CN103091468B - 基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统，其包括一本体、一水质检测单元、一水位控制单元、一水样调用单元、一通讯单元和一外部控制器；所述水位控制单元与所述本体固定连接；所述水位控制单元的一进水阀和一出水阀分别安装在一进水口和一出水口上；一缓冲腔设置在所述进水阀处，所述缓冲腔的漏水孔交错布置；所述水位控制单元的一叶轮单元设置在所述缓冲腔内，所述叶轮单元包括一变距螺旋叶轮组、一定位轴承、一转轴和一支架，所述变距螺旋叶轮组的第n个(1≤n≤N)所述变距螺旋叶轮的叶片形状，从所述变距螺旋叶轮靠近所述进水阀的一端至另一端的轨迹方程为：X_i＝r×cos(θ_i+2π×n/N)，Y_i＝r×sin(θ_i+2π×n/N)，Z_i＝(n-1)×(L+a)/N+(θ_i/2π)^m×[L-(N-1)a]/N。

Description

基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统

技术领域

本发明涉及一种水质检测系统，尤其涉及一种能在水域流动性进行深水采样和现场分析检测功能的水质检测船。

背景技术

水是生命之源，随着社会、经济的飞速发展，人类社会发展对水资源的需求和依赖不断增长，使水资源安全状况面临严峻的压力。基于人类发展对水资源的迫切需求，需要在需要检测水域上进行水质检测，筛选具有代表性的指标，根据水资源安全的内涵构建水资源安全评价指标体系，对检测水域的水资源安全整体状况进行定量、动态研究，可从整体上反映水资源系统的基本状况。

现有的具有深水采样功能的水质检测船，采用较复杂的设备，用于深水采样，在产业园区内使用会占用较大面积，不够灵活且不美观；采样深度也比较小。而且目前没有遥控操作的能够整个船体潜入到水面以下的检测船。

中国发明CN200920261183.7公开的水质监测船，使用长机械臂用于深水采样，长机械臂仅能伸长至200m；机械臂使用刚性材料，外露在船体之外，增加了水质监测船的占用面积，容易和周边的物体发生干涉采样的深度较小，且船的灵活性较差。

中国发明CN200420030218.3公开的一种潜艇式水下检测器，具有前后舱设计，还能产生倾角以进行检测，设备较复杂，成本较高，且不具备采样和检测功能。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统，其包括一本体、一水质检测单元、一水位控制单元、一水样调用单元、一通讯单元和一外部控制器；

所述水质检测单元固定在所述本体内，用于检测水质；

所述水位控制单元具有相对于所述本体垂直轴线对称的形状，与所述本体固定连接，所述水位控制单元包括一进水口和一出水口，其中所述的进水口处设置有一进水阀，所述的出水口处设置有一出水阀，分别控制所述水位控制单元中水样的进和出，所述进水阀和所述出水阀均为单向阀；

所述水位控制单元还包括一缓冲腔，用以控制水样从所述进水阀流入所述水位控制单元的速度；所述缓冲腔的外壁为一双层分隔板，所述分隔板上具有无数个漏水孔，所述漏水孔为蜂窝状，两个分隔板的所述漏水孔交错布置；

所述水位控制单元还包括一叶轮单元，所述叶轮单元设置在所述缓冲腔内，所述叶轮单元包括一变距螺旋叶轮组、一定位轴承、一转轴和一支架，所述变距螺旋叶轮组围绕所述转轴旋转，所述转轴通过所述定位轴承安装在所述支架上，每组所述变距螺旋叶轮具有固定的相对位置，

