CN107607684A - 一种高落差极限水位河流的水质在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高落差极限水位河流的水质在线检测方法，属于水质检测技术领域。本发明的检测方法，通过定位→调节→平衡→检测→数据采集的步骤，翼摆安装在浮标本体侧面吃水线的下方，和等重的探头井配合，保持浮标本体的平衡，通过设置翼摆的摆动幅度，让翼摆朝向水流方向，当洪水冲击时，水流、风向急剧变化，翼摆受作用力与反作用力影响，形成阻力，防止浮标本体移动和旋转，增强稳定性，保持平衡和方向，对探头井起到保护作用，而且还保证了实时的取样检测。解决了现有技术中落差变化大的水体水质检测设备技术要求高、容易倾覆的问题。
Description
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种高落差极限水位河流的水质在线检测方法。
背景技术
中国河流众多，源远流长，最著名的就有十大河流，如长江、黄河、珠江等等，每条主干河流上又分布成百上千的支流，这些支流贯穿广阔的农田、湖泊，众多的城市、乡村，每到一处都会面临污染和被污染水质的风险。近年来，伴随经济快速发展，城镇工业化程度提高以及人口密集，尤其工业比较集中的城市江段的污染依然相当严重，工业废水、城市污水的排放依然影响着若干江段、支流和湖泊的整体水质状况，甚至日趋严重，威胁了水土资源环境和人民生命健康的安全。全自动在线综合检测仪能有效精确监测到水质的实时状况，形成客观的数据、分析和比对，因此能有效及时起到监督、预警和防范的作用，为环境改善起到十分积极的意义。
目前有两种可行的技术方案，一种是岸边固定庄监测站，其主要弊端在于：1.选址难度大，建设周期长，施工成本大；2.受管路滋生的微生物影响，经过长距离输送采集的水样，溶解氧、浊度等参数易发生变化，导致结构缺乏代表性，数据不准确；3.采样点过于固定，代表性不强，对工作环境要求极高；4.监测仪器很难随着水位的巨大落差完成监测任务；5.后期维护难度大，成本高。另一种是用于海洋、大湖泊的大型航标站，特点在于：1.结构庞大，成本高；2.常用于10米及以上深水区环境。而城市江段的河流水位随季节变换巨大，从洪水期十几米至干枯期零点几米之间，水位变化不定，洪水期水流速度大，冲击破坏力强，水底乱石嶙峋，环境复杂。因此，对现有的技术方案和常规的浮标体结构及系统提出了更高的技术要求。
经检索，中国专利申请，公开号：CN105092810A，公开日：2015年11月25日，公开了一种智能多参数监测浮标装置，包括用于将整个所述浮标装置浮于水面上的浮标设备、用于对水质进行监测的水质监测设备、用于实现水质监测设备与岸基主站端的数据传输及定位的通讯设备和提供电力的供电设备；该发明采用嵌入式、低功耗设计，减小仪表舱和浮标整体体积；采用智能运行模式，实现水质定时、连续或指定监测；采用智能电量管理，实现太阳能供电系统有效运行；采用多种模式、互为备用的通讯模式，提高数据实时性，降低失去联系的风险；采用带自清洗装置的传感器，综合多种信息进行智能分析判断，最大限度降低现场维护量；通过电、声、光等多种方式，对浮标进行综合保护，降低和预防海洋环境、渔业活动等对浮标造成安全影响。但该发明能够应用于平稳的水体，用于落差变化较大的水体时，容易发生倾覆而导致检测失败。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术中存在落差大的水体水质检测设备技术要求高、容易倾覆的问题，本发明提供了一种高落差极限水位河流的水质在线检测方法。充分利用探头井和翼摆以及圆柱筒身的配合作用，达到避免整体倾覆并能准确取样的目的。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种高落差极限水位河流的水质在线检测方法，步骤为：
步骤一、定位：选择待检河流的检测定位区域，通过系留机构将浮标站定位于待检河流的待检区域；
步骤二、调节：通过调节配重机构，使探头井的底部和翼摆悬浮于浮标本体侧面吃水线的下方；
步骤三、平衡：翼摆和等重的探头井配合，保持浮标本体的整体平衡，通过设置翼摆的摆动幅度，让翼摆朝向水流方向，当洪水冲击时，水流、风向急剧变化，翼摆受作用力与反作用力影响，形成阻力，防止浮标本体移动和旋转，增强稳定性，保持平衡和方向；
