CN107782875A - 一种可拆卸湖泊现场试验装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可拆卸湖泊现场试验装置及其使用方法，包括亚克力板组件和连接组件；亚克力板组件包括若干个方形亚克力板；连接组件包括角连接件、边连接件和中间连接件；角连接件上的相邻两边、边连接件的任意三个边、中间连接件的四个边上均设置有结构相同的卡接结构；亚克力板上设置有与卡接结构位置相对且结构相互配合的卡合结构；角连接件分布设置在现场试验装置的四个角部位置处；边连接件在现场试验装置的四条边上等间隔布置；中间连接件设置在相互平行且位置相对的两边连接件的中间位置处。其具有结构简单、设计合理、安装及拆卸便捷、自动化程度较高、现场试验的环境参数能够得以保证，并且灵活性较好等优点。

Description

一种可拆卸湖泊现场试验装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及水体生态修复技术领域，尤其涉及一种可拆卸湖泊现场试验装置及其使用方法。

背景技术

在野外地区，尤其是不便于车辆通行的地方，倘若对于水体进行检测，常规的仪器设备对于现场试验人员而言需要人工搬运，而人工搬运不仅耗时费力，而且有的设备自动化程度不高导致一些数据难以精确获取或采集。因此提供一种结构简单、携带方便且试验样本数据采集较为方便的装置或者设备具有重要的研究意义。

发明内容

针对现有技术中野外水体试验中存在的上述不足，本发明的目的在于：提供一种可拆卸湖泊现场试验装置及其使用方法，其具有结构简单、设计合理、安装拆卸及携带便捷、自动化程度较高、现场试验的环境参数能够得以保证，并且灵活性较好等优点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种可拆卸湖泊现场试验装置，所述现场试验装置包括亚克力板组件和连接组件；其中，所述亚克力板组件包括若干个方形亚克力板；所述连接组件包括角连接件、边连接件和中间连接件；所述角连接件、边连接件和中间连接件均为正方形连接件，所述角连接件上的相邻两边、所述边连接件的任意三个边、所述中间连接件的四个边上均设置有结构相同的卡接结构；所述亚克力板上设置有与所述卡接结构位置相对且结构相互配合的卡合结构；所述现场试验装置为方形框架结构；所述方形亚克力板通过卡合结构与上述连接组件上的卡接结构相互卡合组成方形框架结构；所述角连接件分布设置在现场试验装置的四个角部位置处；所述边连接件在现场试验装置的四条边上等间隔布置；所述中间连接件设置在相互平行且位置相对的两边连接件的中间位置处。

作为上述方案的进一步优化，所述卡接结构为卡榫或者卡槽，所述卡合结构为与卡榫相互配合的卡槽或者与卡槽相互配合的卡榫。

作为上述方案的进一步优化，所述卡合结构与卡榫结构之间还设置有与卡槽或者卡榫相互配合的密封圈；所述方形框架中经亚克力板隔出形成的各个方形单元框格中设置有不透水土工布或者透水无纺布。

作为上述方案的进一步优化，所述卡槽的横截面为带有开口部的梯形槽，所述梯形槽的两腰上均设置有位置相对的第一倒钩部和第二倒钩部；所述第一倒钩部与第二倒钩部为弹性卡钩，第一倒钩部与第二倒钩部的卡爪与梯形的腰所形成的钩部朝向梯形槽的槽底；所述第一倒钩部与第二倒钩部的钩角为0-60度。

作为上述方案的进一步优化，所述现场试验装置还包括自动监测系统，所述自动监测系统包括设置在亚克力板组件预设位置处的温度传感器度、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪、设置在连接件组件顶部和/或亚克力板组件中亚克力板预设位置处的液位传感器、可编程控制器、存储器和电源组件；所述温度传感器、pH、ORP、DO、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪和液位传感器均分别与可编程控制器数据信号连接，分别用于实时检测现场试验装置方形框架结构中的水体温度信号、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测值及液位高度信号，并将检测到的信号发送至可编程控制器，可编程控制器将接收到的水体温度信号及液位高度信号经数据转换后将其存储于存储器，所述电源组件分别与温度传感器、液位传感器、可编程控制器和存储器电连接。