所述变距螺旋叶轮组的第n个(1≤n≤N)所述变距螺旋叶轮的叶片形状，从所述变距螺旋叶轮靠近所述进水阀的一端至另一端的轨迹方程为：

X_i＝r×cos(θ_i+2π×n/N)，

Y_i＝r×sin(θ_i+2π×n/N)，

Z_i＝(n-1)×(L+a)/N+(θ_i/2π)^m×[L-(N-1)a]/N，

其中，r为叶轮叶片任一点的半径，X_i、Y_i、Z_i为叶轮叶片任一点的坐标，Z轴为所述变距螺旋叶轮组的所述转轴，原点为第1个所述变距螺旋叶轮在Z轴投影上最靠近所述进水阀的一端的点；θ_i为坐标任一点的螺旋叶片扭转角度；N为叶轮组数，N为大于1的整数；a为叶轮间距，0＜a＜L/(N-1)；m为变距螺旋系数，0＜m＜1；L为所述变距螺旋叶轮组的Z轴投影长；

所述水样调用单元的一端置于外界水域，其另一端与所述水质检测单元连接，用于输送外界水样到所述水质检测单元；

所述通讯单元置于所述本体内部，与所述水质检测单元和所述水位控制单元连接，用于与所述外部控制器之间的无线通讯。

较佳的，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统还包括一实时水样调用单元，所述实时水样调用单元的一端连接到所述缓冲腔的外壁，其另一端连接到所述水质检测单元，用于输送所述缓冲腔的水样到所述水质检测单元。

较佳的，所述水样调用单元和所述实时水样调用单元均包括一水泵。

较佳的，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统还包括一气泵和一储气单元，所述气泵输送压缩气体或产生负压到所述水位控制单元；所述储气单元作为压缩气体的来源。

较佳的，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统还包括一动力单元，所述动力单元为所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统提供动力。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统使用了变距螺旋叶轮组，变距螺旋叶轮组的旋转起到搅拌作用，将淤泥和腐殖质等微粒化，使缓冲腔的水样成为稳定均衡的悬浊液，保证了水样检测结果的普遍性和真实性；通过变距螺旋叶轮组的旋转，还能甩出进入缓冲腔的废弃物，避免废弃物进入送样通道。水位控制单元的容积越大，下降越深，提高了水域采样的深度。工作状态不增加占用体积，不会干扰到周边物体，灵活性较高；简单的结构设计，即可实现不同水位采样和水质检测，成本较低。

附图说明

图1为水资源安全性评价体系示意图；

图2为本发明的整体结构的主视示意图；

图3为本发明的整体结构的右视示意图；

图4为缓冲腔的局部放大示意图；

图5为水质检测单元的基本结构和功能框图；

图6为外部控制器的基本结构和功能框图；

图7为本发明使用定点采样方式的使用方法；

图8为本发明使用实时采样方式的使用方法。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1所示，其为水资源安全性综合评价体系示意图，本发明结合水资源系统动力学模型变量，建立了水资源安全综合评价指标体系。在水资源安全评价方法上，目前研究中采用的方法主要有综合指数法、模糊综合评价法、物元分析法、集对分析法、Vague集评价法、灰色关联法。灰色关联分析法克服了回归分析和随即过程理论的不足，对数据要求低，计算量小，计算结果较为全面、客观、公正等优点，因而在生态环境、社会经济、工程管理、多属性评价等众多领域广泛应用。所述水资源安全性综合评价体系建立步骤如下，

步骤a：在水资源安全性综合评价指标体系的设置中，综合考虑水资源的水量保证能力、水生态环境状态、以及对水资源的综合调控管理能力三方面的指标。

步骤b：指标具体设置涵盖经济发展、社会(从人均水资源占有量指标中反映)、水资源供需平衡、水生态环境、以及水资源利用效率等指标，分为目标层、准则层和指标层3个层次，并采用层次分析法来确定指标体系权重。

步骤c：水资源安全灰色关联综合评价模型的建立如步骤c1-c3所示，

步骤c1：标准化评价矩阵。

设水资源安全综合评价问题为Q＝{S，M，H}，其中S＝{sk}(k＝1，2，...，i)为评价时间集，sk为第k个评价时间；M＝{mr}(r＝1，2，...，n)为水资源安全综合评价指标集；决策矩阵为H＝{Hkr}i×n，Hkr为评价时间sk关于指标mr的属性值。

