CN108061785A - 一种水文监测及环保修复系统 - Google Patents

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Abstract

本发明要解决的技术问题是提供一种水文监测及环保修复系统，放置于船舶上，包括水文监测系统和环保修复系统；水文监测系统包括空心卷筒，空心卷筒上卷绕流体管，流体管的外端连接底头，底头中设置轴流式的叶轮、温度传感器、PH传感器、超声波测距传感器以及无线通信模块，叶轮轴与发电机连接，流体管经由旋转接头与泵连接，泵分别连接流体直排管、第一支管和第二支管，第一支管连接固体颗粒物收集分级器，第二支管上设置阀门，第二支管与若干取样管连接，每根取样管上均设置阀门，取样管位于监测分析区。环保修复系统包括油污收集器、泵、漂浮式吸嘴通过软管、油污存储池和增氧器。

Description

一种水文监测及环保修复系统
技术领域
本发明属于水文技术领域，具体涉及，更为具体地，涉及一种水文监测及环保修复系统。
背景技术
水环境是指自然界中水的形成、分布和转化所处空间的环境，是指围绕人群空间及可直接或间接影响人类生活和发展的水体。在地球表面，水体面积约占地球表面积的71%。水是由海洋水和陆地水二部分组成，分别与总水量的97.28%和2.72%。后者所占总量比例很小，且所处空间的环境十分复杂。水在地球上处于不断循环的动态平衡状态。天然水的基本化学成分和含量，反映了它在不同自然环境循环过程中的原始物理化学性质，是研究水环境中元素存在、迁移和转化和环境质量（或污染程度）与水质评价的基本依据。水环境主要由地表水环境和地下水环境两部分组成。地表水环境包括河流、湖泊、水库、海洋、池塘、沼泽、冰川等，地下水环境包括泉水、浅层地下水、深层地下水等。水环境是构成环境的基本要素之一，是人类社会赖以生存和发展的重要场所，也是受人类干扰和破坏最严重的领域。水环境的污染和破坏已成为当今世界主要的环境问题之一。水环境监测是按照水的循环规律（降水、地表水和地下水），对水的质和量以及水体中影响生态与环境质量的各种人为和天然因素所进行的统一的定时或随时监测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种水文监测及环保修复系统，能够对水域不同深度水文水环境监测，尤其实现对水底水文水环境的监测，还能够对水域油污进行收集清理，实现环保修复水域。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种水文监测及环保修复系统，放置于船舶上，包括水文监测系统和环保修复系统；
水文监测系统包括空心卷筒，空心卷筒的两端转动支撑于支腿上，空心卷筒的一端装设从动齿轮，减速器轴上的主动齿轮驱动从动齿轮，空心卷筒上卷绕流体管，流体管的外端连接底头，底头包括筒形罩、设置于筒形罩下端口处的多孔板以及连接于筒形罩上端口的罩盖，罩盖中部设置连接头，连接头与流体管外端连接，筒形罩内固定有沿筒形罩径向延伸的安装支架，安装支架与多孔板之间的空间设置轴流式的叶轮，叶轮轴与坐落于安装支架上的发电机连接，叶轮轴与多孔板垂直，安装支架还坐落有温度传感器、PH传感器、超声波测距传感器以及无线通信模块，发电机经由蓄电池为温度传感器、PH传感器、超声波测距传感器以及无线通