一种多传感器检测及清洗装置和清洗方法

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种多传感器检测及清洗装置和清洗方法。

背景技术

现代渔业越来越重视构建水产养殖业绿色发展的空间格局，重视水产养殖动物的生活习性和生活状态。每种水产养殖动物都有适合其生存的水质环境，若某些水质指标超出水产养殖动物的适应和忍耐范围，动物将不能正常生长，甚至大批死亡。通过运用大量的传感器来检测水质，包括水温、PH值、溶氧度、氧化还原、盐度、铵离子、硫离子等参数，养殖技术人员在监控中心通过监控系统可以实时掌握养殖水质环境信息，及时获取异常报警信息及水质预警信息，并可以根据水质监测结果，实时调整控制设备，实现水产养殖的科学养殖与管理。但由于水中杂质较多，水中的藻类和贝壳类会附着于传感器的电极，导致检测结果不准确。由于水下传感器电极的清洗十分困难，传统的清洗方法需要把传感器装置从水下取出，并依靠人工进行清洗，工作量大，效率低。为了解决传感器电极的清洗问题，专利CN211385999U公开了一种传感器清洗装置，其采用链条自动升降结构来移动传感器，同时借助喷水和毛刷装置来清洗；但是，由于使用了链条传动、电机、水泵等装置，占地空间大，清洗效率低，而且不适用于多个传感器同时清洗。专利CN210497462U公开的传感器清洗装置，其利用红外线接收器操纵超声波发射器进行声波清洗，利用马达控制喷射头进行水清洗；但是，其结构复杂，且没有考虑到滤网的清洗，清洗效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种工作空间小、结构简单、使用方便、清洗效率高的多传感器检测及清洗装置和清洗方法，拆卸方便，有效过滤杂质，可同时对多个水质传感器电极进行高效清洗。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种多传感器检测及清洗装置，包括第一过滤层11、第二过滤层12和传感器放置区13；传感器放置区13的底部与第二过滤层12相连接，传感器放置区13的筒体内部放置有一个以上的传感器，传感器的上部主体安装在传感器放置区13的底部，传感器的探头电极20置于第二过滤层12的筒体内部；第二过滤层12与第一过滤层11相连接，第二过滤层12的底部设有筛孔；第一过滤层11的筒壁上设有筛孔，用于过滤水中杂质；导轨3上安装有第一电机1和移动块2，第一电机1用于驱动移动块2，使得移动块2沿导轨上下运动；移动块2通过悬臂与第二电机16相连接，第二电机16的转轴15固定安装并穿过传感器放置区13的底部中间，通过移动块2的运动来带动悬臂下方的传感器放置区、第二过滤层和第一过滤层一起运动；位于传感器放置区13的底部外侧(即位于第二过滤层12的筒体内部)的电机转轴15上安装有传感器电极清洗部件18，所述传感器电极清洗部件中的软毛刷与传感器放置区13的底部开孔位置相对应，软毛刷在电机带动下旋转以对传感器的探头电极20进行清洗，保持探头电极的洁净度；导轨3上与第一过滤层11筛孔对应的位置上安装有滤网清洗部件4，滤网清洗部件4的一端通过压紧弹簧5固定在导轨3上，滤网清洗部件4的另一端安装有硬质毛刷，硬质毛刷可通过摩擦去除第一过滤层11筛孔上附着的杂质。

传感器放置区13的上部安装有上端盖子14，传感器放置区13的底部设有中间开孔和周边开孔，中间开孔用于放置第二电机16的转轴15，根据传感器的数量在传感器放置区13的底部周边开孔，周边开孔用于安装传感器；传感器放置区13的底部外侧对应于每个周边开孔设有调节塞17和压紧弹簧19，调节塞17用于调节周边开孔的孔径大小以安装传感器，调节传感器电极的安装高度使其与传感器电极清洗部件18中软毛刷的高度相匹配，再用压紧弹簧19紧固传感器。传感器电极清洗部件18安装在第二电机16的转轴15上，当电机转轴15旋转时，传感器电极清洗部件18随电机转轴15一同旋转，传感器电极清洗部件18中的软毛刷可对传感器的探头电极20进行清洗。

所述第一过滤层11的筛孔直径可根据水中悬浮杂质物的尺寸来确定，比如淡水养殖中易附着在装置上的悬浮杂质物以草渣、贝壳类为主，尺寸通常都超过1cm，故第一过滤层11的筛孔直径设为6～8mm，水通过筛孔流入第一过滤层11的筒体内部，筛孔可以把水中绝大部分易附着的悬浮杂质阻拦在筒壁之外，起到初步过滤水中悬浮杂质的作用。

