СИСТЕМА ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ ВОДОЕМОВ
SYSTEM FOR REMOTE WATER TEMPERATURE MEASUREMENT OF WATER RESERVOIRS

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для оперативного дистанционного измерения температуры воды водоемов, например рыбоводных, или прудов-охладителей атомных станций.
Температурный фактор состояния водоема является одним из главных определяющих экологического и гидрохимического состояния водоема, а также его кормовой базы, что в целом влияет на рыбопродуктивность водоема.
Традиционно измерения температуры воды водоема производятся при помощи переносного ртутного или иного термометра. Измерения температуры таким устройством требуют постоянного перемещения обслуживающего персонала по прудам. Проводить измерения в различных точках и глубинах водоема затруднительно. Для этого требуется плавсредство. Это трудоемко и создает неудобства в работе персонала.
Известно устройство для замера температуры воды в море на ходу корабля (авт. свид. СССР №148259, G01K 7/22) [1] при помощи включенного в мостовую систему термосопротивления, закрепленного на поплавках, и трос-кабеля. Измерения температуры таким устройством требуют постоянного перемещения плавательного средства по водоемам, что затратно и неудобно. Кроме того, на результаты измерения оказывает значение качка плавсредства.
Известно устройство дистанционного измерения температуры (заявка РФ №2005135002 от 11.11.2005, МКИ G08C 17/02) [2], в котором информацию от датчика температуры обрабатывают и передают через сотовый телефон по запросу, при этом запросом является звонок на этот сотовый телефон. Сигнал вызова преобразуют в управляющую команду поднятия трубки сотового телефона, затем передают через микрофон речевую информацию о величине измеренной температуры. После чего опускают трубку сотового телефона. Устройство содержит блок сопряжения, модуль индикации, модуль ввода параметров, таймер, синтезатор речи, причем таймер и модуль ввода параметров подключены непосредственно к входам микроконтроллера, а модуль индикации, вход управления сотовым телефоном и управляющий вход синтезатора речи подключены непосредственно к его выходам. При этом выход звукового сигнала сотового телефона через блок сопряжения подключен к входу микроконтроллера, а аналоговый выход синтезатора речи соединен с микрофонным входом сотового телефона.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и дороговизна, т.к. запросы показаний температуры водоема необходимо оплачивать телефонной компании, а также ограниченные возможности, т.к. измерения температуры можно проводит в фиксированной точке водоема на одной глубине.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для дистанционного измерения температуры (патент US 06568848, МПК G01K 1/02) [3], включающее передающее устройство и приемное устройство. Передающее устройство размещено рядом с местом измерения температуры и состоит из радиопередатчика, гибким проводом связи соединенного с датчиком температуры, который передает данные температуры в радиопередатчик. Приемное устройство имеет приемник радиосигналов, в который из радиопередатчика поступают данные температур, и дисплей для воспроизведения полученных данных. Приемное устройство устанавливают на удаленном расстоянии от передающего устройства, поддерживая с ним радиосвязь, что позволяет непрерывно контролировать температуру места измерения. Данное устройство используется для контроля температуры приготовляемой пищи.
Недостатками известного устройства являются ограниченные возможности, т.к. температура контролируется в одной точке.
Целью предлагаемого изобретения является возможность дистанционного измерения температуры воды в верхнем и придонном слоях воды водоема, а также получения по запросу температурных данных от разных мест водоема или разных водоемов.
Поставленная цель достигается тем, что в известной системе для дистанционного измерения температуры воды водоемов, содержащей передающую и приемную станции, которые расположены на расстоянии друг от друга и оснащены антеннами, блоками питания, причем передающая станция включает передатчик, расположенный рядом с датчиком температуры и связанный с ним через преобразователь температуры, а приемная станция включает приемник сигналов, устройство для обработки данных и индикатор температуры, согласно изобретению, она содержит n-е количество передающих станций, расположенных в плавучих буях, размещенных в разных местах водоема или в разных водоемах, каждая передающая станция дополнительно содержит второй датчик температуры, связанный с преобразователем, двухвходовый коммутатор, аналогово-цифровой преобразователь, блок окончания передачи сигналов, приемник частотного запроса, таймер, при этом один датчик расположен в верхнем слое воды, а второй - в придонном, выходы преобразователей температуры связаны с входами коммутатора, выход которого подключен к входу аналогово-цифрового преобразователя, выход которого связан с входом передатчика, одним выходом связанного с блоком окончания передачи сигналов, а другим - с приемно-передающей антенной, дополнительно связанной через приемник частотного запроса с блоком окончания передачи сигналов, при этом блок питания подключен ко всем элементам станции через приемник частотного запроса и таймер, а приемная станция дополнительно содержит передатчик, модулятор, блок определения прихода сигналов, демодулятор, коммутатор, таймер и схему запроса, которая содержит n параллельно соединенных генераторов фиксированных частот, снабженных кнопками запроса и подключенных к входу модулятора, выход которого через передатчик подключен к приемно-передающей антенне, связанной с входом приемника сигналов, выход которого связан с входом демодулятора, подключенного к входу коммутатора, у которого один выход связан с устройством для обработки данных и индикации результата измерения температуры верхнего слоя воды водоема, а другой - с устройством для обработки данных и индикации результата измерения температуры нижнего слоя воды водоема, при этом блок питания через тумблер подключен к кнопкам запроса схемы запроса, приемнику сигналов и блоку определения прихода сигналов непосредственно, а к остальным элементам схемы через блок определения прихода сигналов, а каждое устройство для обработки данных и индикации результата измерения температуры содержит последовательно соединенные демодулятор, дешифратор, регистр памяти, цифровой индикатор температуры.