记水资源安全评价时间集组成的比较序列为Xk＝{X1(r)，X2(r)，Xk(r)...Xi(r)}(k＝1，2，...i)，每一比较序列包括某个时间段n个水资源安全评价指标值。各评价指标的参考数列由不同水域的时间序列上单项指标值的最优值组成，设置为M*＝{M*(1)，M*(2)，M*(r)...M*(n)}。

对比较数列和参考数列组成的矩阵数据采用极差方法进行标准化，消除各个指标量纲影响；

步骤c2：分别计算比较序列和参考序列的灰色关联度；

步骤c3：计算评价时间与参考序列的加权灰色关联度，即水资源安全度。

步骤d：根据灰色关联综合评价模型，计算水资源安全度变化趋势。灰色关联度越大的比较序列，表明其和参考序列越接近，水资源安全状况越好。

采用灰色关联综合评价方法计算得到水资源安全度，用于表示水资源安全状况和理想状况的接近程度，是对水资源安全相对状况的衡量，从而判断水资源安全整体状况的变化趋势和变化情况，对检测水域中不同深度的水质进行安全性评价。

要形成水资源安全性综合评价指标体系，需要对水资源的水质基本指标进行测量，这就需要一种采样、检测、分析系统，采集到整个水资源的不同水位的最真实情况，本发明的基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统就能实现这些基本的不同水位采样后检测并评价功能。

请参阅图2所示，其为本发明的整体结构的主视示意图，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统包括一水质检测单元1、一水位控制单元2、一缓冲腔21、一变距螺旋叶轮组22、一定位轴承23、一叶轮支架24、一转轴25、一送样通道3、一实时送样通道30、一取样器4、一通讯单元5、一动力单元6、一气泵60、一输气管道61、一储气筒62、一进水阀7、一出水阀8、一外部控制器9和一本体10。

本实施例中仅示意最简单的基于水资源安全动态综合评价方法的可实现水域内水质检测的分析系统。以下介绍所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统如何实现不同水位处取样和水质检测并评价的功能。

在所述本体10上布置动力单元6，用于驱动基于水资源安全动态综合评价方法的可实现水域内水质检测的分析系统。所述本体10为减小潜水的阻力，大致为一椭球形。

所述水质检测单元1固定在所述本体10的内部，所述水质检测单元1根据操作者的需要来决定所述具有潜水取样装置的水质检测船的检测项目，能分析水样的PH值、色度、浑浊度、有机物含量、余氯、重金属含量等。所述水质检测单元1采用灰色关联综合评价方法进行计算，以评价整个水域内的水资源安全度。

本实施例中，所述水位控制单元2固定在所述本体10的下方，在所述本体10的下方设置通孔，所述通孔在所述水位控制单元2的外部，所述通孔要做好密封；所述通孔用于穿过所述送样通道3。所述水位控制单元2还可以包纳在椭球形的所述本体10的内部，以进一步减少在水中的阻力。

所述水位控制单元2上安装所述进水阀7和所述出水阀8。

在本实施例中，位于所述本体10下方的所述水位控制单元2大致为一长方体，所述水位控制单元2具有一个入水口和一个出水口，在本实施例中，所述入水口和所述出水口分别设置在所述水位控制单元2的两相对侧面，所述出水口设置在靠下方位置以便于排水。所述进水阀7和所述出水阀8安装在所述水位控制单元2的所述入水口和所述出水口上，通过控制所述进水阀7和所述出水阀8的开合来控制所述水位控制单元2积蓄的水量。

所述水位控制单元2的蓄水量决定了所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统能下降的最大深度，所述水位控制单元2的容积越大，潜入越深，就能提高水域采样的深度。所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统在工作时，根据需要下降到检测的水域高度；工作状态不增加占用体积，不会干扰到周边物体，灵活性较高。

在本实施例中，所述缓冲腔21为使用双层分隔板在所述水位控制单元2的所述进水阀7附近分隔出来的一个空间。所述变距螺旋叶轮组22、所述定位轴承23、所述叶轮支架24和所述转轴25均安装在所述缓冲腔21内部。