所述第一过滤层11的筒壁底部安装有下端盖子10，下端盖子10的一端固定在第一过滤层11的筒壁底部，另一端未固定。在第一过滤层11与下端盖子10未固定那端相对应的筒壁底部安装有电磁铁9；当电磁铁9通电时，如果下端盖子10未固定那端距离电磁铁9在一定范围内，下端盖子10在电磁铁9的电磁力作用下，把第一过滤层11的底部密封起来；当电磁铁9断电时，下端盖子10不受电磁力的作用，未固定的那端打开，在重力作用下下落至一定倾角，使得第一过滤层11的底部打开。

所述第二过滤层12的底部密集开孔，筛孔直径为2～3mm；工作时，进入第一过滤层11筒体内部的水，再经过第二过滤层12的底部筛孔进入第二过滤层12的筒体内部，使得传感器探头电极20浸泡在水中，第二过滤层12的筛孔起到进一步过滤杂质的作用，使得传感器电极上无悬浮杂质附着，可以使传感器正常使用，同时又能减轻传感器探头电极清洗的工作量。

所述多传感器检测及清洗装置还设置有支撑架8，其上方安装有挡板7和导轨3；导轨3和挡板7上还分别设置有限位开关6，限位开关6分为上、下两个，用于控制装置的运动位移区间，当移动块2碰撞到上部的限位开关时，触发控制电路信号，改变第一电机1的运动方向，进而改变移动块2的运动方向，使移动块2向下运行；当下端盖子10碰撞到下部的限位开关时，触发控制电路信号，改变第一电机1的运动方向，进而改变移动块2的运动方向，使移动块2向上运行。通过限位开关控制第一电机1运动的电气线路图如图7所示。

一种多传感器检测及清洗方法，包括下述步骤：当传感器正常工作时，筒体底部密封，水通过第一过滤层筒壁上的筛孔进入内腔，再经过第二过滤层底部的筛孔进入内腔淹没传感器探头电极，传感器对水质进行监测；第一电机1和第二电机16的控制电路上都有时间继电器，通过定时控制使得第一电机1和第二电机16定时启动，第二电机16启动以带动传感器电极清洗部件18旋转，利用传感器电极清洗部件18中的软毛刷对传感器探头电极进行清洗，第一电机1启动并通过上、下限位开关使移动块2进行上下往复运动，带动第一过滤层上下往复运动，利用滤网清洗部件4对第一过滤层11的筛孔进行清洗。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)本发明的多传感器检测及清洗装置，采用双过滤设计，两层筛孔的位置及大小均不同，通过双层过滤后，防止水中草渣、贝壳类悬浮杂质附着到传感器电极，保证传感器正常工作的同时，可以减轻传感器电极清洗的工作量。

(2)本发明的多传感器检测及清洗装置，采用限位开关以及设计对应的电机控制电气线路，可以定时完成传感器电极、过滤层筒壁的清洗工作，清洗过程中并不影响传感器的正常工作；而且，本发明可以把整个装置提出水面，便于传感器标定校验及更换。

(3)本发明的多传感器检测及清洗装置，采用旋转电机带动软毛刷清洗传感器电极，软毛刷能同时清洗多个传感器电极，高效且不易损伤电极，成本低；采用电机拖动第一过滤层筒体往复运行，利用硬毛刷对筒壁筛孔上附着的杂质进行清洗，避免筛孔堵塞，保证可以正常对水质进行检测；利用电磁铁和限位开关及控制电路设计，控制下端盖子的开合，利于筒体内的杂质排出。

(4)本发明的多传感器检测及清洗装置，由于采用上端盖子、传感器放置区、第一过滤层筒体、第二过滤层筒体、下端盖子的同轴筒体结构设计，便于组合安装和拆卸；由于采用了调节塞和压紧弹簧，传感器易于固定安装和更换，整套装置简单、实用、成本较低。

