一種具有供電優(yōu)化的汞金屬離子濃度自動檢測及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種離子濃度檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種具有供電優(yōu)化的汞金屬離子濃 度自動檢測及控制系統(tǒng)，屬于自動檢測控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 重金屬指比重大于5的金屬，（一般指密度大于4. 5克每立方厘米的金屬）約有 45種，如銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、錳、鎘、汞、鎢、鉬、金、銀等.盡管錳、銅、鋅等重金屬是生命活 動所需要的微量元素，但是大部分重金屬如汞、鉛、鎘等并非生命活動所必須，而且所有重 金屬超過一定濃度都對人體有毒。
[0003] 如汞中毒的臨床表現(xiàn)有，全身癥狀為頭痛、頭昏、乏力、發(fā)熱.口腔及消化道癥狀 表現(xiàn)為齒齦紅腫酸痛、糜爛出血、牙齒松動、齦槽溢膿，口腔有臭味，并有惡心、嘔吐、食欲 不振、腹痛、腹瀉.皮膚接觸可出現(xiàn)紅色斑丘瘆，以四肢及頭面部分布較多。少數(shù)患者可有 腎損害，個(gè)別嚴(yán)重者可有咳嗽、胸痛、呼吸困難、紺紫等急性間質(zhì)性肺炎的表現(xiàn)。
[0004] 農(nóng)用土壤是受人類活動強(qiáng)烈影響的一類特殊土壤，其環(huán)境質(zhì)量與人們的身體健康 密切相關(guān)。土壤污染源主要來自工業(yè)"三廢"和農(nóng)藥、化肥的大量使用，污染物可通過灌溉 水進(jìn)人土壤，也可通過大氣污染、空中的顆粒物（含重金屬和致癌物質(zhì)等）干濕沉降造成土 壤污染，隨著時(shí)間的推移，農(nóng)田表層土壤鉛、銅、鋅、汞等重金屬含量有增加的趨勢。由于農(nóng) 作物的吸收作用，重金屬元素從土壤中迀移轉(zhuǎn)化到農(nóng)作物根莖葉及果實(shí)中去，從而連帶造 成農(nóng)作物的重金屬污染，危及人們的健康水平。因此，如何快速而又簡便地實(shí)現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)基 地土壤重金屬含量的在線測量成為了一個(gè)至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)問題。
[0005] 例如申請?zhí)枮?201320688736. 3"的一種區(qū)域水環(huán)境重金屬監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 監(jiān)測管理系統(tǒng)和經(jīng)GPRS與之相聯(lián)的多個(gè)監(jiān)測終端。監(jiān)測管理系統(tǒng)中心處理器連接數(shù)據(jù)收 發(fā)、數(shù)據(jù)分析處理和數(shù)據(jù)庫管理模塊，還連接顯示器/用戶終端，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊連接存儲各 監(jiān)測終端的GPS、GIS以及相關(guān)重金屬濃度的數(shù)據(jù)庫。各監(jiān)測終端的主控模塊包括嵌入式處 理器及時(shí)鐘和GPRS子模塊，檢測模塊包括溫度傳感器和重金屬電化學(xué)傳感器陣列。運(yùn)行時(shí) 監(jiān)測終端所測水環(huán)境的溫度和重金屬濃度發(fā)送到監(jiān)測管理系統(tǒng)存儲并顯示。數(shù)據(jù)分析處理 模塊將其與標(biāo)準(zhǔn)值和歷史數(shù)據(jù)對比，當(dāng)為污染水質(zhì)或某種重金屬濃度突升則報(bào)警。該系統(tǒng) 在檢測精度和方式上有待進(jìn)一步提升。
[0006] 又如申請?zhí)枮?201410291064. 1"的一種二次加樣重金屬離子濃度測試方法，包括 如下步驟：對水樣進(jìn)行預(yù)處理；配制重金屬離子濃度為Cs的標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液和電解液；電解 槽中加入體積為V0的電解液，電解槽中加入體積為Vx的水樣，從電流-電壓曲線上得到對 應(yīng)的峰高h(yuǎn)i ;電解液中加入體積為Vx的水樣，從電流-電壓曲線上得到對應(yīng)的峰高h(yuǎn)2 ;電 解槽中加入體積為Vs的標(biāo)準(zhǔn)樣品，從電流-電壓曲線得到對應(yīng)的峰高h(yuǎn)3 ;重金屬離子濃度 采用三點(diǎn)算法計(jì)算，得到重金屬離子濃度Cx，并且計(jì)算平均誤差。該發(fā)明解決峰高-濃度曲 線不過坐標(biāo)零點(diǎn)的問題，減少峰高-濃度曲線的非線性對測量結(jié)果的影響。該發(fā)明成本較 高，操作復(fù)雜，在檢測方式上有待進(jìn)一步提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的不足提供了一種具有供電優(yōu)化的 汞金屬離子濃度自動檢測及控制系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：