所述送样通道3的上端连接所述水质检测单元1，所述送样通道3从所述本体10的通孔中穿过，连通到外界水域。所述送样通道3将外界水域中稳定的水样输送到所述水质检测单元1的进水口，用于检测水质情况。检测完的水样再通过所述水质检测单元1的出水口，经由所述送样通道3送回到所述水位控制单元2。送样和回样在所述送样通道3中分别使用不同的管道，分别称为输送管道和送回管道。

所述取样器4连接在所述送样通道3的下端，将外界水域中稳定的水样抽取后，输送到所述送样通道3。所述取样器4由水泵驱动，在不工作时处于密封状态。所述取样器4的外部有粗滤网，用于遮挡水域中的大颗粒垃圾，避免这些较大的垃圾进入到所述取样器4，进而堵塞所述送样通道3和所述水质检测单元1，产生不必要的维护和修理。

所述取样器4放置于所述本体10和所述水位控制单元2的外部，请结合图3所示，本实施例中所述取样器4固定在所述水位控制单元2外壁的靠底部位置。

请继续参阅图2所示，所述通讯单元5连接到所述水质检测单元1和所述水位控制单元2，所述通讯单元5用于传递所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统下降的深度，传递所述水位控制单元2中蓄水的深度，控制进水阀7和出水阀8的开合，通过发射信号传输数据到所述外部控制器9。

所述动力单元6附带一个所述气泵60，所述气泵60用于产生压缩气体，通过所述输气管道61输送到所述水位控制单元2，使所述水位控制单元2中的水通过所述出水阀8迅速排出，避免水遗留影响所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统的相关性能；所述气泵60还可以用于产生一定的负压，在所述进水阀7打开时，在负压作用下，吸入的水流冲击所述变距螺旋叶轮组22的叶片，所述变距螺旋叶轮组22高速旋转，所述水位控制单元2会迅速蓄水。

所述储气筒62设置在所述本体10中，所述储气筒62作为所述气泵60产生压缩气体的来源。所述本体的空间情况和实际检测所需气体量决定所述储气筒62的体积大小。

所述进水阀7和所述出水阀8是所述水质检测单元1与水域直接接触的机构，所述进水阀7和所述出水阀8均为单向阀，所述进水阀7和所述出水阀8使用堵盖密封的结构将所述水位控制单元2上的入水口和出水口密封。

在不同类型的水域环境中，可能会有树枝、藻类、人为污染物、动物尸体等大颗粒垃圾，会影响水质检测的结果，影响检测仪器和输送管路的使用寿命，在所述进水阀7和所述出水阀8处设置粗滤网，用于遮挡水域中的大颗粒垃圾，避免这些较大的污染物进入到所述水位控制单元2，进而堵塞所述取样器6、所述送样通道3和所述水质检测单元1，产生不必要的维护和修理。

所述进水阀7和所述出水阀8的开合由气缸驱动，所述进水阀7和所述出水阀8通过所述通讯单元5，反馈所述进水阀7和所述出水阀8的开合信号到所述外部控制器9。

所述外部控制器9为一遥控器，通过发射信号控制基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统的总电源、所述水质检测单元1的总电源、所述取样器6的水泵开关、所述通讯通道3、所述进水阀7、所述出水阀8、所述本体10的动力单元的使用电路相连接。所述外部控制器9具有一显示屏，将水质数据、所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统下降的高度和所述水位控制单元2的蓄水深度反馈给操作者，并能显示所述本体10的动力单元的运行速度。

请参阅图3所示，其为本发明的整体结构的右视示意图，所述实时送样通道30的上端连接所述水质检测单元1，其下端具有一取样水泵(图未示)，请结合图2所示，所述实时送样通道30的下端固定在所述缓冲腔21附近，所述缓冲腔21的缓冲作用，保证了所述实时送样通道30输送的水样稳定。

本实施例中所述实时送样通道30的整条线路都布置在所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统的内部，也可以从所述本体10中穿出后固定在所述进水阀7附近，所述实时送样通道30最下端的采样口必须置于所述缓冲腔21的内腔中。