信模块供电，叶轮轴位于圆筒罩轴线一侧，超声波测距传感器位于叶轮与筒形罩之间距离最大处的正上方，超声波测距传感器正下方的多孔板上开设有孔洞，流体管的内端穿过空心卷筒壁并径向延伸至空心卷筒轴线处然后再沿空心卷筒轴线向外延伸形成连接管段，连接管段经由旋转接头与泵进口管连接，泵出口管分别连接流体直排管、第一支管和第二支管，流体直排管上设置阀门，第一支管上设置阀门，第一支管连接固体颗粒物收集分级器，固体颗粒物收集分级器包括圆柱筒体、圆锥筒体、流体进管、溢流管、底流管和以及分级筛，圆柱筒体、圆锥筒体和底流管从上到下顺次连接，流体进管螺旋形延伸，溢流管位于圆柱筒体内的插入段外侧设置有两道三角形截面的环形凸肋，两道环形凸肋上下间隔布置，分级筛包括若干个内外套设的截顶圆锥形的筛网，分级筛包围圆锥筒体下部和底流管，分级筛与圆锥筒体可拆卸连接，位于上方的筛网孔径较位于下方的筛网孔径大，流体进管与第一支管的连接段连接，第一支管的连接段轴线与圆柱筒体的轴线垂直，第一支管的连接段内壁上设置有沿第一支管连接段轴线延伸的沿第一支管连接段周向上等间隔布置的多个导流片，每个导流片所处平面均通过第一支管连接段轴线，每个导流片的宽度为第一支管连接段半径的1/2-2/3，第二支管上设置阀门，第二支管与若干取样管连接，每根取样管上均设置阀门，取样管位于监测分析区；
环保修复系统包括油污收集器，油污收集器包括圆柱筒体、上圆锥筒体、下圆锥筒体、等径尾管段、溢流管和流体进管，流体进管与圆柱筒体相切，圆柱筒体、上圆锥筒体、下圆锥筒体和等径尾管段从上到下顺次连接，上圆锥筒体的锥度大于下圆锥筒体的锥度，上圆锥筒体的高度小于下圆锥筒体的高度，泵的出口与流体进管连接，漂浮式吸嘴通过软管与泵的进口连接，溢流管与油污存储池连接，等径尾管段连接排水管，排水管上设置增氧器，增氧器包括置于排水管内的若干出气头以及为出气头供气的空气压缩机。
上述水文监测及环保修复系统，温度传感器为热敏电阻温度传感器。
上述水文监测及环保修复系统，监测分析区包括色度检测分区、浊度检测分区、臭味检测分区、硬度检测分区、总溶解固体检测分区、碱度检测分区和化学需氧量检测分区。
上述水文监测及环保修复系统，色度检测分区设置比色管，浊度检测分区设置浊度仪，总溶解固体检测分区设置电导率控制仪，化学需氧量检测分区设置沸水浴装置、棕色酸式滴定管和G—3玻璃砂芯漏斗。
上述水文监测及环保修复系统，固体颗粒物收集分级器有2套，2套固体颗粒物收集分级器轴线间距小于固体颗粒物收集分级器的圆柱筒体直径，两套固体颗粒物收集分级器圆柱筒体相交且两套固体颗粒物收集分级器圆柱筒体内腔连通。
上述水文监测及环保修复系统，流体管外表面上标记有长度刻度。
上述水文监测及环保修复系统，全部出气头沿排水管轴线方向间隔布置。
上述水文监测及环保修复系统，漂浮式吸嘴吸包括吸嘴以及固定于吸嘴周围的环形浮漂。
