檢測方法，可適用于檢測黃浦 江高濁度水中魚類或其他水生生物通過特定的檢測區(qū)域的數(shù)量。通過在容器兩側(cè)安裝激光 頭和光敏三極管可以形成對特定區(qū)域的光_電通路，當(dāng)魚類或其他水生生物通過該特定區(qū) 域時會觸碰檢測光線，檢測系統(tǒng)通過相應(yīng)的光_電檢測及后續(xù)的檢測電路檢測，會發(fā)現(xiàn)光 路阻斷的編號，通過編號和位置的對應(yīng)關(guān)系獲取魚類或其他水生生物在水中通過的位置。 根據(jù)一段時間內(nèi)魚類進入特定區(qū)域的次數(shù)判斷水體是否存在突發(fā)的惡化。當(dāng)次數(shù)達到設(shè)定 的值，引發(fā)報警。檢測系統(tǒng)設(shè)計針對上述技術(shù)原理，檢測系統(tǒng)設(shè)計主要包括以下三部分前端的傳感器設(shè)計；信 號采集電路設(shè)計；信號傳輸電路設(shè)計；傳感器主要是魚類進入感應(yīng)區(qū)域的行為并將這種非 正常行為轉(zhuǎn)成標準的數(shù)字信號；信號采集電路主要是按照設(shè)定的時間間隔采集傳感器傳過 來的數(shù)字信號，并進行LCD液晶顯示；信號傳輸電路的要功能是將信號采集電路采集的信 號轉(zhuǎn)換成標準的通訊協(xié)議，并通過通訊模塊，發(fā)送到上位PC機進行顯示。(1)傳感器設(shè)計傳感器部分主要作用是將魚類的異常行為轉(zhuǎn)化成標準電信號，從而便于后續(xù)的信 號采集電路探測到異常。該傳感器采用主動紅外探測裝置，分為發(fā)射和接收兩部分，當(dāng)有物 體擋在中間，傳感器接收部分接收不到信號，將發(fā)送一個中斷信號給外圍電路，觸發(fā)外圍電 路保警。發(fā)射部分擬采用HG504發(fā)光二級管，接收部分采用光敏三極管。正常情況下，光敏 三極管的基極接收到發(fā)光二極管發(fā)出特定的光線，光敏三極管的集電極和發(fā)射極發(fā)射光電 流增加，呈導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)有魚類擋住光路，集電極和發(fā)射極的電流迅速下降，呈關(guān)斷狀態(tài)。利 用光敏三極管的特性，設(shè)計了水下多束光探測裝置。(2)信號采集電路設(shè)計信號采集電路主要包括三部分，包括信號濾波電路、信號處理電路、數(shù)據(jù)顯示電 路；信號濾波電路主要是對外部的光敏三極管的輸出信號進行濾波處理，防止因環(huán)境中的 光線造成光敏三極管的漏電流，引起信號的誤判；信號處理電路主要是接收前端的信號濾 波電路輸出的信號，進行采集處理后送到數(shù)據(jù)LCD顯示模塊進行顯示；數(shù)據(jù)LCD顯示模塊采 用了 1602字符型液晶模塊，該模塊采用2行每行16字的方式顯示數(shù)據(jù)。(3)信號傳輸電路設(shè)計信號傳輸電路主要采用RS232數(shù)據(jù)通訊接口，將采集的數(shù)據(jù)通過串口實時發(fā)送到 PC機。
依據(jù)上述設(shè)計方案得到的檢測系統(tǒng)如下
一種高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)，其包括傳感器，信號采集電路和信號傳輸電 路；其中信號采集電路包括信號濾波電路，單片機信號處理電路，數(shù)據(jù)LCD顯示電路；所述 傳感器用以捕獲水下生物進入感應(yīng)區(qū)域的行為并將這種非正常行為轉(zhuǎn)成標準的數(shù)字信號； 所述信號濾波電路與傳感器相連，用以將傳感器輸出的數(shù)字信號進行濾波處理，輸出濾波 信號，保證所述數(shù)字信號平穩(wěn)，消除信號的誤報警；所述單片機信號處理電路與信號濾波電 路相連，用以對所述濾波信號進行采集處理，輸出采集處理信號；所述數(shù)據(jù)LCD顯示電路與 單片機信號處理電路相連，用以顯示所述采集處理信號；所述信號傳輸電路與單片機信號 處理電路相連，用以將所述采集處理信號通過串口實時發(fā)送到PC機上。