步骤四、检测：探头井内的水质检测探头对由检测孔进入的河水进行在线检测，并将数据传递给数采仪存储；
步骤五、数据采集：定期打捞浮标站，取出数采仪内的存储模块，并通过上位机读取数据。
进一步的检测方法，浮标站包括浮标本体、探头井和翼摆，浮标本体的主体结构为内部中空、全密封式的圆柱筒身，所述探头井内置水质检测探头，探头井和翼摆的重量相同，探头井和翼摆呈均匀对称的方式可拆卸固定于圆柱筒身的外侧，所述翼摆固定于浮标本体侧面吃水线的下方；所述圆柱筒身的内部还固定有通过导线或数据线连接的控制器、蓄电池和数采仪；所述数采仪和探头井内置的水质检测探头通过导线连接并采集检测数据后处理、存储。现有技术常规的浮标体在受到洪水或河水猛烈冲击时，由于受到外力的冲击，浮标体会猛烈打转，重心不稳甚至倾翻，安全受到威胁，仪器仪表遭到破坏，整个监测系统就面临崩溃，造成严重损失。本发明翼摆安装在浮标本体侧面吃水线的下方，和等重的探头井配合，保持浮标本体的平衡，通过设置翼摆的摆动幅度，让翼摆朝向水流方向，当洪水冲击时，水流、风向急剧变化，翼摆受作用力与反作用力影响，形成阻力，防止浮标本体移动和旋转，增强稳定性，保持平衡和方向，对探头井起到保护作用，而且还保证了实时的取样检测。
进一步的检测方法，圆柱筒身为上端呈平面且中间开孔、下端呈椭圆形的桶状结构，上端开孔处固定有立井，方便通过立井在圆桶内部取放内置物，下端固定有底座，使桶体的重心降低，产生不倒翁的效果；所述翼摆通过圆柱筒身外壁固定的翼摆固定座固定；所述翼摆固定座为上下配合设置的2个，各包括可拆卸固定于圆柱筒身外壁的固定片、垂直固定于固定片外表面的翼摆限幅齿和固定于翼摆限幅齿内的套环；所述翼摆的固定端为摆动环，2个套环和摆动环通过销轴串在一起，形成翼摆的摆动机构，可以调节摆动幅度，根据水体的流速进行相应的调整。
进一步的检测方法，翼摆为楔形；所述翼摆限幅齿为左右对称配合设置的2个，2齿之间形成翼摆的摆动幅度。基于“楔形效应”的作用建立运动力学性能和几何形状的模型，创建应用模型，将翼摆根据水体流速设计成适宜的摆幅的结构。
进一步的检测方法，翼摆的摆动幅度为20～40°；所述翼摆为翼摆a或翼摆b或翼摆c，所述翼摆a为普通无杆船桨状，翼摆b为尾翼末端为两个凸出的棱角、中间凹圆弧状；所述翼摆c为尾翼末端为两个凸出的棱角、中间平直、后端倾斜状，根据水体的流速以及其它复杂因素选择相应的摆动幅度和形状，进一步保证浮标本体的稳定性。
进一步的检测方法，立井直插入圆柱筒身的内部的底端，形成环状腔，可以保持整体重心的稳定性，避免重心由于摇晃而侧移；所述底座包括圆管、固定与圆管上部的环形配重以及和圆管的底部可拆卸连接的下法兰，下法兰可设计成方环形，以增大支撑面使浮标本体平稳着地，不会陷于污泥中，保证了设备的自身安全和水质监测的连续性；环形配重起到进一步降低浮标本体重心的作用；所述圆管的顶端和圆柱筒身的弧形桶底固定连接。
进一步的检测方法，圆管的周壁洞穿有均匀分布的腰孔；所述底座为升降式，通过下法兰和上下位置不同的腰孔的可拆卸固定实现升降，根据水位高度调节升降，当水位很浅时探头井里面的探头可能会露出水面而无法检测到水质参数，导致信号接收平台无法获取当前的水质状况。
进一步的检测方法，摆动环和销轴上均洞穿有定位孔，水体平稳时，可以定位翼摆的摆动角度；所述探头井为2个以上，和翼摆在圆柱筒身的外壁呈均布结构，以增加数据采集量，并可以备用，防止某个探头井故障导致整个浮标站失效。
进一步的检测方法，圆柱筒身上部固定有多功能支架；在多功能支架的上部中心处设置支架平台，所述支架平台上固定有安全机构，以规避过往的船只、人员或动物。
进一步的检测方法，还包括系留机构，所述系留机构包括锚链和底沉块，所述圆柱筒身的底端面均匀固定有吊耳，所述锚链的一端和吊耳连接，另一端与底沉块连接，以进一步保持整体的稳定性，避免本体移动；所述安全机构为航标灯，能在夜晚和雾天发出远距离可识信号，警示附近的过往的船只或人员提供危险警告。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种高落差极限水位河流的水质在线检测方法，相较于现有技术常规的浮标体，本发明翼摆安装在浮标本体侧面吃水线的下方，和等重的探头井配合，保持浮标本体的平衡，通过设置翼摆的摆动幅度，让翼摆朝向水流方向，当洪水冲击时，水流、风向急剧变化，翼摆受作用力与反作用力影响，形成阻力，防止浮标本体移动和旋转，增强稳定性，保持平衡和方向，对探头井起到保护作用，而且还保证了实时的取样检测；