Наличие у каждой передающей станции двух датчиков температуры, один из которых расположен в верхнем, а другой в придонном слоях воды, от которых по запросу приемной станции передают температурные данные воды на индикаторы приемного устройства, позволит контролировать температуру разных слоев воды водоема и судить о гидрохимических процессах в водоеме полномасштабно, т.к. для косвенного определения гидрохимических процессов требуются две точки измерения температуры - верхнего слоя и придонного слоя воды.
Наличие в системе нескольких передающих станций, расположенных в разных местах водоема или в нескольких удаленных друг от друга водоемов, и по запросу приемной станции передающих температурные данные на одну приемную станцию, где они фиксируются, значительно облегчает регистрацию и работу с полученными данными, снижает трудоемкость контроля гидрохимического состояния водоемов, что в общем повышает эффективность рыбоводного хозяйства.
Наличие в конструкции приемной станции схемы запроса, содержащей n-генераторов фиксированных частот, число которых определяется числом передающих станций, позволяет путем включения соответствующего генератора выборочно осуществлять запрос нужной станции и сбор температурных данных проводить на одной приемной станции в автоматическом режиме.
Автоматическое включение передающей станции с помощью приемника частотного запроса при приходе на антенну частотного запроса, на котором работает эта станция, и отключение станции после передачи в эфир температурных данных с помощью блока окончания передачи сигналов, позволяет уменьшить расход электроэнергии блока питания.
Наличие у приемной станции блока определения прихода сигналов, включающего питание элементов станции при приходе сигналов на приемно-передающую антенну, также позволяет экономить электроэнергию.
Совокупность отличительных признаков описываемой системы обеспечивает достижение указанной цели.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена блок-схема системы для дистанционного определения температуры воды водоемов.
Система состоит из передающих 1 и приемной станций 2.
Передающие станции 1 расположены в буях, установленных в различных участках водоема, а в случае необходимости в разных водоемах. Каждая станция 1 содержит два погружных датчика 3, 4 температуры, связанных с преобразователями 5, 6, двухвходовый коммутатор 7, аналого-цифровой преобразователь 8, передатчик 9, блок 10 окончания передачи сигналов, приемник 11 частотного запроса, блок питания 12, таймер 13, приемно-передающую антенну 14. При этом один датчик 3 расположен в верхнем слое воды, а второй 4 - в придонном. Выходы преобразователей 5, 6 связаны со входами двухвходового коммутатора 7, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 8, выход которого связан со входом передатчика 9 сигналов, одним из выходов связанного с блоком 10 окончания передачи сигналов, а другим - с приемно-передающей антенной 14, дополнительно связанной через приемник 11 частотного запроса с блоком 10 окончания передачи сигналов. Питание всех элементов передающей станции осуществляется блоком питания 12 через приемник 11 частотного запроса и таймер 13.
Приемная станция 2 установлена на берегу. Станция содержит приемно-передающую антенну 15, приемник 16 сигналов, схему запроса, блок 17 определения прихода сигналов, передатчик 18, модулятор 19, демодулятор 20, коммутатор 21, устройства для обработки данных и индикации результата измерения температуры верхнего и нижнего слоев воды водоема. Схема запроса содержит n параллельно соединенных генераторов 22 фиксированных частот (n - количество передающих станций), снабженных кнопками 23 запроса и подключенных к входу модулятора 19, выход которого через передатчик 18 подключен к приемно-передающей антенне 15. Приемно-передающая антенна 15 связана с входом приемника 16 сигналов, выход которого связан с входом демодулятора 20, подключенного к входу коммутатора 21, у которого один выход связан с устройством для обработки данных и индикации результата измерения температуры верхнего слоя воды водоема, а другой - с устройством для обработки данных и индикации результата измерения температуры нижнего слоя воды водоема. Каждое устройство для обработки данных и индикации результата измерения температуры содержит последовательно соединенные дешифратор 24, регистр памяти 25, цифровой индикатор 26 температуры. Блок питания 27 через тумблер 28 подключен к кнопкам 23 запроса схемы запроса, приемнику 16 сигналов и блоку 17 определения прихода сигналов непосредственно, а к остальным элементам схемы через приемник 16 сигналов и блок 17 определения прихода сигналов.