所述傳感器為光電檢測傳感器，所述光電檢測傳感器置于待測水體的兩側(cè)，通過 角鋼固定裝置進行固定，保證光電傳感器的光路收發(fā)一一對應(yīng)；所述光電檢測傳感器采用 直徑為Φ8的激光頭組成光路發(fā)射器陣列，形成光路檢測的光源部分；所述光電檢測傳感 器采用光敏三極管組成光路接收器陣列，通過與光源部分一一對應(yīng)檢測，用以將光路的通 斷信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號。所述信號濾波電路包括與所述光敏三極管的發(fā)射極相連的KGl端，與KGl端相連 的并列的電阻電容電路，與并列的電阻電容電路相連的輸出端。所述單片機信號處理電路包括數(shù)據(jù)輸入接口，處理單元，RS232數(shù)據(jù)輸出接口 ；所 述數(shù)據(jù)輸入接口連接所述信號濾波電路的輸出端；所述處理單元采用ATmega64芯片作為 主控CPU芯片，通過芯片內(nèi)置的定時器定時掃描數(shù)據(jù)輸入接口上的引腳電平，并通過內(nèi)置 程序?qū)呙杞Y(jié)果進行分析檢測，輸出檢測結(jié)果；所述RS232數(shù)據(jù)輸出接口與主控CPU芯片相 連，用以按照RS232通訊協(xié)議將所述檢測結(jié)果傳輸給PC機。復(fù)位電路設(shè)置在主控CPU芯片的外部，通過按鍵連接到主控CPU芯片的復(fù)位引腳， 電路如圖7所示。復(fù)位電路的主要作用是在外部電壓不穩(wěn)造成內(nèi)部程序跑飛的情況下，提 供手動復(fù)位重新啟動功能。圖7所示的復(fù)位電路中各個符號意義如下所示VCC連接到電源的正極上，電壓為5V，RST引腳連接到主控CPU芯片的復(fù)位引腳， 正常情況下阻值為600的上拉電阻將RST引腳上拉到高電平，主控CPU芯片正常運行；當(dāng)按 下按鈕J3時，1，3引腳接通，RST引腳將直接接地，產(chǎn)生跳變，引發(fā)復(fù)位。Cl為穩(wěn)壓電容，對 電源電壓起到濾波作用，防止電源電壓不穩(wěn)定造成誤動作。每路所述激光頭均通過一個LED供電電路供電，激發(fā)激光頭發(fā)出特定波長的激 光；所述LED供電電路包括與激光頭相連的限流電阻，所述限流電阻的另一端連接+5V的開 關(guān)電源。數(shù)據(jù)LCD顯示電路采用字符型液晶作為顯示屏。所述檢測系統(tǒng)的檢測方法包括以下步驟步驟一，傳感器捕獲水下生物進入感應(yīng)區(qū)域的行為并將這種非正常行為轉(zhuǎn)成標準 的數(shù)字信號；步驟二，信號濾波電路將傳感器輸出的數(shù)字信號進行濾波處理，輸出濾波信號，保 證所述數(shù)字信號平穩(wěn)，消除信號的誤報警；步驟三，單片機信號處理電路對所述濾波信號進行采集處理，輸出采集處理信 號；
步驟四，數(shù)據(jù)IXD顯示電路顯示所述采集處理信號；步驟五，信號傳輸電路將所述采集處理信號通過串口實時發(fā)送到PC機上。檢測方法設(shè)計檢測方法主要分為三部分上位機和下位機的數(shù)據(jù)通訊、預(yù)警判斷、歷史數(shù)據(jù)存儲及查詢。(1)和下位機的數(shù)據(jù)通訊上位機(即PC機)通過串口發(fā)送約定的通訊內(nèi)容給下位機(即所述檢測系統(tǒng))， 下位機接收到特定的協(xié)議并進行解析，然后回復(fù)相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)給上位機。上位機和下位 機通訊協(xié)議包括以下兩個部分通訊狀態(tài)查詢和實時數(shù)據(jù)接收。通訊狀態(tài)查詢的過程如圖 8所示。上位機的主要作用在于提供對檢測結(jié)果直觀的檢測分析界面。下位機的主要作用 是定時檢測光電通路并將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。(2)預(yù)警判斷預(yù)警判斷的流程如下根據(jù)實驗結(jié)果，設(shè)定正常情況下魚類或其他生物在單位時 間內(nèi)移動次數(shù)基準值，在軟件界面上提供設(shè)置選項；當(dāng)一段時間內(nèi)(軟件可設(shè)置，一般為10 分鐘)生物移動次數(shù)連續(xù)超過設(shè)定基準值時，就認為水質(zhì)異常，引發(fā)報警。