(2)本发明的一种高落差极限水位河流的水质在线检测方法，圆柱筒身下端固定有底座，使桶体的重心降低，产生不倒翁的效果；特殊结构的翼摆可以调节摆动幅度，根据水体的流速和水体的复杂性进行相应的调整，应用面广；
(3)本发明的一种高落差极限水位河流的水质在线检测方法，楔形的翼摆，可以根据“楔形效应”的作用建立运动力学性能和几何形状的模型，创建应用模型，将翼摆根据水体落差设计成适宜的翼摆的结构；
(4)本发明的一种高落差极限水位河流的水质在线检测方法，发明人根据应用情况经过数据的采集和分析，总结出根据不同的翼摆形状选择不同的摆动幅度，并适用于不同落差的水体，应用时可直接根据不同水体进行相应的选择；
(5)本发明的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，环状腔的圆柱筒身，可以保持整体重心的稳定性，避免重心由于摇晃而侧移；方环形的下法兰，能够增大底座的支撑面使浮标本体平稳着地，不会陷于污泥中，保证了设备的自身安全和水质监测的连续性；环形配重起到进一步降低浮标本体重心的作用；
(6)本发明的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，升降式底座，可以根据水位高度调节升降，当水位很浅时探头井里面的探头可能会露出水面而无法检测到水质参数，导致信号接收平台无法获取当前的水质状况；
(7)本发明的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，定位孔在水体平稳时，可以定位翼摆的摆动角度；数个探头井可以增加数据采集量，并可以备用，防止某个探头井故障导致整个浮标站失效；
(8)本发明的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，系留机构可以进一步保持整体的稳定性，配合配重块可避免倾覆的风险，并避免本体移动，甚至被洪水冲走；
(9)本发明的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，整个浮标站形成一个不仅仅是水质检测的活动综合实验站，航标灯能在夜晚和雾天发出远距离可识信号，警示附近的过往的船只或人员提供危险警告；还可以在本体内配置小型气象站，可采集风速、风向、降雨量、气压、温度、湿度等数据上传至上位机的数采仪；
(10)本发明的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，不仅适合一般的深水环境，如水库、湖泊、景观湖、水源地、入海口、近海岸、养殖区等，尤其适合在深水与浅水之间变化交错、水流湍急、环境复杂的河流环境，弹性好，刚性强，重量轻、浮力大，结构简单，功能性强，性能可靠，后期易于维护和养护；
(11)现有技术常规的探头井从浮标本体内部贯穿，增加焊接难度造成泄露风险。本发明的高落差极限水位河流的水质在线检测方法中的探头井外置不需要将浮标本体开孔再焊接，水质检测探头放入外侧的探头井里，监测到的水质更具真实性。水质检测探头需要周期维护和清洗，只需要打开探头井的盖板将探头取出，操作极为方便。
附图说明
图1为本发明的浮标站的立体结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明的后视图；
图4为本发明的侧仰视图；
图5为本发明的俯视图；
图6为本发明中的翼摆固定座放大后结构示意图；
图7为本发明中的翼摆a结构示意图；
图8为本发明中的翼摆b结构示意图；
图9为本发明中的翼摆c结构示意图；
图10为本发明工艺步骤流程图。
图中：1、浮标本体；2、探头井；3、翼摆；4、多功能支架；5、安全机构；7、配重机构；8、系留机构；9、控制器；10、蓄电池；11、圆柱筒身；12、弧形桶底；13、翼摆固定座；15、立井；16、钩链；17、配重块；21、检测孔；31、翼摆a；32、翼摆b；33、翼摆c；41、支架平台；51、航标灯；71、环形配重；72、下法兰；73、圆管；81、锚链；83、底沉块；121、筋板；122、吊耳；131、固定片；132、销轴；133、翼摆限幅齿；134、套环；135、摆动环；136、定位孔；731、腰孔。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例和附图对本发明作详细描述。