对于水文监测系统，通过空心卷筒的旋转将流体管下端的底头深入水中并置于预定位置，水泵启动，水样从底头进入流体管中，温度传感器测量水温，PH传感器检测PH值，超声波测距传感器可以用来测量底头与水底的距离，参数信号可以通过无线通信模块上传到监测船上的接收装置，水样从底头进入推动轴流式的叶轮转动，叶轮转动驱动发电机发电，为温度传感器、PH传感器、超声波测距传感器以及无线通信模块供电，另一方面，当底头处于水底时，叶轮对水流的扰动作用能够搅动水底，能够高效完整地取样水底固体颗粒物。叶轮轴位于圆筒罩轴线一侧，这种偏心设置是为了给超声波测距传感器布置留有足够空间。流体管的内端穿过空心卷筒壁并径向延伸至空心卷筒轴线处然后再沿空心卷筒轴线向外延伸形成连接管段，连接管段经由旋转接头与泵进口管连接，保证了旋转与固定的转换。泵出口管分别连接流体直排管、第一支管和第二支管，流体直排管将流体直接排出，是为了排出在流体管入水时进入管内的流体，避免影响监测的准确性。第一支管连接固体颗粒物收集分级器，流体进管螺旋形延伸，保证了进入流体的扰动和湍流脉动得到有效控制，降低了进口处部位局部能耗，提高分离能力。溢流管位于圆柱筒体内的插入段外侧设置有两道三角形截面的环形凸肋，环形凸肋能够有效减少短路流，有效降低刚进入圆柱筒体的流体从溢流管的直接流出量。分级筛包括若干个内外套设的截顶圆锥形的筛网，位于上方的筛网孔径较位于下方的筛网孔径大，将分离的从底流管排出的固体颗粒物进行分级筛选，对固体颗粒物进行分级检测。第一支管的连接段轴线与圆柱筒体的轴线垂直，第一支管的连接段内壁上设置有沿第一支管连接段轴线延伸的沿第一支管连接段周向上等间隔布置的多个导流片，每个导流片所处平面均通过第一支管连接段轴线，每个导流片的宽度为第一支管连接段半径的1/2-2/3，导流片纠正了进入固体颗粒物收集分级器前流体的涡旋和扰动，保证了流体沿第一支管连接段轴线向前流动，为流体进入固体颗粒物收集分级器做好准备，保证固体颗粒物收集分级器的分离效率。第二支管与若干取样管连接，每根取样管上均设置阀门，取样管位于监测分析区，在监测分析区进行监测分析。
对于环保修复系统，漂浮式吸嘴吸取水以及水表面的油污，它们一并进入油污收集器，油污以及水在油污收集器中旋转分离，油污从溢流管排出到油污存储池，实现了油污的收集，水从等径尾管段排出，并和出气头排出的空气进行混合增氧，改善水质，实现了水域的环保修复。由于油污与水都是液体且密度差别不大，故它们的分离需要更长时间，较大尺寸的液滴在上圆锥筒体首先分离，尽量降低较大尺寸的液滴破碎成小液滴，且上圆锥筒体起到降低压降的效果，较小尺寸的液滴在下圆锥筒体分离，提高分离效率。
本发明能够对水域不同深度水文水环境监测，尤其实现对水底水文水环境的监测，还能够对水域油污进行收集清理，实现环保修复水域。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步详细的说明：
图1为水文监测系统的示意图。
图2为底头的示意图。
图3为固体颗粒物收集分级器的示意图。
图4为两套固体颗粒物收集分级器组合的示意图。
图5为环保修复系统的示意图
图中：1底头,2流体管,3从动齿轮,4空心卷筒,5连接管段,6旋转接头,7泵,8流体直排管,9第二支管,10第一支管,11溢流管,12流体进管,13圆柱筒体,14圆锥筒体,15分级筛,16取样管,17监测分析区,18支腿,19固体颗粒物收集分级器,20环形凸肋,21底流管,22罩盖,23发电机,24安装支架,25超声波测距传感器,26,27多孔板,28叶轮,29温度传感器,30筒形罩，31 PH传感器，32油污存储池,33上圆锥筒体,34溢流管,35流体进管,36圆柱筒体,37下圆锥筒体,38等径尾管段,39排水管,40出气头,41空气压缩机，42漂浮式吸嘴，43泵。
具体实施方式