(3)歷史數(shù)據(jù)存儲及查詢歷史數(shù)據(jù)存儲在上位機里面，因為下位機(檢測系統(tǒng))存儲空間非常有限，不能存 儲大容量的檢測數(shù)據(jù)。通訊狀態(tài)查詢采用的是上位機主動查詢方法，每隔一定時間(可設(shè)為30秒鐘)上 位機通過串口發(fā)送約定的通訊協(xié)議，下位機一旦收到查詢命令，回復(fù)約定的協(xié)議內(nèi)容，在正 常情況下，下位機延遲不會超過30秒鐘，所以查詢次數(shù)設(shè)置為3次是合理的，如果查詢3次 未收到下位機的回復(fù)命令，則認為下位機未正常工作，通訊不成功。本發(fā)明采用光電檢測的方法使橫向檢測距離可以達到30公分，大大擴大了生物 體活動空間，而且在高濁度的應(yīng)用環(huán)境中不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象；另外，本發(fā)明中的檢測電路及 傳感器和水體并不直接接觸，所以不容易發(fā)生銹蝕等問題，延長了儀器使用壽命。實施例二本實施例提供了一種高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括以下幾部 分光電檢測傳感器、信號濾波電路、單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。光電檢測傳感器光電檢測傳感器置于待測水體的兩側(cè)，通過角鋼固定裝置進行固定，保證光電傳 感器的光路收發(fā)一一對應(yīng)。光電檢測傳感器采用直徑為Φ8的激光頭組成光路發(fā)射器陣 列，通過特定的供電電路向激光頭供電，激發(fā)激光頭發(fā)出特定波長的激光，形成光路檢測的 光源部分；光電檢測傳感器采用3DU31光敏三極管組成光路接收器陣列，通過與光源部分 一一對應(yīng)檢測，將光路的通斷信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電壓信號，并通過后續(xù)的濾波電路，輸出開 關(guān)信號，供給單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。圖1顯示了整個檢測系統(tǒng)的原理圖。單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從板卡上提供激光頭的 供電電源，光線接收裝置端采用3DU31型光敏三極管將采集到的信號通過波形濾波和整形 送到板卡供單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進一步檢測。信號濾波電路
圖3為光路接收器陣列中的一路光路接收器接收端的濾波電路，濾波電路對傳感 器輸出的信號進行濾波整形，保證傳感器輸出的電信號平穩(wěn)，消除信號的誤報警。圖中KGl 端連接到3DU31光敏三極管的發(fā)射極，由于光敏三極管具有光_電轉(zhuǎn)換能力，同時對電流 具有放大能力，當(dāng)有光照射時，基極玻璃窗受光導(dǎo)通，從發(fā)射極到集電極存在光電流，KGl連 接端呈現(xiàn)高電平；當(dāng)光路阻斷時，基極玻璃窗沒有受光，從發(fā)射極到集電極存在極小的暗電 流，KGl連接端呈現(xiàn)低電平。單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括前端的數(shù)據(jù)輸入接口、處理單元、RS232數(shù)據(jù)輸出接口、 復(fù)位電路、電源供電電路、LED供電電路、LCD接口等部分。數(shù)據(jù)輸入接口連接光敏三極管發(fā)射極引腳，同時采用濾波電路保持輸出信號的穩(wěn) 定可靠，防止誤報警，在光路通暢時，該電平為高電平，一旦光路阻斷則輸出低電平；處理單元采用ATmega64芯片作為主控CPU芯片，通過芯片內(nèi)置的定時器，每隔1 秒定時掃描數(shù)據(jù)輸入接口上的引腳電平，并通過內(nèi)置程序?qū)呙杞Y(jié)果進行分析，通過外部 的RS232數(shù)據(jù)輸出接口輸出掃描結(jié)果；圖4為CPU單元(型號為Mega64)的電氣原理圖，其 中MISO、MOSI、SCK、RST和GND為調(diào)試口線，對外連接到仿真器調(diào)試頭；KGO到KG20均為數(shù) 據(jù)輸入接口，該數(shù)據(jù)輸入接口連接到光電傳感器輸出信號端的信號線，當(dāng)光路不受阻擋時， 信號線輸出為高電平，光路阻隔則信號線輸出為低電平。