名词解释：高落差极限水位是指水体的丰水期和枯水期的水位差或深水区与浅水区之间的水位差。
实施例1
现有技术的浮标体在受到洪水或河水猛烈冲击时，由于受到外力的冲击，浮标体会猛烈打转，重心不稳甚至倾翻，安全受到威胁，圆柱筒身11内的水质检测仪器仪表遭到破坏，整个监测系统就面临崩溃，造成严重损失。
本实施例中的浮标站包括浮标本体1、探头井2、翼摆3、配重机构7和系留机构8，浮标本体1的主体结构为内部中空、全密封式的圆柱筒身11，直径为1.5m，所述探头井2内置水质检测探头，探头井2和翼摆3的重量相同，翼摆3的远端呈楔形，探头井2可以为2个，和翼摆3呈均匀对称的方式，可拆卸固定于圆柱筒身11的外侧，形成120°均布结构，保持浮标体的重心平衡与平稳。翼摆3固定于浮标本体1侧面吃水线的下方。如图2所示，配重机构7包括圆管73、固定与圆管73上部的环形配重71以及和圆管73的底部可拆卸连接的下法兰72；所述圆管73的顶端和圆柱筒身11的弧形桶底12固定连接，整个配重机构7可以重些，使桶体的重心降低，产生不倒翁的效果。所述系留机构8包括锚链81和底沉块83；所述圆柱筒身11的底端面均匀固定有吊耳122，所述锚链81的一端和吊耳122连接，另一端与底沉块83连接；圆柱筒身11的内部还固定有通过导线或数据线连接的控制器9、蓄电池10和数采仪；所述数采仪和探头井2内置的水质检测探头通过导线连接并采集检测数据后处理、存储。
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，步骤为：
步骤一、定位：选择待检河流的检测定位区域，通过系留机构8将浮标站定位于待检河流的待检区域；
步骤二、调节：通过调节配重机构7，使探头井2的底部和翼摆3悬浮于浮标本体1侧面吃水线的下方；
步骤三、平衡：翼摆3和等重的探头井2配合，保持浮标本体1的整体平衡，通过设置翼摆3的摆动幅度，让翼摆3朝向水流方向，当洪水冲击时，水流、风向急剧变化，翼摆3受作用力与反作用力影响，形成阻力，防止浮标本体1移动和旋转，增强稳定性，保持平衡和方向；
步骤四、检测：探头井2内的水质检测探头对由检测孔21进入的河水进行在线检测，并将数据传递给数采仪存储；
步骤五、数据采集：定期打捞浮标站，取出数采仪内的存储模块，并通过上位机读取数据。
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，可以应用于一般的深水环境，如水库、湖泊、景观湖、水源地、入海口、近海岸、养殖区等。
实施例2
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，浮标站的基本结构同实施例1，不同和改进之处在于，如图1所示，圆柱筒身11为上端呈平面且中间开孔、下端呈椭圆形的桶状结构，上端开孔处固定有立井15，立井15可以由可拆卸的法兰密封，方便通过立井15在圆桶内部取放内置物；所述翼摆3通过圆柱筒身11外壁固定的翼摆固定座13固定；如图6所示，所述翼摆固定座13为上下配合设置的2个，各包括可拆卸固定于圆柱筒身11外壁的固定片131、垂直固定于固定片131外表面的翼摆限幅齿133和固定于翼摆限幅齿133内的套环134；所述翼摆3的固定端为摆动环135，2个套环134和摆动环135通过销轴132串在一起，形成翼摆3的摆动机构。
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，在步骤三中，可以调节摆动幅度，根据水体的流速和复杂状况进行相应的调整，具体的调整方法通过实施例3至10实现。
实施例3
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，浮标站的基本结构同实施例2，不同和改进之处在于，整个浮标站600公斤左右，如图3所示，底沉块83重量约1吨。翼摆限幅齿133为左右对称配合设置的2个，2齿之间形成翼摆3的摆动幅度，本实施例中翼摆3的摆动幅度为40°；基于“楔形效应”的作用建立运动力学性能和几何形状的模型，创建应用模型，将翼摆3根据水体落差设计成适宜的摆幅的结构。如图7所示，所述翼摆3为翼摆a31，呈普通无杆船桨状。