作为上述方案的进一步优化，所述电源组件包括主电源和备用电源，所述主电源为直流电源，所述备用电源为太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括设置在亚克力板顶部上的太阳能电池板、太阳能转换器及太阳能电池，所述太阳能电池板将接收到的太阳能经太阳能转换器转换后得到的电能存储与太阳能电池中；所述太阳能电池板通过位置调节组件设置在亚克力板顶部，所述位置调节组件包括太阳光线传感器和电动旋转撑杆；所述可编程控制器与电动旋转撑杆控制连接；所述太阳光线传感器与可编程控制器数据信号相连接，并将接收到的太阳光线强度信号发送至可编程控制器，可编程控制器根据接收到的太阳光线强度信号经数据转换后与预设的太阳能光线强度阈值进行比较，并根据比较的结果控制电动旋转撑杆调节太阳能电池板的位置角度。

作为上述方案的进一步优化，所述电源组件、可编程控制器和存储器均设置在防水箱内；所述亚克力板组件中的若干亚克力板上沿高度方向设置有取样管。

作为上述方案的进一步优化，所述自动监测系统还包括图像采集模块、图像处理模块、图像存储模块；所述图像采集模块包括高清摄像头，所述高清防水摄像头设置在所述亚克力板组件上的若干个亚克力板在水体不同高度位置处上，所述高清防水摄像头的摄像头面朝水体的不同方位进行高清图像数据采集以获得水体中动植物的高清图像；所述图像处理模块包括滤波模块、图像边缘增强模块、噪声分析模块，所述图像边缘增强模块分别与滤波模块、噪声分析模块相连接，所述滤波模块与高清防水摄像头相连接；所述滤波模块对采集到的水体中动植物高清图像进行滤波以获得滤波图像；所述图像边缘增强模块对获得的滤波图像进行边缘增强处理以获得边缘增强图像；所述噪声分析模块对边缘增强图像进行噪声类型分析并形成最终滤波图像；采集到的水体中动植物高清图像经过滤波模块、图像边缘增强模块、噪声分析模块处理后存储于所述图像存储模块；所述图像采集模块、图像处理模块、图像存储模块均连接于可编程控制器。

作为上述方案的进一步优化，所述自动监测系统还包括无线网络通信模块，所述可编程控制器将接收到经过数据转换得到的实时水体温度值、pH、ORP、DO、TN和TP在线监测值、液位高度值、以及图像存储模块中的最终滤波图像经过无线网络通信模块与远程监控中心或者智能移动终端相连接；所述无线网络通信模块包括3G、4G或者wifi网络；所述智能移动终端包括智能手机、平板电脑或者笔记本电脑。

本发明上述一种可拆卸湖泊现场试验装置的使用方法包括如下步骤：

1)组装：根据水体的深度选择相应高度的亚克力板，并根据实际试验的需要确定下场试验装置的方形框架面积；将角连接件分布设置在待形成现场试验装置的四个角部位置处，将边连接件等间隔地布设在相邻角连接件的连线位置上，将中间连接件设置在相互平行且位置相对的两边连接件的中间位置处；将亚克力板的卡合结构分别卡合在各个连接件上的卡接结构上，并最终形成方形框架状；并将组装形成的现场试验装置放置于待测水体中；

2)布设自动监测系统：将温度传感器、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪分别设置在亚克力板组件预设位置处，将液位传感器设置在连接件组件顶部和/或亚克力板组件中亚克力板预设位置处的；将可编程控制器、存储器和电源组件放置于防水箱中；并接通自动监测系统；温度传感器、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪、液位传感器分别将实时检测现场试验装置方形框架结构中的水体温度信号、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测值及液位高度信号发送至可编程控制器，可编程控制器将接收到的水体温度信号及液位高度信号经数据转换后将其存储于存储器；

3)图像采集及存储：高清防水摄像头采集到的水体中动植物高清图像经过滤波模块、图像边缘增强模块、噪声分析模块处理后存储于图像存储模块；

4)远程通信：可编程控制器将接收到经过数据转换得到的实时水体温度值、液位高度值、以及图像存储模块中的最终滤波图像经过无线网络通信模块与远程监控中心或者智能移动终端通信连接。

采用本发明上述一种可拆卸湖泊现场试验装置及其使用方法具有如下有益效果：

(1)结构设计简单、合理，每块亚克力板的长、宽、高尺寸可采用常规的1m*1m*10mm设计，借助于连接组件将各个亚克力板连接成方形框架状的现场试验装置，整体安装及拆卸较为便捷，另外对于野外不便的情况下还能方便试验人员携带，真正有效降低了试验人员的劳动强度。

(2)借助于温度传感器、液位传感器能够有效获取水体实施温度及液位高度值；同时利用高清防水摄像头能够有效采集并存储水体中动植物图像，为进一步试验提供了有效样本数据。