LCDD4、LCDD5、LCDD6、LCDD7為液 晶IXD數(shù)據(jù)線，IXDRS、IXDRW、IXDE分別為液晶IXD的控制線，IXDRS為數(shù)據(jù)寄存器和指令 寄存器的選擇線，LCDRff為讀寫信號控制線，LCDE為使能線。RS232數(shù)據(jù)輸出接口按照RS232通訊協(xié)議向上位計算機或其他終端設(shè)備發(fā)送約 定的檢測結(jié)果；圖5為單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外部RS232數(shù)據(jù)輸出接口的電氣連接圖，其中 MAX232芯片為TTL電平到232電平轉(zhuǎn)換芯片，J4為PC機的DB9接口。TXDPC、RXDPC為PC 機的數(shù)據(jù)發(fā)送端和接收端，RXDl和TXDl分別為單片機的數(shù)據(jù)接收端和發(fā)送端。單片機的 檢測數(shù)據(jù)通過MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換成RS232信號標準并連接到PC機。復(fù)位電路提供單片機程序跑飛時手動復(fù)位重啟功能，通過設(shè)置的手動按鈕，強制 單片機功能復(fù)位；電源供電電路要求外部電源采用+5V的開關(guān)電源，減少因外部電源電壓不穩(wěn)定造 成的系統(tǒng)異常，上電后電路提供指示燈標識系統(tǒng)已供電；LED供電電路按照每路激光頭對于電流的限流要求，通過設(shè)置適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?，?證LED正常工作；圖2為LED供電電路，其采用150歐限流電阻連接到激光頭的供電正極，經(jīng) 過電阻降壓限流后，為激光頭提供30mA的供電電流，圖中所示為部分激光頭的供電電路， 對于其他激光頭的供電電路與圖中所示一致。IXD接口電路采用字符型液晶作為采集結(jié)果的顯示屏，型號為1602，按照該液晶 控制模塊的通訊要求，通過單片機口線和液晶相應(yīng)的數(shù)據(jù)線和控制線連接，并通過內(nèi)置的 程序控制，輸出實時采集的各路光路通斷結(jié)果。圖6為字符型液晶1602的連接電氣原理圖， CllO為IOk的電位調(diào)節(jié)器，通過電位調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對液晶背景光亮度的調(diào)節(jié)。LCDD4、 IXDD5、IXDD6和IXDD7為液晶的數(shù)據(jù)線，IXDRS、IXDRW和IXDE為液晶的控制線，以上口線 分別連接到CPU相對應(yīng)的口線上。CPU和口線的數(shù)據(jù)傳輸分時傳送，每一個字節(jié)傳送分為高 低各四位，兩次傳送完成一個字節(jié)的傳輸。
另一方面，本實施例還提供一種高濁度水下生物移動檢測方法，包括以下步驟(1)將光電傳感器放置在待測水體的兩側(cè)，將傳感器數(shù)據(jù)輸出線和LED電源線接入單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相應(yīng)的口線插座上；(2)將單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的RS232數(shù)據(jù)輸出接口和上位機連接，并設(shè)置好上位機軟件通訊口和相關(guān)參數(shù)；(3)接通電源，則顯示屏上動態(tài)顯示當(dāng)前顯示的結(jié)果，一旦有魚類或者其他生物阻斷光路，則顯示屏上輸出阻斷的光路編號，并通過RS232數(shù)據(jù)輸出接口發(fā)送結(jié)果到上位機 軟件。