[0009] -種具有供電優(yōu)化的汞金屬離子濃度自動檢測及控制系統(tǒng)，包含微控制器模塊、 離子濃度檢測單元、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元、顯示單元、鍵盤輸入單元、報(bào)警單元、電動 土壤修復(fù)裝置、供電模塊，所述離子濃度檢測單元、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元依次連接， 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元、顯示單元、鍵盤輸入單元、報(bào)警單元、電動土壤修復(fù)裝置和供電模塊 連接在微控制器模塊的相應(yīng)端口上，所述微控制器模塊包含計(jì)算單元、對比單元和控制單 元；
[0010] 所述供電模塊包括充電裝置、電池、穩(wěn)壓器、比較器，所述充電裝置連接電池，所述 電池通過穩(wěn)壓器連接微控制器模塊，所述電池與比較器連接；
[0011] 離子濃度檢測單元，用于對汞離子電極產(chǎn)生的模擬電壓信號進(jìn)行采集；
[0012] 電壓放大器單元，用于將模擬電壓信號進(jìn)行濾波和放大；
[0013] 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將放大后的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號；
[0014] 計(jì)算單元，用于根據(jù)該數(shù)字信號進(jìn)行計(jì)算處理得出汞離子濃度；
[0015] 顯示單元，用于實(shí)時(shí)顯示微控制器模塊計(jì)算出的汞離子濃度；
[0016] 鍵盤輸入單元，用于輸入設(shè)定正常汞離子濃度閾值；
[0017] 對比單元，用于根據(jù)計(jì)算單元計(jì)算出的汞離子濃度與設(shè)定正常汞離子濃度閾值進(jìn) 行對比，若超過正常濃度閾值則發(fā)送信號至控制單元；
[0018] 控制單元，用于根據(jù)對比單元發(fā)送的信號控制報(bào)警單元發(fā)出警報(bào)，同時(shí)啟動電動 土壤修復(fù)裝置；
[0019] 比較器，用于實(shí)時(shí)將電池輸出電壓和設(shè)定值進(jìn)行對比，進(jìn)而控制充電裝置的開閉。
[0020] 作為本發(fā)明一種具有供電優(yōu)化的汞金屬離子濃度自動檢測及控制系統(tǒng)，所述微控 制器模塊采用AVR系列單片機(jī)。
[0021] 作為本發(fā)明一種具有供電優(yōu)化的汞金屬離子濃度自動檢測及控制系統(tǒng)，所述離子 濃度檢測單元采用電化學(xué)傳感器。
[0022] 作為本發(fā)明一種具有供電優(yōu)化的汞金屬離子濃度自動檢測及控制系統(tǒng)，所述放大 電路采用三級放大電路。
[0023] 作為本發(fā)明一種具有供電優(yōu)化的汞金屬離子濃度自動檢測及控制系統(tǒng)，所述顯示 單元采用IXD顯示屏
[0024] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
[0025] 1、本發(fā)明方法簡單、易于實(shí)現(xiàn)且能夠自動測量物體的寬和高，節(jié)省了人力；
[0026] 2、本發(fā)明能夠利用電勢測定法的電化學(xué)響應(yīng)性能，并結(jié)合一元線性回歸建立電極 電勢與離子濃度的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了對離子濃度的測量、顯示和存儲。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0028] -種具有供電優(yōu)化的汞金屬離子濃度自動檢測及控制系統(tǒng)，包含微控制器模塊、 離子濃度檢測單元、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元、顯示單元、鍵盤輸入單元、報(bào)警單元、電動 土壤修復(fù)裝置、供電模塊，所述離子濃度檢測單元、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元依次連接， 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元、顯示單元、鍵盤輸入單元、報(bào)警單元、電動土壤修復(fù)裝置和供電模塊 連接在微控制器模塊的相應(yīng)端口上，所述微控制器模塊包含計(jì)算單元、對比單元和控制單 元；
[0029] 所述供電模塊包括充電裝置、電池、穩(wěn)壓器、比較器，所述充電裝置連接電池，所述 電池通過穩(wěn)壓器連接微控制器模塊，所述電池與比較器連接；
[0030] 離子濃度檢測單元，用于對汞離子電極產(chǎn)生