(3)借助于无线通信模块，能够便于试验人员实时获取及存储采集的实验数据，简化了试验装置的试验方法，能够满足试验人员的使用需求。

(4)根据需求将水体分隔成不同的面积，且根据是否区分水质，使用不透水土工布及透水的无纺布，便于野外水体实验的进行。

附图说明

附图1为本发明一种可拆卸湖泊现场试验装置的侧视结构示意图。

附图2为本发明一种可拆卸湖泊现场试验装置的俯视结构示意图。

附图3为图2示出的本发明角连接件的俯视结构示意图。

附图4为图2示出的本发明边连接件的俯视结构示意图。

附图5为图2示出的本发明中间连接件的俯视结构示意图。

附图6为图2示出的本发明亚克力板的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-6对本发明一种可拆卸湖泊现场试验装置及其使用方法作以详细说明。

一种可拆卸湖泊现场试验装置，其特征在于：所述现场试验装置包括亚克力板组件和连接组件；其中，所述亚克力板组件包括若干个方形亚克力板1；所述连接组件包括角连接件2、边连接件3和中间连接件4；所述角连接件、边连接件和中间连接件均为正方形连接件，所述角连接件上的相邻两边、所述边连接件的任意三个边、所述中间连接件的四个边上均设置有结构相同的卡接结构5；所述亚克力板上设置有与所述卡接结构位置相对且结构相互配合的卡合结构6；所述现场试验装置为方形框架结构；所述方形亚克力板通过卡合结构与上述连接组件上的卡接结构相互卡合组成方形框架结构；所述角连接件分布设置在现场试验装置的四个角部位置处；所述边连接件在现场试验装置的四条边上等间隔布置；所述中间连接件设置在相互平行且位置相对的两边连接件的中间位置处。所述卡接结构为卡榫或者卡槽，所述卡合结构为与卡榫相互配合的卡槽或者与卡槽相互配合的卡榫。所述卡合结构与卡榫结构之间还设置有与卡槽或者卡榫相互配合的密封圈；所述方形框架中经亚克力板隔出形成的各个方形单元框格7中设置有不透水土工布或者透水无纺布。所述卡槽的横截面为带有开口部的梯形槽，所述梯形槽的两腰上均设置有位置相对的第一倒钩部和第二倒钩部；所述第一倒钩部与第二倒钩部为弹性卡钩，第一倒钩部与第二倒钩部的卡爪与梯形的腰所形成的钩部朝向梯形槽的槽底；所述第一倒钩部与第二倒钩部的钩角为0-60度。所述现场试验装置还包括自动监测系统，所述自动监测系统包括设置在亚克力板组件预设位置处的温度传感器度、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪、设置在连接件组件顶部和/或亚克力板组件中亚克力板预设位置处的液位传感器、可编程控制器、存储器和电源组件；所述温度传感器、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪和液位传感器均分别与可编程控制器数据信号连接，分别用于实时检测现场试验装置方形框架结构中的水体温度信号、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测值及液位高度信号，并将检测到的信号发送至可编程控制器，可编程控制器将接收到的水体温度信号及液位高度信号经数据转换后将其存储于存储器，所述电源组件分别与温度传感器、液位传感器、可编程控制器和存储器电连接。所述电源组件包括主电源和备用电源，所述主电源为直流电源，所述备用电源为太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括设置在亚克力板顶部上的太阳能电池板、太阳能转换器及太阳能电池，所述太阳能电池板将接收到的太阳能经太阳能转换器转换后得到的电能存储与太阳能电池中；所述太阳能电池板通过位置调节组件设置在亚克力板顶部，所述位置调节组件包括太阳光线传感器和电动旋转撑杆；所述可编程控制器与电动旋转撑杆控制连接；所述太阳光线传感器与可编程控制器数据信号相连接，并将接收到的太阳光线强度信号发送至可编程控制器，可编程控制器根据接收到的太阳光线强度信号经数据转换后与预设的太阳能光线强度阈值进行比较，并根据比较的结果控制电动旋转撑杆调节太阳能电池板的位置角度。所述电源组件、可编程控制器和存储器均设置在防水箱内；所述亚克力板组件中的若干亚克力板上沿高度方向设置有取样管。所述自动监测系统还包括图像采集模块、图像处理模块、图像存储模块；所述图像采集模块包括高清摄像头，所述高清防水摄像头设置在所述亚克力板组件上的若干个亚克力板在水体不同高度位置处上，所述高清防水摄像头的摄像头面朝水体的不同方位进行高清图像数据采集以获得水体中动植物的高清图像；所述图像处理模块包括滤波模块、图像边缘增强模块、噪声分析模块，所述图像边缘增强模块分别与滤波模块、噪声分析模块相连接，所述滤波模块与高清防水摄像头相连接；所述滤波模块对采集到的水体中动植物高清图像进行滤波以获得滤波图像；所述图像边缘增强模块对获得的滤波图像进行边缘增强处理以获得边缘增强图像；所述噪声分析模块对边缘增强图像进行噪声类型分析并形成最终滤波图像；采集到的水体中动植物高清图像经过滤波模块、图像边缘增强模块、噪声分析模块处理后存储于所述图像存储模块；所述图像采集模块、图像处理模块、图像存储模块均连接于可编程控制器。所述自动监测系统还包括无线网络通信模块，所述可编程控制器将接收到经过数据转换得到的实时水体温度值、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P P在线监测值、液位高度值、以及图像存储模块中的最终滤波图像经过无线网络通信模块与远程监控中心或者智能移动终端相连接；所述无线网络通信模块包括3G、4G或者wifi网络；所述智能移动终端包括智能手机、平板电脑或者笔记本电脑。