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，经过试验，适用于水体落差约5m、枯水期水深5m左右的河流，锚链81的长度设计大于10m，检测方法为：如图10所示，
步骤一、定位：选择待检河流的检测定位区域，通过系留机构8将浮标站定位于待检河流的待检区域；受底沉块83的拖曳，整个浮标站的移动范围小，大多时间是以底沉块83为中心，以小于锚链81长度为半径的扇形在水面漂荡；
步骤二、调节：通过调节配重机构7，使探头井2的底部和翼摆a31悬浮于浮标本体1侧面吃水线的下方；
步骤三、平衡：翼摆a31和等重的探头井2配合，保持浮标本体1的整体平衡，通过设计翼摆a31的摆动幅度40°，解放翼摆a31，任其自由的顺水体浮动，当洪水冲击时，水流、风向急剧变化，翼摆a31受作用力与反作用力影响，迎着水流以40°的幅度来回摆动，形成阻力，防止浮标本体1移动和旋转，增强稳定性，保持平衡和方向；整个漂荡过程中，翼摆a31的有效受力面积较大，能够平衡整个浮标站在水中的受力状况，使整个浮标站保持不被倾覆；
步骤四、检测：探头井2内的水质检测探头对由检测孔21进入的河水进行在线检测，并将数据传递给数采仪存储；
步骤五、数据采集：定期打捞浮标站，取出数采仪内的存储模块，并通过上位机读取数据。
实施例4
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，浮标站的基本结构同实施例3，不同和改进之处在于，立井15直插入圆柱筒身11的内部的底端，形成环状腔，可以保持整体重心的稳定性，避免重心由于摇晃而侧移；如图4所示，下法兰72可设计成方环形，以增大支撑面使浮标本体1平稳着地，不会陷于污泥中，保证了设备的自身安全和水质监测的连续性；环形配重71起到进一步降低浮标本体1重心的作用；所述圆管73的顶端和圆柱筒身11的弧形桶底12固定连接。
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，置于水体落差5～10m、枯水期水深1m左右的河流，锚链81的长度设计大于10m，检测方法为：
步骤一、定位：选择待检河流的检测定位区域，通过系留机构8将浮标站定位于待检河流的待检区域；受底沉块83的拖曳，整个浮标站的移动范围小，大多时间是以底沉块83为中心，以小于锚链81长度为半径的扇形在水面漂荡；
步骤二、调节：通过调节配重机构7，使探头井2的底部和翼摆a31悬浮于浮标本体1侧面吃水线的下方；
步骤三、平衡：翼摆a31和等重的探头井2配合，保持浮标本体1的整体平衡，通过设计翼摆a31的摆动幅度30°，解放翼摆a31，任其自由的顺水体浮动，丰水期当洪水冲击时，水流、风向急剧变化，翼摆a31受作用力与反作用力影响，迎着水流以30°的幅度来回摆动，相较于实施例3，摆动幅度稍小，递减式减少浮标本体1移动和旋转，增强稳定性，保持平衡和方向；整个漂荡过程中，翼摆a31的有效受力面积较大，能够平衡整个浮标站在水中的受力状况，使整个浮标站保持不被倾覆；当处于枯水期时，方形的下法兰72可直接呈蹲式和水底接触，不至于插入至淤泥中；丰水期时，再自然浮起；保持丰水期和枯水期均能够保持检测的稳定性；
步骤四、检测：探头井2内的水质检测探头对由检测孔21进入的河水进行在线检测，并将数据传递给数采仪存储；
步骤五、数据采集：定期打捞浮标站，取出数采仪内的存储模块，并通过上位机读取数据。
实施例5
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，浮标站的基本结构同实施例4，不同和改进之处在于，圆柱筒身11的底端面通过吊耳122和钩链16还连接有至少2个配重块17，并在圆柱筒身11的周边对称式设置，以进一步保持整体的稳定性，避免倾覆的风险。圆柱筒身11上部固定有多功能支架4，在多功能支架4的上部中心处设置支架平台41，所述支架平台41上固定有安全机构5。翼摆3的摆动幅度为30°，形状为翼摆b32，如图8所示，尾翼末端为两个凸出的棱角、中间凹圆弧状。安全机构5可以为航标灯51，航标灯51能在夜晚和雾天发出远距离可识信号，警示附近的过往的船只或人员提供危险警告。