如图1至图5所示，一种水文监测及环保修复系统，放置于船舶上，包括水文监测系统和环保修复系统。
水文监测系统包括空心卷筒4，空心卷筒的两端转动支撑于支腿18上，空心卷筒的一端装设从动齿轮3，减速器轴上的主动齿轮驱动从动齿轮，电机通过减速器驱动空心卷筒，以便卷取和放卷流体管。
空心卷筒上卷绕流体管2，流体管可以采用硬质胶管或者钢丝编织胶管，流体管的外端（下端）连接底头1，底头包括筒形罩30、设置于筒形罩下端口处的多孔板27以及连接于筒形罩上端口的罩盖22，罩盖中部设置连接头，连接头与流体管外端连接。
筒形罩内固定有沿筒形罩径向延伸的安装支架24，安装支架可以是一横梁或者十字梁。安装支架与多孔板之间的空间设置轴流式的叶轮28，叶轮轴与坐落于安装支架上的发电机23连接，叶轮轴与多孔板垂直，安装支架上还坐落有温度传感器29、PH传感器31、超声波测距传感器25以及无线通信模块，发电机经由蓄电池为温度传感器、PH传感器、超声波测距传感器以及无线通信模块供电，解决了无法供电的问题，如果采用电缆直接供电，系统复杂，会产生很多问题。
叶轮轴位于圆筒罩轴线一侧，即偏心设置，超声波测距传感器位于叶轮与筒形罩30之间距离最大处的正上方，超声波测距传感器正下方的多孔板上开设有孔洞26，为超声波的传输通道。
流体管的内端穿过空心卷筒壁并径向延伸至空心卷筒轴线处然后再沿空心卷筒轴线向外延伸形成连接管段5，连接管段经由旋转接头6（回转接头）与泵7进口管连接，泵出口管分别连接流体直排管8、第一支管10和第二支管9，流体直排管上设置阀门，用于直接将管内流体排出。
第一支管上设置阀门，第一支管连接固体颗粒物收集分级器19，固体颗粒物收集分级器包括圆柱筒体13、圆锥筒体14、流体进管12、溢流管11、底流管21和以及分级筛15，圆柱筒体、圆锥筒体和底流管从上到下顺次连接，流体进管螺旋形延伸，也就是说沿螺旋线延伸，该螺旋线的轴线与圆柱筒体轴线重合。保证了进入流体的扰动和湍流脉动得到有效控制，降低了进口处部位局部能耗，提高分离能力。
溢流管位于圆柱筒体内的插入段外侧设置有两道三角形截面的环形凸肋20，优选等腰三角形截面，两道环形凸肋上下间隔布置，环形凸肋能够有效减少短路流，有效降低刚进入圆柱筒体的流体从溢流管的直接流出量。
分级筛15包括若干个内外套设的截顶圆锥形的筛网，分级筛包围圆锥筒体下部和底流管，分级筛与圆锥筒体可拆卸连接，位于上方的筛网孔径较位于下方的筛网孔径大，多个筛网可以尺寸相同，内外套设，将分离的从底流管排出的固体颗粒物进行分级筛选，对固体颗粒物进行分级检测。
对于固体颗粒物的监测，包括对水中和水底的监测，采用固体颗粒物收集分级器有效收集和分级固体颗粒物，对于了解水文水环境提供数据。
流体进管12与第一支管11的连接段连接（也就是第一支管靠近流体进管的那一段），第一支管的连接段轴线与圆柱筒体的轴线垂直，第一支管的连接段内壁上设置有沿第一支管连接段轴线延伸的沿第一支管连接段周向上等间隔布置的多个导流片，也就是说，全部导流片长度方向与第一支管连接段轴线方向平行，全部导流片长度以第一支管连接段轴线为中心环形阵列布置，每个导流片为第一支管连接段内壁的径向凸肋，例如四个导流片长度，侧共同构成了空心的十字形。每个导流片所处平面均通过第一支管连接段轴线，即径向布置，每个导流片的宽度（径向高度）为第一支管连接段半径的1/2-2/3，也就是说不到达管中心。