在所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统下降的过程中，所述实时送样通道30下端的所述取样机构将所述缓冲腔21的水样输送到所述水质检测单元1，所述水质检测单元1测得的水质数据传输到所述外部控制器9，经过所述外部控制器9处理，下降过程中各位置的水质数据形成水质曲线，所述水质检测单元1的检测速度和所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统的下降速度决定了水质曲线上相邻深度之间的差值，差值越小，水质曲线越精确，通过水质曲线了解所测水资源的水质变化情况。

由于所述送样通道3完全处于外界水域中，如果使用所述送样通道3来实现所述实时送样通道30的功能，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统在下降的过程中的产生的重力冲击将导致水样的变化，所述实时送样通道30处于所述水位控制单元2的所述缓冲腔21中，由于所述缓冲腔21的缓冲作用能够输送的性质相对稳定的水样。将所述送样通道3和所述实时送样通道30区分，还可以通过增设所述水质检测单元1和相应管道的方式来同时进行定点采样检测和实时采样检测。

请参阅图4所示，其为缓冲腔的局部放大示意图，所述缓冲腔21使用的所述分隔板具有蜂窝状的漏水孔，两个分隔板的所述漏水孔交错布置。这样，从所述进水阀7进来的水在所述缓冲腔21被缓冲，不会对所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统造成冲击。

水样从所述进水阀7进来后，在所述缓冲腔21内经过所述变距螺旋叶轮组22，所述变距螺旋叶轮组22围绕所述转轴25作旋转运动，所述转轴25通过所述定位轴承23安装在所述叶轮支架24上，所述叶轮支架24与所述水位控制单元2固定连接。本实施例中，在所述水位控制单元2中，所述变距螺旋叶轮组22的所述转轴25水平布置；所述变距螺旋叶轮组22的一端正对所述进水阀7，另一端正对所述实时送样通道30的采样口。

水样快速进入所述进水阀7，形成的冲击力作用于所述变距螺旋叶轮组22，使所述变距螺旋叶轮组22旋转，所述变距螺旋叶轮组22旋转产生的离心力将水样中的大尺寸垃圾甩出来，将传递到最里部的水样进一步过滤，所述实时送样通道30采样口采集到的水样纯净度提高，避免检测时的水样中含有大尺寸垃圾，提高了检测效率和质量。

所述变距螺旋叶轮组22旋转产生的离心力的作用还能使水样中的淤泥和腐殖质等微粒化，避免淤泥和腐殖质等在缓冲腔内引起所述漏水孔的堵塞，继而引发所述水位控制单元2进水不畅等一系列问题；微粒化还能使水样成为稳定均衡的悬浊液，各种微粒遍布在水样中，提取到所述实时送样通道30的水样代表了所述缓冲腔21中蓄积水样的普遍情况，保证了检测结果的普遍性和真实性。

为了更好地产生离心力，所述变距螺旋叶轮组22的每组所述变距螺旋叶轮具有特定的叶片形状，每组所述变距螺旋叶轮之间具有固定的叶轮间距a和固定的交错角度2π/N，每组所述变距螺旋叶轮均固定在所述叶轮支架24上。

所述变距螺旋叶轮组的第n个(1≤n≤N)所述变距螺旋叶轮的叶片形状，从所述变距螺旋叶轮靠近所述进水阀的一端至另一端的轨迹方程为：

X_i＝r×cos(θ_i+2π×n/N)，

Y_i＝r×sin(θ_i+2π×n/N)，

Z_i＝(n-1)×(L+a)/N+(θ_i/2π)^m×[L-(N-1)a]/N，

其中，r为叶轮叶片任一点的半径，X_i、Y_i、Z_i为叶轮叶片任一点的坐标，Z轴为所述变距螺旋叶轮组的所述转轴，原点为第1个所述变距螺旋叶轮在Z轴投影上最靠近所述进水阀的一端的点；θ_i为坐标任一点的螺旋叶片扭转角度；N为叶轮组数，N为大于1的整数；a为叶轮间距，0＜a＜L/(N-1)；m为变距螺旋系数，0＜m＜1；L为所述变距螺旋叶轮组的Z轴投影长。