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，能够适应天气比较恶劣的水体，比如常年有风，风速5～10m/s，经常伴有大雨，丰水期常有洪水，置于水体落差10～20m的水体中，锚链81的长度设计大于30m，检测方法为：
步骤一、定位：选择待检河流的检测定位区域，通过系留机构8将浮标站定位于待检河流的待检区域；受底沉块83的拖曳，整个浮标站的移动范围小，大多时间是以底沉块83为中心，以小于锚链81长度为半径的扇形在水面漂荡；
步骤二、调节：通过调节配重机构7和配重块17，使探头井2的底部和翼摆b32悬浮于浮标本体1侧面吃水线的下方；
步骤三、平衡：翼摆b32和等重的探头井2配合，保持浮标本体1的整体平衡，通过设计翼摆翼摆b32的摆动幅度30°，解放翼摆b32，任其自由的顺水体浮动，丰水期当洪水冲击时，水流、风向急剧变化，翼摆b32受作用力与反作用力影响，迎着水流以30°的幅度来回摆动，相较于实施例3，摆动幅度稍小，通过翼摆b32的即时摆动，虽然全年水面落差较大，常受大风和洪水的影响，但整个漂荡过程中，翼摆b32尾翼末端为两个凸出的棱角，中间凹圆弧，特点是有效受力面积较小，摆动幅度为30°，幅度较小，受水体的冲击力也就较小，让整个浮标本体1平稳的递减式卸力，配合配重块17的平衡作用，有效的避免整个本体的剧烈摇动；
步骤四、检测：探头井2内的水质检测探头对由检测孔21进入的河水进行在线检测，并将数据传递给数采仪存储；
步骤五、数据采集：定期打捞浮标站，取出数采仪内的存储模块，并通过上位机读取数据。
实施例6
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，浮标站基本结构同实施例4，不同和改进之处在于，翼摆3的摆动幅度为20°，如图9所示，形状为翼摆c33，为尾翼末端为两个凸出的棱角、中间平直、后端倾斜状。
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，可以适用于水体落差大于20m的水体，水体落差较大，天气状态恶劣，可抗风速10～15m/s，检测方法为同实施例4，翼摆c33中间平直，后端倾斜，其尾上部凸起部分可以露出水面，结合20°的摆动幅度，能够抵抗更强的对流天气，在浮标站的漂流过程中，整个浮标站也能够保持不被倾覆。
实施例7
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，浮标站基本结构同实施例4，不同和改进之处在于，翼摆3的形状为翼摆a31，摆动环135和销轴132上均洞穿有定位孔136，水体平稳时，通过螺栓插入定位孔136以定位翼摆3的摆动角度；所述探头井2为3个，和翼摆3在圆柱筒身11的外壁呈均布结构，形成90°均布结构，以增加数据采集量，并可以备用，防止某个探头井2故障导致整个浮标站失效。
实施例8
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，浮标站基本结构同实施例4，不同和改进之处在于，圆管73的周壁洞穿有均匀分布的腰孔731；所述配重机构7为升降式，通过下法兰72和上下位置不同的腰孔731的可拆卸固定实现升降，根据水位高度调节升降，当水位很浅时探头井2里面的探头可能会露出水面而无法检测到水质参数，导致数采仪获取当前的水质状况。
实施例9
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，浮标站基本结构同实施例8，不同和改进之处在于，升降式配重机构7为自动升降式，下法兰72为正方形，通过在下法兰724个角设置伸缩杆，让下法兰72在圆管73上下升降，如果浮标站底陷时，通过控制器9调整下法兰72的升降完成脱离底陷的作用。
实施例10
本实施例的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，基本结构同实施例8，不同和改进之处在于，在弧形桶底12的底部，设置环形配重71和弧形桶底12之间均匀分布的筋板121，即降低了整个浮标站的重心，又加强环形配重71固定的稳定性。翼摆3的摆动幅度为20°，如图9所示，形状为翼摆b32，可以应用于深水与浅水之间变化交错、水流湍急、环境复杂的河流，检测方法为：