Система работает следующим образом:
Перед вводом системы в эксплуатацию включают тумблеры питания передающих станций 1, и буи устанавливают в водоемы. Для запроса включают тумблер 28 блока 27 питания приемной станции 2. Питание поступает на схему запроса. Нажимают кнопку 23 запроса о состоянии температуры выбранной передающей станции 1. Генератор 22 подает частотный сигнал на модулятор 19, где сигнал модулируется несущей частотой и через передатчик 18 и приемно-передающую антенну 15 посылается в эфир, и принимается приемно-передающими антеннами 14 передающих станций 1. Сигнал запроса поступает на приемники 11 частотного запроса. Приемник 11 частотного запроса, настроенный на частоту поступившего сигнала, включает таймер 13 этой станции, который подключает питание ко всем элементам. Таймер 13 настроен на 5 секунд для предотвращения сбоя посылки данных во время запроса. Сигналы от датчиков 3, 4 температуры воды поверхности и дна водоема через преобразователи 5, 6 температуры поступают на входы коммутатора 7. При включении коммутатора 7 открывается его первый вход. Поступивший на этот вход сигнал от датчика 3 температуры воды поверхности водоема с выхода коммутатора 7 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, где преобразуется в цифровой сигнал, который поступает на вход передатчика 9 сигналов, который модулирует цифровую информацию несущей частотой, соответствующей данной передающей станции 1. Модулированный сигнал через передающую антенну 14 излучается в эфир. После этого коммутатор 7 переключается на второй вход. Время переключения входов коммутатора 7 установлено соответственно с периодом времени опроса текущего параметра. Поступивший на второй вход коммутатора 7 сигнал датчика температуры 4 воды дна водоема с выхода коммутатора 7 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, где преобразуется в цифровой сигнал, который поступает на вход передатчика 9 сигналов, который модулирует цифровую информацию несущей частотой, соответствующей данной передающей станции 1. После окончания передачи параметров температуры блок 10 окончания прохождения сигналов подает импульс на приемник 11 частотного запроса и переводит его в режим ожидания, отключая от питания элементы передающей станции.
Приемная станция 2 принимает сигнал, соответствующий температуре верхнего слоя воды водоема, от передающей станции 1 на приемно-передающую антенну 15, подающей сигнал на приемник 16. С первого выхода приемника 16 сигнал поступает на блок определения прихода сигналов, который включает питание всех элементов станции 2, а со второго выхода приемника 16 сигнал поступает на вход демодулятора 20, который срезает несущую частоту и выделяет сигнал, соответствующий передаваемому параметру (температуре). Сигнал поступает на вход коммутатора 21. Время срабатывания коммутаторов 7, 21 передающей и приемной станций одноименны. Открывается первый выход коммутатора 21, и сигнал поступает в устройство для обработки данных и индикации результата измерения температуры верхнего слоя воды водоема, где в дешифраторе 24 расшифровывается и поступает на вход регистра памяти 25, откуда сигнал записывается на индикатор 26 температуры поверхности водоема.
Коммутатор 21 переходит на второе положение. Второй сигнал, соответствующий температуре нижнего слоя воды водоема, через приемно-передающую антенну 15, приемник 16, демодулятор 20, второй выход коммутатора 21 поступает в устройство для обработки данных и индикации результата измерения температуры нижнего слоя воды водоема, где через дешифратор 24, регистр 25 памяти расшифровывается в температуру нижнего слоя воды водоема и записывается на индикатор 26 температуры нижнего слоя воды водоема. После приема информации приемную станцию отключают с помощью тумблера 28. Для получения температурных параметров с другой передающей станции включают тумблер 28 приемной станции 2, нажимают кнопку 23 запроса нужной станции и подают соответствующий частотный сигнал запроса, который принимается передающей станцией 1, настроенной на эту частоту, станция 1 включается, снимает температурные параметры верхнего и нижнего слоя воды и передает их на приемную станцию 2, где фиксируется индикаторами 26 верхнего и нижнего слоев воды, и т.д.
Предлагаемая система позволяет с одного диспетчерского пункта (приемной станции) запрашивать и получать температурные данные от разных водоемов и разных их мест. Система недорогая, простая в эксплуатации, энергоэкономичная, значительно облегчает труд сотрудников, следящих за гидрохимическим состоянием водоемов. Входящая в ее состав приемная станция малогабаритна, мобильна, может вручную переноситься на любое место.