“水质监测机器人”的设计

刘正云

水质监测机器人是一款实时监测水流浊度，并能根据浊度情况自动发出报警信息的设备。当今社会，环境污染日益严重，尤其是水污染，不堪其忧。温州中学处在三垟湿地旁，河水曾多次受到建筑泥浆污染，因此有的学生想实时了解水质信息，一旦有所污染，可以立即采取措施补救。但学生发现市面上的水质监测仪器比较昂贵，而且难以做到实时监测。水质监测机器人是温州中学涂郁潇颖同学设计的，她希望能用这一机器人解决以上问题。

● 创新点

较之其他水质监测仪器，该作品的创意点主要有：①采用机器人进行水质监测，有较高的人工智能性，减少了人力投入；②数据采集采用自行设计的双环探头，大幅度降低了成本；③将最终数据处理绘成曲线图，让用户直观了解水质监测情况；④水质数据实时采集汇总警报，提高了应对水质突发事件的能力。

● 方案设计实施

水质监测机器人由数据汇总机器人和监测机器人两部分组成，简称一号、二号机器人。一号机器人只有一台，而二号机器人根据需要，可以有很多台。

1.二号机器人

二号机器人为监测机器人，负责河水浊度的数据采集，自动将数据发送给一号机器人，相当于一号机器人的“触手”。在这里，我们根据比浊法原理（透过悬浮质点介质的光强度来确定悬浮物质浓度）采用高亮LED作为光源，用光敏电阻监测光强度，传至处理器，并将电信号转换为数字信号。学生设计了两个相互垂直的同心圆环探头来固定传感器，同心环内部空心以铺设光敏模块电路。LED灯与光敏电阻相隔8cm。通过两个方向的光敏传感器测量，取平均值，可得到较准确的数据。水质监测模块设计如图1所示。

2.一号机器人

一号机器人是建立在PC机上的数据汇总机器人，负责把二号机器人传回的数据存入数据库，并将实时水质信息整理成图表，描点绘图，排除错误数据并警报可疑数据。用户也可以通过Web界面查看实时更新的可视化数据。

3.安装方式

二号机器人的环状采集数据传感器安装在水下60cm处，主板及太阳能电池板等安装在水面以上，通过水中木桩或其他方式固定。图2为其安装示意图。

根据需要，在一个水域的关键点布置好多台二号机器人，机器人之间用ZigBee技术组网，并将数据传送到一号机器人。

● 发展前景

这款机器人价格低廉，用途广泛，是解决水质监测难题的一次大胆尝试。如果能够量产，执法部门就能随时随地监测河水浊度。我们的环境将会越来越好，污染越来越少。endprint