步骤一、定位：选择待检河流的检测定位区域，通过系留机构8将浮标站定位于待检河流的待检区域；受底沉块83的拖曳，整个浮标站的移动范围小，大多时间是以底沉块83为中心，以小于锚链81长度为半径的扇形在水面漂荡；当水流湍急时，也会产生缓顿式的移动；
步骤二、调节：通过调节配重机构7和配重块17，使探头井2的底部和翼摆b32悬浮于浮标本体1侧面吃水线的下方；
步骤三、平衡：翼摆b32和等重的探头井2配合，保持浮标本体1的整体平衡，通过设计翼摆翼摆b32的摆动幅度20°，解放翼摆b32，任其自由的顺水体浮动，丰水期当洪水冲击时，水流、风向急剧变化，翼摆b32受作用力与反作用力影响，迎着水流以20°的幅度来回摆动，相较于实施例3，摆动幅度稍小，通过翼摆b32的即时摆动，虽然全年水面落差较大，常受大风和洪水的影响，但整个漂荡过程中，翼摆b32尾翼末端为两个凸出的棱角，中间凹圆弧，特点是有效受力面积较小，摆动幅度为20°，幅度较小，当深水与浅水之间变化交错时，即便水流湍急，受水体的冲击力就较小，让整个浮标本体1平稳的递减式卸力，配合配重块17的平衡作用，有效的避免整个本体的剧烈摇动；
步骤四、检测：探头井2内的水质检测探头对由检测孔21进入的河水进行在线检测，并将数据传递给数采仪存储；
步骤五、数据采集：定期打捞浮标站，取出数采仪内的存储模块，并通过上位机读取数据。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高落差极限水位河流的水质在线检测方法，其特征在于，步骤为：
步骤一、定位：选择待检河流的检测定位区域，通过系留机构(8)将浮标站定位于待检河流的待检区域；
步骤二、调节：通过调节配重机构(7)，使探头井(2)的底部和翼摆(3)悬浮于浮标本体(1)侧面吃水线的下方；
步骤三、平衡：翼摆(3)和等重的探头井(2)配合，保持浮标本体(1)的整体平衡，通过设置翼摆(3)的摆动幅度，让翼摆(3)朝向水流方向，当洪水冲击时，水流、风向急剧变化，翼摆(3)受作用力与反作用力影响，形成阻力，防止浮标本体(1)移动和旋转，增强稳定性，保持平衡和方向；
步骤四、检测：探头井(2)内的水质检测探头对由检测孔(21)进入的河水进行在线检测，并将数据传递给数采仪存储；
步骤五、数据采集：定期打捞浮标站，取出数采仪内的存储模块，并通过上位机读取数据。
2.根据权利要求1所述的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，其特征在于：所述浮标站包括浮标本体(1)、探头井(2)和翼摆(3)，所述浮标本体(1)的主体结构为内部中空、全密封式的圆柱筒身(11)，所述探头井(2)内置水质检测探头，探头井(2)和翼摆(3)的重量相同，探头井(2)和翼摆(3)呈均匀对称的方式可拆卸固定于圆柱筒身(11)的外侧；所述翼摆(3)固定于浮标本体(1)侧面吃水线的下方；所述圆柱筒身(11)的内部还固定有通过导线或数据线连接的控制器(9)、蓄电池(10)和数采仪；所述数采仪和探头井(2)内置的水质检测探头通过导线连接并采集检测数据后处理、存储。
3.根据权利要求2所述的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，其特征在于：所述圆柱筒身(11)为上端呈平面且中间开孔、下端呈椭圆形的桶状结构，上端开孔处固定有立井(15)，下端固定有配重机构(7)；所述翼摆(3)通过圆柱筒身(11)外壁固定的翼摆固定座(13)固定；所述翼摆固定座(13)为上下配合设置的2个，各包括可拆卸固定于圆柱筒身(11)外壁的固定片(131)、垂直固定于固定片(131)外表面的翼摆限幅齿(133)和固定于翼摆限幅齿(133)内的套环(134)；所述翼摆(3)的固定端为摆动环(135)，2个套环(134)和摆动环(135)通过销轴(132)串在一起，形成翼摆(3)的摆动机构。
4.根据权利要求3所述的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，其特征在于：所述翼摆(3)为楔形；所述翼摆限幅齿(133)为左右对称配合设置的2个，2齿之间形成翼摆(3)的摆动幅度。