导流片纠正了进入固体颗粒物收集分级器前流体的涡旋和扰动，保证了流体沿第一支管连接段轴线向前流动，为流体进入固体颗粒物收集分级器做好准备，保证固体颗粒物收集分级器的分离效率。
第二支管9上设置阀门，第二支管与若干取样管16连接，每根取样管上均设置阀门，取样管位于监测分析区17。
环保修复系统包括油污收集器，油污收集器包括圆柱筒体36、上圆锥筒体33、下圆锥筒体37、等径尾管段38、溢流管34和流体进管35，流体进管35与圆柱筒体36相切，流体切向进入圆柱筒体。圆柱筒体、上圆锥筒体、下圆锥筒体和等径尾管段从上到下顺次连接，上圆锥筒体的锥度大于下圆锥筒体的锥度，上圆锥筒体的高度小于下圆锥筒体的高度，泵43的出口与流体进管34连接，漂浮式吸嘴42通过软管与泵的进口连接，溢流管与油污存储池32连接，等径尾管段连接排水管39，排水管上设置增氧器，增氧器包括置于排水管内的若干出气头40以及为出气头供气的空气压缩机41。
漂浮式吸嘴吸取水以及水表面的油污，漂浮式吸嘴在船的拖拽下移动，水以及水表面的油污一并进入油污收集器，油污以及水在油污收集器中旋转分离，油污从溢流管排出到油污存储池，实现了油污的收集，当然可以在油污存储池进行对油污处理。水从等径尾管段排出，并和出气头排出的空气进行混合增氧，改善水质，实现了水域的环保修复。由于油污与水都是液体且密度差别不大，故它们的分离需要更长时间，较大尺寸的液滴在上圆锥筒体首先分离，尽量降低较大尺寸的液滴破碎成小液滴，且上圆锥筒体起到降低压降的效果，较小尺寸的液滴在下圆锥筒体分离，提高分离效率。
优选地，温度传感器为热敏电阻温度传感器。
优选地，监测分析区包括色度检测分区、浊度检测分区、臭味检测分区、硬度检测分区、总溶解固体检测分区、碱度检测分区和化学需氧量检测分区。
具体地，色度检测分区设置比色管，浊度检测分区设置浊度仪，总溶解固体检测分区设置电导率控制仪，化学需氧量检测分区设置沸水浴装置、棕色酸式滴定管和G—3玻璃砂芯漏斗。
如图4所示，由于水中固体颗粒物粒径一般较小，为了获得更高效的分离效果，固体颗粒物收集分级器有2套，2套固体颗粒物收集分级器轴线间距小于固体颗粒物收集分级器的圆柱筒体直径，两套固体颗粒物收集分级器圆柱筒体相交且两套固体颗粒物收集分级器圆柱筒体内腔连通。两套固体颗粒物收集分级器圆柱筒体内腔连通，两圆柱筒体内的两个旋转流畅相互接触促进，有效降低压降并提高分离效率。
具体地，流体管外表面上标记有长度刻度，有效测量取样深度。
具体地，全部出气头沿排水管轴线方向间隔布置。
具体地，漂浮式吸嘴吸包括吸嘴以及固定于吸嘴周围的环形浮漂。

Claims (8)

1.一种水文监测及环保修复系统，放置于船舶上，其特征在于：包括水文监测系统和环保修复系统；
水文监测系统包括空心卷筒，空心卷筒的两端转动支撑于支腿上，空心卷筒的一端装设从动齿轮，减速器轴上的主动齿轮驱动从动齿轮，空心卷筒上卷绕流体管，流体管的外端连接底头，底头包括筒形罩、设置于筒形罩下端口处的多孔板以及连接于筒形罩上端口的罩盖，罩盖中部设置连接头，连接头与流体管外端连接，筒形罩内固定有沿筒形罩径向延伸的安装支架，安装支架与多孔板之间的空间设置轴流式的叶轮，叶轮轴与坐落于安装支架上的发电机连接，叶轮轴与多孔板垂直，安装支架还坐落有温度传感器、PH传感器、超声波测距传感