本发明上述一种可拆卸湖泊现场试验装置的使用方法包括如下步骤：

1)组装：根据水体的深度选择相应高度的亚克力板，并根据实际试验的需要确定下场试验装置的方形框架面积；将角连接件分布设置在待形成现场试验装置的四个角部位置处，将边连接件等间隔地布设在相邻角连接件的连线位置上，将中间连接件设置在相互平行且位置相对的两边连接件的中间位置处；将亚克力板的卡合结构分别卡合在各个连接件上的卡接结构上，并最终形成方形框架状；并将组装形成的现场试验装置放置于待测水体中；

2)布设自动监测系统：将温度传感器、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪分别设置在亚克力板组件预设位置处，将液位传感器设置在连接件组件顶部和/或亚克力板组件中亚克力板预设位置处的；将可编程控制器、存储器和电源组件放置于防水箱中；并接通自动监测系统；温度传感器、pH、ORP、DO、TN和TP在线监测仪、液位传感器分别将实时检测现场试验装置方形框架结构中的水体温度信号、pH、ORP、DO、TN和TP在线监测值及液位高度信号发送至可编程控制器，可编程控制器将接收到的水体温度信号及液位高度信号经数据转换后将其存储于存储器；3)图像采集及存储：高清防水摄像头采集到的水体中动植物高清图像经过滤波模块、图像边缘增强模块、噪声分析模块处理后存储于图像存储模块；

4)远程通信：可编程控制器将接收到经过数据转换得到的实时水体温度值、液位高度值、以及图像存储模块中的最终滤波图像经过无线网络通信模块与远程监控中心或者智能移动终端通信连接。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可拆卸湖泊现场试验装置，其特征在于：所述现场试验装置包括亚克力板组件和连接组件；其中，所述亚克力板组件包括若干个方形亚克力板(1)；所述连接组件包括角连接件(2)、边连接件(3)和中间连接件(4)；所述角连接件、边连接件和中间连接件均为正方形连接件，所述角连接件上的相邻两边、所述边连接件的任意三个边、所述中间连接件的四个边上均设置有结构相同的卡接结构(5)；所述亚克力板上设置有与所述卡接结构位置相对且结构相互配合的卡合结构(6)；所述现场试验装置为方形框架结构；所述方形亚克力板通过卡合结构与上述连接组件上的卡接结构相互卡合组成方形框架结构；所述角连接件分布设置在现场试验装置的四个角部位置处；所述边连接件在现场试验装置的四条边上等间隔布置；所述中间连接件设置在相互平行且位置相对的两边连接件的中间位置处。

2.根据权利要求1所述的一种可拆卸湖泊现场试验装置，其特征在于：所述卡接结构为卡榫或者卡槽，所述卡合结构为与卡榫相互配合的卡槽或者与卡槽相互配合的卡榫。

3.根据权利要求2所述的一种可拆卸湖泊现场试验装置，其特征在于：所述卡合结构与卡榫结构之间还设置有与卡槽或者卡榫相互配合的密封圈；所述方形框架中经亚克力板隔出形成的各个方形单元框格(7)中设置有不透水土工布或者透水无纺布。

4.根据权利要求3所述的一种可拆卸湖泊现场试验装置，其特征在于：所述卡槽的横截面为带有开口部的梯形槽，所述梯形槽的两腰上均设置有位置相对的第一倒钩部和第二倒钩部；所述第一倒钩部与第二倒钩部为弹性卡钩，第一倒钩部与第二倒钩部的卡爪与梯形的腰所形成的钩部朝向梯形槽的槽底；所述第一倒钩部与第二倒钩部的钩角为0-60度。