当θ_i＝0时，

X_i＝r×cos(2π×n/N)，Y_i＝r×sin(2π×n/N)，Z_i＝(n-1)×(L+a)/N，

当θ_i＝2π时，

X_i＝r×cos(2π+2π×n/N)，Y_i＝r×sin(2π+2π×n/N)，Z_i＝n×(L+a)/N-a，

第1个所述变距螺旋叶轮，取n＝1，从θ_i＝0渐变到θ_i＝2π，X_i、Y_i的取值渐变，完成一个周期2π，Z_i由0渐变到(L+a)/N-a；

第2个所述变距螺旋叶轮，取n＝2，从θ_i＝0渐变到θ_i＝2π，起始点与第1个所述变距螺旋叶轮的起始点相差(2π/N)个相位，X_i、Y_i的取值渐变，完成一个周期2π，Z_i由(L+a)/N渐变到2(L+a)/N-a；

第N个所述变距螺旋叶轮，取n＝N，从θ_i＝0渐变到θ_i＝2π，X_i、Y_i的取值渐变，完成一个周期2π，Z_i由(N-1)×(L+a)/N渐变到L；

由此看出，第1个所述变距螺旋叶轮由Z轴零点开始，第n个所述变距螺旋叶轮终止点和第(n+1)个所述变距螺旋叶轮起始点的间距为a，每一个所述变距螺旋叶轮的Z轴投影长为(L+a)/N-a。

请参阅图5所示，其为水质检测单元的基本结构和功能框图，所述水质检测单元1包括进水口、出水口、检测模块、控制模块、通讯模块和水质标准存储模块。

所述进水口和所述出水口通过所述送样通道3中各自的管道分别连通到所述取样器4。水样通过所述进水口进入到检测模块，在此模块完成PH值、色度、浑浊度、有机物含量、余氯、重金属含量等的检测，在控制模块，利用水质标准存储模块设定的阈值，完成检测结果和水质标准阈值的比对，产生水质合格与否的检测结果，最后通过通讯模块将检测结果交互到所述外部控制器9上，操作者从所述外部控制器9即可了解到水质检测的结果。

检测模块是水质检测的最核心机构，通过一系列的传感器来实现水质的检测，根据检测结果，凭借如图1所示的水资源安全性评价体系，对水样的安全性进行评价。

请参阅图6所示，其为外部控制器的基本结构和功能框图，所述外部控制器9具有如下功能模块：

总电源模块：控制所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统的总电源，使其在不工作时处于静止漂浮状态；

水质检测单元总开关：控制所述水质检测单元1的总电源，避免长时间的待机闲置；

采样控制模块：控制所述取样器4，使之经由所述送样通道3的输送管道将水样输送到所述水质检测单元1的进水口；控制所述实时送样通道30，使之实时取样；

显示模块：其可以为一显示屏，将所述水质检测单元1的通讯模块传输的水质数据和所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统所处的水域深度显示到人机界面上；

进出水控制模块：控制所述进水阀7和所述出水阀8的开合，以调整水位控制单元2积蓄的水量；

动力控制模块：控制整个所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统的动力，使之以机动方式行走。

通过上述的这种较简单的结构设计，即可实现潜水、深水采样、水质检测和水质检测数据传输，成本较低。

请参阅图7所示，其为本发明使用定点采样方式的使用方法，并结合图2来描述。

步骤a：操作者控制所述外部控制器9的潜水控制模块，使所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统处于工作状态；

步骤b：控制所述外部控制器9的进出水控制模块，打开所述进水阀7，水进入所述水位控制单元2，所述通讯单元5监控所述水位控制单元2中蓄水的深度和所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统下降的深度，随着蓄水的增加，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统不断下降，到达目标的深度，关闭所述进水阀7，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统悬停；

步骤c：控制所述外部控制器9的水质检测单元总开关，使所述水质检测单元1进入工作状态；

步骤d：控制所述外部控制器9的采样控制模块，使所述取样器4的水泵开始工作，外界水域的水样经由所述送样通道3的输送管道，通过所述水质检测单元1的进水口进入所述水质检测单元1；