附图说明

图1为多传感器检测及清洗装置的结构示意图。

图2为传感器放置区的内部结构示意图。

图3为传感器电极清洗部件的结构示意图。

图4为传感器放置区底部的开孔示意图。

图5为第二过滤层的底部筛孔示意图。

图6为滤网清洗部件的结构示意图。

图7为控制第一电机1运动的电气线路图。

其中，1、第一电机；2、移动块；3、导轨；4、滤网清洗部件；5、压紧弹簧；6、限位开关；7、挡板；8、支撑架；9、电磁铁；10、下端盖子；11、第一过滤层；12、第二过滤层；13、传感器放置区；14、上端盖子；15、转轴；16、第二电机；17、调节塞；18、传感器电极清洗部件；19、压紧弹簧；20、传感器的探头电极。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但是，不以任何形式限制本发明。应该指出的是，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，本发明还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例的多传感器检测及清洗装置，如图1所示，包括第一电机1、移动块2、导轨3、滤网清洗部件4、支撑架8、第一过滤层11、第二过滤层12、传感器放置区13、传感器电极清洗部件18。支撑架8上安装有挡板7和导轨3；导轨3上安装有第一电机1和移动块2，第一电机1用于驱动移动块2，使得移动块2沿导轨上下运动；移动块2通过悬臂与第二电机16相连接，第二电机16的转轴15固定安装并穿过传感器放置区13的底部中间，通过移动块2的运动来带动悬臂下方的第一过滤层11、第二过滤层12、传感器放置区13一起运动。导轨3和挡板7上还分别设置有限位开关6，限位开关6分为上、下两个，用于控制装置的运动位移区间。传感器放置区13的上部安装有上端盖子14，其底部与第二过滤层12相连接。传感器放置区13的底部设有中间开孔和三个周边开孔，如图4所示，中间开孔用于放置第二电机16的转轴15，三个周边开孔用于安装三个传感器，传感器的上部主体安装在传感器放置区13的底部，传感器的探头电极20置于第二过滤层12的筒体内部。如图2所示，传感器放置区13的底部外侧对应于每个周边开孔设有调节塞17和压紧弹簧19。位于传感器放置区13的底部外侧(即位于第二过滤层12的筒体内部)的电机转轴15上安装有传感器电极清洗部件18，如图3所示，传感器电极清洗部件中的软毛刷与传感器放置区13的底部开孔位置相对应。第二过滤层12与第一过滤层11相连接。第二过滤层12的底部设有筛孔(如图5所示)；第一过滤层11的筒壁上设有筛孔，导轨3上与第一过滤层11筛孔对应的位置上安装有滤网清洗部件4(如图6所示)。

当传感器正常工作时，筒体底部密封，水通过第一过滤层筒壁上的筛孔进入内腔，再经过第二过滤层底部的筛孔进入内腔淹没传感器探头电极，传感器对水质进行监测。控制第一电机1运行的电气线路图如图7所示，第一电机1和第二电机16的控制电路上都有时间继电器。通过定时控制，第二电机16每天启动一次，每次工作三至五分钟，带动传感器电极清洗部件18旋转，利用传感器电极清洗部件18中的软毛刷对传感器探头电极进行清洗。第一电机1每周启动一次，每次工作十至二十分钟，通过上、下限位开关使移动块2进行上下往复运动，带动第一过滤层11上下往复运动，利用滤网清洗部件4对第一过滤层11的筛孔进行清洗。当传感器使用了一段时间，比如三至四个月，需要对传感器重新进行标定校准；或者使用了两至三年，需要更换传感器，通过调节上部限位开关的位置，控制第一电机1使移动块2向上运行至第一过滤层11底部露出水面至合适高度，按下控制第一电机1运动的电气线路图中的停止按钮，第一电机1停止运行，第二过滤层12和第一过滤层11中的水从筛孔及下端盖子10流出，拆开过滤层后，可以方便进行校正校验或更换传感器工作。当需要对第一过滤层11的筛孔进行清洗时，接通第一电机1的电源开关，第一电机1拖动移动块2运动，移动块2带动悬臂及悬臂下联结的传感器放置区和过滤层一起运动，通过上、下限位开关控制第一电机1改变运行方向，带动移动块2做往复运动，使得第一过滤层11筒壁上的筛孔被滤网清洗部件4的硬毛刷反复摩擦清洗；关闭筒壁底部电磁铁的电源开关，下端盖子打开，可以使清掉的杂质从底部排出，清洗完成后，控制第一电机1拖动移动块2向下运动，同时接通筒壁底部电磁铁的电源开关，当下端盖子接触到下部限位开关时，下端盖子会受力向电磁铁靠拢，接近电磁铁时，下端盖子在电磁力的作用下会吸附并密封筒壁底部，在下部限位开关作用下，第一电机1反向启动运动后，通过延时控制关闭第一电机1的电源开关，等待下一次清洗指令。当需要对传感器探头电极进行清洗时，接通第二电机16的电源开关，第二电机16的转轴带动传感器电极清洗部件18中的软毛刷工作旋转，软毛刷对各个传感器电极进行清洗，清洗完成后，通过时间继电器的延时控制，在第二电机16工作一段时间后，自动关闭第二电机16的电源开关，等待下一次清洗指令。