5.根据权利要求4所述的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，其特征在于：所述翼摆(3)的摆动幅度为20～40°；所述翼摆(3)为翼摆a(31)或翼摆b(32)或翼摆c(33)，所述翼摆a(31)为普通无杆船桨状，翼摆b(32)为尾翼末端为两个凸出的棱角、中间凹圆弧状；所述翼摆c(33)为尾翼末端为两个凸出的棱角、中间平直、后端倾斜状。
6.根据权利要求4所述的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，其特征在于：所述立井(15)直插入圆柱筒身(11)的内部；所述配重机构(7)包括圆管(73)、固定与圆管(73)上部的环形配重(71)以及和圆管(73)的底部可拆卸连接的下法兰(72)；所述圆管(73)的顶端和圆柱筒身(11)的弧形桶底(12)固定连接。
7.根据权利要求6所述的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，其特征在于：所述圆管(73)的周壁洞穿有均匀分布的腰孔(731)；所述配重机构(7)为升降式，通过下法兰(72)和上下位置不同的腰孔(731)的可拆卸固定实现升降。
8.根据权利要求6所述的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，其特征在于：所述摆动环(135)和销轴(132)上均洞穿有定位孔(136)；所述探头井(2)为2个以上，和翼摆(3)在圆柱筒身(11)的外壁呈均布结构。
9.根据权利要求1至8任一所述的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，其特征在于：所述圆柱筒身(11)上部固定有多功能支架(4)，在多功能支架(4)的上部中心处设置支架平台(41)，所述支架平台(41)上固定有安全机构(5)。
10.根据权利要求9所述的高落差极限水位河流的水质在线检测方法，其特征在于：还包括系留机构(8)，所述系留机构(8)包括锚链(81)和底沉块(83)；所述圆柱筒身(11)的底端面均匀固定有吊耳(122)，所述锚链(81)的一端和吊耳(122)连接，另一端与底沉块(83)连接；所述安全机构(5)为航标灯(51)。
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Denomination of invention: An on line water quality detection method for rivers with high drop limit water level Effective date of registration: 20210625 Granted publication date: 20191011 Pledgee: China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Ma'anshan Branch Pledgor: MA'ANSHAN HENGTAI ENVIRONMENT PROTECTION EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021980005398 |
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Date of cancellation: 20230718 Granted publication date: 20191011 Pledgee: China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Ma'anshan Branch Pledgor: MA'ANSHAN HENGTAI ENVIRONMENT PROTECTION EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021980005398 |
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