5.根据权利要求4所述的一种可拆卸湖泊现场试验装置，其特征在于：所述现场试验装置还包括自动监测系统，所述自动监测系统包括设置在亚克力板组件预设位置处的温度传感器度、pH、ORP、DO、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪、设置在连接件组件顶部和/或亚克力板组件中亚克力板预设位置处的液位传感器、可编程控制器、存储器和电源组件；所述温度传感器、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪和液位传感器均分别与可编程控制器数据信号连接，分别用于实时检测现场试验装置方形框架结构中的水体水质及液位高度，并将检测到的信号发送至可编程控制器，可编程控制器将接收到的水体温度信号及液位高度信号经数据转换后将其存储于存储器，所述电源组件分别与温度传感器、液位传感器、可编程控制器和存储器电连接。

6.根据权利要求5所述的一种可拆卸湖泊现场试验装置，其特征在于：所述电源组件、可编程控制器和存储器均设置在防水箱内；所述亚克力板组件中的若干亚克力板上沿高度方向设置有取样管。

7.根据权利要求6所述的一种可拆卸湖泊现场试验装置，其特征在于：所述自动监测系统还包括图像采集模块、图像处理模块、图像存储模块；所述图像采集模块包括高清摄像头，所述高清防水摄像头设置在所述亚克力板组件上的若干个亚克力板在水体不同高度位置处上，所述高清防水摄像头的摄像头面朝水体的不同方位进行高清图像数据采集以获得水体中动植物的高清图像；所述图像处理模块包括滤波模块、图像边缘增强模块、噪声分析模块，所述图像边缘增强模块分别与滤波模块、噪声分析模块相连接，所述滤波模块与高清防水摄像头相连接；所述滤波模块对采集到的水体中动植物高清图像进行滤波以获得滤波图像；所述图像边缘增强模块对获得的滤波图像进行边缘增强处理以获得边缘增强图像；所述噪声分析模块对边缘增强图像进行噪声类型分析并形成最终滤波图像；采集到的水体中动植物高清图像经过滤波模块、图像边缘增强模块、噪声分析模块处理后存储于所述图像存储模块；所述图像采集模块、图像处理模块、图像存储模块均连接于可编程控制器。

8.根据权利要求7所述的一种可拆卸湖泊现场试验装置，其特征在于：所述自动监测系统还包括无线网络通信模块，所述可编程控制器将接收到经过数据转换得到的实时水体温度值、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测值、液位高度值、以及图像存储模块中的最终滤波图像经过无线网络通信模块与远程监控中心或者智能移动终端相连接；所述无线网络通信模块包括3G、4G或者wifi网络；所述智能移动终端包括智能手机、平板电脑或者笔记本电脑。

9.一种根据权利要求8所述的一种可拆卸湖泊现场试验装置的使用方法，其特征在于，该使用方法包括如下步骤：

1)组装：根据水体的深度选择相应高度的亚克力板，并根据实际试验的需要确定下场试验装置的方形框架面积；将角连接件分布设置在待形成现场试验装置的四个角部位置处，将边连接件等间隔地布设在相邻角连接件的连线位置上，将中间连接件设置在相互平行且位置相对的两边连接件的中间位置处；将亚克力板的卡合结构分别卡合在各个连接件上的卡接结构上，并最终形成方形框架状；并将组装形成的现场试验装置放置于待测水体中；

2)布设自动监测系统：将温度传感器、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪分别设置在亚克力板组件预设位置处，将液位传感器设置在连接件组件顶部和/或亚克力板组件中亚克力板预设位置处的；将可编程控制器、存储器和电源组件放置于防水箱中；并接通自动监测系统；温度传感器、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测仪、液位传感器分别将实时检测现场试验装置方形框架结构中的水体温度信号、pH、ORP、DO、、NO₃-N、NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P在线监测值及液位高度信号发送至可编程控制器，可编程控制器将接收到的水体温度信号及液位高度信号经数据转换后将其存储于存储器；

3)图像采集及存储：高清防水摄像头采集到的水体中动植物高清图像经过滤波模块、图像边缘增强模块、噪声分析模块处理后存储于图像存储模块；

4)远程通信：可编程控制器将接收到经过数据转换得到的实时水体温度值、液位高度值、以及图像存储模块中的最终滤波图像经过无线网络通信模块与远程监控中心或者智能移动终端通信连接。