圖8為通訊過程的程序流程圖上位機通過PC機的串口發(fā)送約定的通訊內(nèi)容給下位機，下位機接收到特定的協(xié)議并進行解析，然后回復(fù)相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)給上位機。上位機和 下位機通訊協(xié)議包括以下兩個部分通訊狀態(tài)查詢和實時數(shù)據(jù)接收。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例 中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實 施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明 的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其他形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其他元件、 材料和部件來實現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括傳感器，用以捕獲水下生物進入感應(yīng)區(qū)域的行為并將這種非正常行為轉(zhuǎn)成標準的數(shù)字信號；信號采集電路，包括信號濾波電路，與傳感器相連，用以將傳感器輸出的數(shù)字信號進行濾波處理，輸出濾波信號，保證所述數(shù)字信號平穩(wěn)，消除信號的誤報警；信號處理電路，與信號濾波電路相連，用以對所述濾波信號進行采集處理，輸出采集處理信號；數(shù)據(jù)顯示電路，與信號處理電路相連，用以顯示所述采集處理信號；信號傳輸電路，與信號處理電路相連，用以將所述采集處理信號通過串口實時發(fā)送到PC機上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器為 光電檢測傳感器，所述光電檢測傳感器置于待測水體的兩側(cè)，通過角鋼固定裝置進行固定， 保證光電傳感器的光路收發(fā)一一對應(yīng)；所述光電檢測傳感器采用激光頭組成光路發(fā)射器陣 列，形成光路檢測的光源部分；所述光電檢測傳感器采用光敏三極管組成光路接收器陣列， 通過與光源部分一一對應(yīng)檢測，用以將光路的通斷信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)，其特征在于所述信號濾波 電路包括與所述光敏三極管的發(fā)射極相連的KGl端，與KGl端相連的并列的電阻電容電路， 與并列的電阻電容電路相連的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理 電路包括數(shù)據(jù)輸入接口，連接所述信號濾波電路的輸出端；處理單元，采用一處理芯片作為主控CPU芯片，通過處理芯片內(nèi)置的定時器定時掃描 數(shù)據(jù)輸入接口上的引腳電平，并通過內(nèi)置程序?qū)呙杞Y(jié)果進行分析檢測，輸出檢測結(jié)果；RS232數(shù)據(jù)輸出接口，與主控CPU芯片相連，用以按照RS232通訊協(xié)議將所述檢測結(jié)果 傳輸給PC機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)，其特征在于所述信號處理 電路還包括復(fù)位電路，所述復(fù)位電路設(shè)置在主控CPU芯片的外部，通過按鈕J3連接到主控 CPU芯片的復(fù)位引腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)，其特征在于每路所述激光 頭均通過一個LED供電電路供電，激發(fā)激光頭發(fā)出特定波長的激光；所述LED供電電路包括 與激光頭相連的限流電阻，所述限流電阻的另一端連接+5V的開關(guān)電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)LCD顯示 電路采用字符型液晶作為顯示屏。