步骤e：所述水质检测单元1对传输进来的水样进行分析；

步骤f：在完成水质分析，所述外部控制器9的显示模块显示结果后，控制所述外部控制器9的采样控制模块，水样通过所述水质检测单元1的出水口，经由所述送样通道3的送回管道流回外界水域。

步骤a-b完成潜水的过程。步骤c-d完成取样的过程。在操作所述外部控制器9的采样控制模块之前，一般需要使所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统静置几分钟，性质稳定，保证传输的水样能代表水样的一般情况。步骤e-f完成水质检测并排出检测装置中水样的过程。

此时，操作者完成一次检测，并将水样完全排出时，可以结束工作，控制所述外部控制器9的进出水控制模块，打开所述出水阀8，使所述水位控制单元2中的水迅速地完全从所述出水阀8排出，所述通讯单元5监控所述水位控制单元2中蓄水的深度，在排水结束时关闭所述出水阀8，随着蓄水的减少，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统不断上升，漂浮在水域上；所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统回到水域的最高位置后，控制所述外部控制器9的总电源模块。

如果操作者完成一次检测，还需要在此水域的更深或更浅位置作检测，执行完步骤f后，若要潜入更深，执行步骤b-f，若要上浮到一定高度，控制所述外部控制器9的进出水控制模块，打开所述出水阀8，使所述水位控制单元2中的水迅速地完全从所述出水阀8排出，所述通讯单元5监控所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统所处的深度，到达目标的深度，关闭出水阀8，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统悬停，执行步骤d-f。

如果操作者完成一次检测，还需要换一片水域做检测，应暂时结束工作，控制所述外部控制器9的水质检测单元总开关，使所述水质检测单元1进入关闭状态；控制所述外部控制器9的动力控制模块，使之以机动方式行走到目标位置，然后确定需要检测的水域深度，操作者根据所述外部控制器9上的显示模块显示的所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统所在的水域深度，决定所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统是潜入还是上浮，从而决定打开所述进水阀7还是所述出水阀8。

若要潜入更深，执行步骤b-f，若要上浮到到高度，控制所述外部控制器9的进出水控制模块，打开所述出水阀8，使所述水位控制单元2中的水迅速地完全从所述出水阀8排出，所述通讯单元5监控所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统所处的深度，到达目标的深度，关闭出水阀8，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统悬停，执行步骤d-f。

请参阅图8所示，其为本发明使用实时采样方式的使用方法，并结合图2来描述。

步骤a：操作者控制所述外部控制器9的潜水控制模块，使其处于工作状态；

步骤c：控制所述外部控制器9的水质检测单元总开关，使所述水质检测单元1进入工作状态；

步骤b1：控制所述外部控制器9的采样控制模块，使所述实时采样通道60开始工作；

步骤d1：控制所述外部控制器9的进出水控制模块，打开所述进水阀7，水进入所述水位控制单元2，所述通讯单元5监控所述水位控制单元2中蓄水的深度和所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统下降的位置，随着所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统的位置移动，所述实时采样通道60连续传输实时水样到所述水质检测单元1的进水口；

步骤e：所述水质检测单元1对传输进来的水样进行分析；

步骤f1：在完成水质分析，记录结果后，所述外部控制器9的所述采样控制模块实行自动控制，水样通过所述水质检测单元1的出水口，经由所述送样通道3的送回管道流回外界水域；

步骤f2：完成一次检测后，所述采样控制模块实行自动控制所述实时采样通道60进行第二次检测，记录结果，经过若干次检测后，所述外部控制器9的显示模块显示检测结果，并形成水质曲线。

步骤g：控制所述外部控制器9的进出水控制模块，打开所述出水阀8，使所述水位控制单元2中的水迅速地完全从所述出水阀8排出，所述通讯单元5监控所述水位控制单元2中蓄水的深度，在排水结束时关闭所述出水阀8，随着蓄水的减少，所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统不断上升，漂浮在水域上。