器以及无线通信模块，发电机经由蓄电池为温度传感器、PH传感器、超声波测距传感器以及无线通信模块供电，叶轮轴位于圆筒罩轴线一侧，超声波测距传感器位于叶轮与筒形罩之间距离最大处的正上方，超声波测距传感器正下方的多孔板上开设有孔洞，流体管的内端穿过空心卷筒壁并径向延伸至空心卷筒轴线处然后再沿空心卷筒轴线向外延伸形成连接管段，连接管段经由旋转接头与泵进口管连接，泵出口管分别连接流体直排管、第一支管和第二支管，流体直排管上设置阀门，第一支管上设置阀门，第一支管连接固体颗粒物收集分级器，固体颗粒物收集分级器包括圆柱筒体、圆锥筒体、流体进管、溢流管、底流管和以及分级筛，圆柱筒体、圆锥筒体和底流管从上到下顺次连接，流体进管螺旋形延伸，溢流管位于圆柱筒体内的插入段外侧设置有两道三角形截面的环形凸肋，两道环形凸肋上下间隔布置，分级筛包括若干个内外套设的截顶圆锥形的筛网，分级筛包围圆锥筒体下部和底流管，分级筛与圆锥筒体可拆卸连接，位于上方的筛网孔径较位于下方的筛网孔径大，流体进管与第一支管的连接段连接，第一支管的连接段轴线与圆柱筒体的轴线垂直，第一支管的连接段内壁上设置有沿第一支管连接段轴线延伸的沿第一支管连接段周向上等间隔布置的多个导流片，每个导流片所处平面均通过第一支管连接段轴线，每个导流片的宽度为第一支管连接段半径的1/2-2/3，第二支管上设置阀门，第二支管与若干取样管连接，每根取样管上均设置阀门，取样管位于监测分析区；
环保修复系统包括油污收集器，油污收集器包括圆柱筒体、上圆锥筒体、下圆锥筒体、等径尾管段、溢流管和流体进管，流体进管与圆柱筒体相切，圆柱筒体、上圆锥筒体、下圆锥筒体和等径尾管段从上到下顺次连接，上圆锥筒体的锥度大于下圆锥筒体的锥度，上圆锥筒体的高度小于下圆锥筒体的高度，泵的出口与流体进管连接，漂浮式吸嘴通过软管与泵的进口连接，溢流管与油污存储池连接，等径尾管段连接排水管，排水管上设置增氧器，增氧器包括置于排水管内的若干出气头以及为出气头供气的空气压缩机。
2.根据权利要求1所述的水文监测及环保修复系统，其特征在于：温度传感器为热敏电阻温度传感器。
3.根据权利要求1所述的水文监测及环保修复系统，其特征在于：监测分析区包括色度检测分区、浊度检测分区、臭味检测分区、硬度检测分区、总溶解固体检测分区、碱度检测分区和化学需氧量检测分区。
4.根据权利要求3所述的水文监测及环保修复系统，其特征在于：色度检测分区设置比色管，浊度检测分区设置浊度仪，总溶解固体检测分区设置电导率控制仪，化学需氧量检测分区设置沸水浴装置、棕色酸式滴定管和G—3玻璃砂芯漏斗。
5.根据权利要求1所述的水文监测及环保修复系统，其特征在于：固体颗粒物收集分级器有2套，2套固体颗粒物收集分级器轴线间距小于固体颗粒物收集分级器的圆柱筒体直径，两套固体颗粒物收集分级器圆柱筒体相交且两套固体颗粒物收集分级器圆柱筒体内腔连通。
6.根据权利要求1所述的水文监测及环保修复系统，其特征在于：流体管外表面上标记有长度刻度。
7.根据权利要求1所述的水文监测及环保修复系统，其特征在于：全部出气头沿排水管轴线方向间隔布置。
8.根据权利要求1所述的水文监测及环保修复系统，其特征在于：漂浮式吸嘴吸包括吸嘴以及固定于吸嘴周围的环形浮漂。
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