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，所 述檢測方法包括以下步驟步驟一，傳感器捕獲水下生物進入感應(yīng)區(qū)域的行為并將這種非正常行為轉(zhuǎn)成標準的數(shù) 字信號；步驟二，信號濾波電路將傳感器輸出的數(shù)字信號進行濾波處理，輸出濾波信號，保證所述數(shù)字信號平穩(wěn)，消除信號的誤報警；步驟三，信號處理電路對所述濾波信號進行采集處理，輸出采集處理信號； 步驟四，數(shù)據(jù)IXD顯示電路顯示所述采集處理信號； 步驟五，信號傳輸電路將所述采集處理信號通過串口實時發(fā)送到PC機上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于所 述PC機實時接收所述檢測系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并主動查詢所述檢測系統(tǒng)的通訊狀態(tài)；所述PC機查詢檢測系統(tǒng)的通訊狀態(tài)的方法為每隔特定時間上位機通過串口發(fā)送約 定的通訊協(xié)議給所述檢測系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)一旦收到查詢命令，立刻回復(fù)約定的協(xié)議內(nèi)容；在 正常情況下，檢測系統(tǒng)延遲不超過設(shè)定時間，如果查詢3次未收到檢測系統(tǒng)的回復(fù)命令，則 認為檢測系統(tǒng)未正常工作，通訊不成功；當(dāng)一段時間內(nèi)生物移動次數(shù)連續(xù)超過設(shè)定基準值時，就認為水質(zhì)異常，引發(fā)報警。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于 所述傳感器為光電檢測傳感器，所述光電檢測傳感器置于待測水體的兩側(cè)，通過角鋼固定裝置進行固定，保證光電傳感器的光路收發(fā)一一對應(yīng)；所述光電檢測傳感器采用激光 頭組成光路發(fā)射器陣列，形成光路檢測的光源部分；所述光電檢測傳感器采用光敏三極管 組成光路接收器陣列，通過與光源部分一一對應(yīng)檢測，用以將光路的通斷信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng) 的數(shù)字信號；所述信號濾波電路包括與所述光敏三極管的發(fā)射極相連的KGl端，與KGl端相連的并 列的電阻電容電路，與并列的電阻電容電路相連的輸出端； 所述信號處理電路包括數(shù)據(jù)輸入接口，連接所述信號濾波電路的輸出端；處理單元，采用一處理芯片作為主控CPU芯片，通過處理芯片內(nèi)置的定時器定時掃描 數(shù)據(jù)輸入接口上的引腳電平，并通過內(nèi)置程序?qū)呙杞Y(jié)果進行分析檢測，輸出檢測結(jié)果；RS232數(shù)據(jù)輸出接口，與主控CPU芯片相連，用以按照RS232通訊協(xié)議將所述檢測結(jié)果 傳輸給PC機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高濁度水下生物移動檢測系統(tǒng)及檢測方法，所述檢測方法包括以下步驟步驟一，傳感器捕獲水下生物進入感應(yīng)區(qū)域的行為并將這種非正常行為轉(zhuǎn)成標準的數(shù)字信號；步驟二，信號濾波電路將傳感器輸出的數(shù)字信號進行濾波處理，輸出濾波信號，保證所述數(shù)字信號平穩(wěn)，消除信號的誤報警；步驟三，信號處理電路對所述濾波信號進行采集處理，輸出采集處理信號；步驟四，數(shù)據(jù)顯示電路顯示所述采集處理信號；步驟五，信號傳輸電路將所述采集處理信號通過串口實時發(fā)送到PC機上。本發(fā)明采用光電檢測的方法使橫向檢測距離可以達到30公分，大大擴大了水生生物體活動空間，在高濁度的環(huán)境中不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，且不易發(fā)生銹蝕，使用壽命長。
文檔編號G01V8/10GK101806923SQ201010136028
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者張順, 王紹祥, 申一塵, 鄧濤, 陳蓓蓓 申請人:上海城投原水有限公司