步骤a、步骤c、步骤b1、步骤d1完成潜水取样的过程。步骤e-f2完成水质检测并排出检测装置中水样的过程。步骤g完成检测水从水位控制单元2排出的过程。

在定点采样的过程中可以转换为实时采样方式，同理，在实时采样的过程中也可以转换为定点采样的方式，根据操作者需要进行转换，将上述过程适应性改变，此处不作详细叙述。

所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统在工作的全过程中，所有装置都集中在一起上下运动，不在本体之外增加使用面积，占用面积小，可以深入到狭窄的水域进行检测，在游览水域中可以即使周边有很多游船，也不会干扰到周边物体，灵活性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统，其特征在于，其包括一本体、一水质检测单元、一水位控制单元、一水样调用单元、一通讯单元和一外部控制器；

所述水质检测单元固定在所述本体内，用于检测水质；

所述水位控制单元具有相对于所述本体垂直轴线对称的形状，与所述本体固定连接；

所述水位控制单元包括一进水口和一出水口，所述进水口和所述出水口为一通孔，所述的进水口处设置有一进水阀，所述的出水口处设置有一出水阀，分别控制所述水位控制单元中水样的进和出，所述进水阀和所述出水阀均为单向阀，所述进水口和所述出水口处设置一粗滤网，用于过滤水样中的大尺寸杂质；

所述水位控制单元还包括一缓冲腔，设置在所述进水阀处，用以控制水样从所述进水阀流入所述水位控制单元的速度；所述缓冲腔的外壁为一双层分隔板，所述分隔板上具有无数个漏水孔，所述漏水孔为蜂窝状，两个分隔板的所述漏水孔交错布置；

所述水位控制单元还包括一叶轮单元，所述叶轮单元设置在所述缓冲腔内，所述叶轮单元包括一变距螺旋叶轮组、一定位轴承、一转轴和一支架，所述变距螺旋叶轮组围绕所述转轴旋转，所述转轴通过所述定位轴承安装在所述支架上，每组所述变距螺旋叶轮具有固定的相对位置，

所述变距螺旋叶轮组的第n个所述变距螺旋叶轮的叶片形状，从所述变距螺旋叶轮靠近所述进水阀的一端至另一端的轨迹方程为：

X_i＝r×cos(θ_i+2π×n/N)，

Y_i＝r×sin(θ_i+2π×n/N)，

Z_i＝(n-1)×(L+a)/N+(θ_i/2π)^m×[L-(N-1)a]/N，

其中，1≤n≤N，r为叶轮叶片任一点的半径，X_i，Y_i，Z_i，为叶轮叶片任一点的坐标，Z轴为所述变距螺旋叶轮组的所述转轴，原点为第1个所述变距螺旋叶轮在Z轴投影上最靠近所述进水阀的一端的点；θ_i为坐标任一点的螺旋叶片扭转角度；N为叶轮组数，N为大于1的整数；a为叶轮间距，0＜a＜L/(N-1)；m为变距螺旋系数，0＜m＜1；L为所述变距螺旋叶轮组的Z轴投影长；

所述水样调用单元与所述本体固定连接，其一端置于外界水域，其另一端与所述水质检测单元连接，用于输送外界水样到所述水质检测单元；

所述通讯单元置于所述本体内部，与所述水质检测单元和所述水位控制单元连接，用于与所述外部控制器之间的无线通讯。

2.根据权利要求1所述的基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统，其特征在于，其还包括一实时水样调用单元，所述实时水样调用单元的一端连接到所述缓冲腔的外壁，其另一端连接到所述水质检测单元，用于输送所述缓冲腔的水样到所述水质检测单元。

3.根据权利要求2所述的基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统，其特征在于，所述水样调用单元和所述实时水样调用单元均包括一水泵。

4.根据权利要求1所述的基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统，其特征在于，其还包括一气泵和一储气单元，所述气泵输送压缩气体或产生负压到所述水位控制单元；所述储气单元作为压缩气体的来源。

5.根据权利要求1所述的基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统，其特征在于，其还包括一动力单元，所述动力单元为所述基于水资源安全动态综合评价方法的水域内水质分析系统提供动力。