实施例2

对于池塘养殖鳗鱼，本发明传感器检测及清洗装置可设置于池塘靠近岸边水域，由养殖场配电箱提供电源动力。采用各种传感器对池塘水质参数，比如用四个传感器分别对水温及PH值、溶氧度、氧化还原、氨氮进行监测。传感器放置区的筒体直径约为30cm，筒体长度约为30cm，内腔收纳传感器主体部分，筒体底部在电机转轴周围均匀开四个孔，布置四个传感器，通过调节塞和压紧弹簧固定传感器，并可以调节传感器电极位置与软毛刷位置匹配。与传感器放置区相连接的第二过滤层的筒体直径约为30cm，长度约为10cm，筒体底部密集开孔，筛孔直径约为2-3mm，传感器探头电极位于该第二过滤层的筒体内部，当水从筛孔过滤流入后，水质洁净，传感器电极浸泡在水里。第二过滤层的下方连接着第一过滤层，其筒体直径约为30cm，长度约为20cm，筒壁靠近直线导轨的弧形侧面上密集开孔，筛孔的直径为6-8mm，筛孔起到过滤清洁的作用，把绝大部分的杂物阻拦在筒壁以外。第一过滤层筒体的底部安装有下端盖子，下端盖子一端安装在筒体上，另一端未固定安装，可在电磁力的作用下把筒体底部密封住。在传感器放置区筒体的上部安装一个旋转电机，由于电机只需带动软毛刷旋转清洗传感器电极，电机功率较小，100-200W即可。在直线导轨的上端安装直线电机，直线电机沿直线导轨上下往复运动，电机功率1-2kW。在直线导轨上安装有滤网清洗部件，并通过压紧弹簧连接在直线导轨上，滤网清洗部件上有硬毛刷。在直线导轨底部安装有挡板。上端盖子14、传感器放置区13、第二过滤层12、第一过滤层装置11可通过螺纹设计或螺栓螺帽连接在一起，便于安装及拆卸，有利于传感器安装、校准、更换等操作。

清洗过程中，软、硬毛刷分别在对应电机的驱动下工作之后，可得清洗效果如下：(1)传感器电极表面无水中杂质附着物、无污垢、无刮痕，干净光亮，水质检测效果准确；(2)第一过滤层的开孔筒壁滤网表面无明显水中杂质附着物，筛孔进出水顺畅，进水基本不含杂物，不会对传感器电极检测造成不利影响。

实施例3

对于深海网箱养殖，本发明传感器检测及清洗装置可设置于网箱旁边，由蓄电池及太阳能板提供电源动力。采用各种传感器对海洋水质参数，比如用五个传感器分别对水温及PH值、溶氧度、盐度、氨氮、透明度进行监测。

传感器放置区的筒体直径约为40cm，密封筒体长度约为30cm，内腔收纳传感器主体部分，密封筒体底部在电机转轴周围均匀开五个孔，布置五个传感器，通过调节塞和压紧弹簧固定传感器，并可以调节传感器电极位置与软毛刷位置匹配。与传感器放置区相连接的第二过滤层的筒体直径约为40cm，长度约为10cm，筒体底部密集开孔，筛孔直径约为3-4mm，传感器探头电极位于第二过滤层的筒体内部，当水从筛孔过滤流入后，水质洁净，传感器电极浸泡在水里。第二过滤层的下方连接着第一过滤层，其筒体直径约为40cm，长度约为20cm，筒壁靠近直线导轨的弧形侧面上密集开孔，筛孔的直径为8-10mm，筛孔起到过滤清洁的作用，把绝大部分的杂物阻拦在筒壁以外。第一过滤层的筒体底部安装有下端盖子，下端盖子靠近直线导轨的一端受电磁铁吸力作用，另一端安装在筒体上。在传感器放置区的筒体上部安装一个旋转电机，由于电机只需带动软毛刷旋转清洗传感器电极，电机功率较小，200-300W即可。在直线导轨的上端安装电机及移动块，电机可以驱动移动块沿直线导轨上下往复运动，电机功率2-3kW。在直线导轨的上安装有第一过滤层的筒壁筛孔滤网清洗部件，并通过压紧弹簧连接在直线导轨上，滤网清洗部件上有硬毛刷。在直线导轨底部安装有挡板。

以上所述仅为本发明的实施例，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。