CN108802322A - 一种浮动式锚定定点的水质检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浮动式锚定定点的水质检测装置，包括浮动机构主体，浮动机构主体包括下部左臂、下部右臂和上部臂，下部左臂和下部右臂的下端内部均设有同步驱动电机，同步驱动电机均通过接口法兰连接有转动筒，转动筒内部安装有伺服电机，伺服电机连接有螺旋桨，上部臂通过柔性连杆连接有浮动盘，浮动盘下表面设有浮动气囊，浮动盘的上表面设有水质检测器本体，浮动盘上表面的前后两侧均设有固定空腔壳，固定空腔壳内设有转动杆，转动杆连接有驱动电机，转动杆上设有锚定绳，锚定绳的末端连接有承重块；本方案可在水面全区域检测，测量范围广，操作控制方便，能在水域内部的不同深度进行水质检测，在检测的时候通过锚定实现稳定的定点检测。
Description
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，具体为一种浮动式锚定定点的水质检测装置。
背景技术
水是生命之源，人类在生活和生产活动中都离不开水，生活饮用水水质的优劣与人类健康密切相关，随着社会经济发展、科学进步和人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质要求不断提高，饮用水水质标准也相应地不断发展和完善，由于生活饮用水水质标准的制定与人们的生活习惯、文化、经济条件、科学技术发展水平、水资源及其水质现状等多种因素有关，不仅各国之间，而且同一国家的不同地区之间，对饮用水水质的要求都存在着差异。
在水质检测中，大多采用的是先在水域取样，然后在实验室进行多种类的检测，然后在实际操作中，往往要对一个水域的水体的多个水位的水质进行检测，由于是多个水位检测，在实际操作中，需要往复的操作，十分不方便，给实际操作带来了极大的不便，随着科技的发展，现在已有很多室外在线检测的设备。
在现有的技术方案中，如申请号为201711360791.9公布的一种可对水源进行不同深度检测的水质检测装置：在水质检测装置主体上设置有升降仓，起到调节水质检测装置主体在检测水域内部深度的作用，可使水质检测装置主体悬浮在水域内一定的深度，有利于对水域内不同深度水质的检测，且在升降仓的下方设置有水泵，起到向升降仓内部注水和抽水的作用，有利于升降仓带动水质检测装置主体在水中的上升和下沉。
综合上述技术方案和现实存在的问题，以及结合目前被广泛应用的水质检测装置，还存在的缺陷主要体现在以下几个方面：
(1)只能在一个竖直方向的不同位置进行检测，无法在全水域进行全面检测，从而检测数据少，降低了水质检测的准确度；
(2)通过加重和减重的方式实现沉浮，无法在在检测的时候实现定点检测，检测数据不稳定，并且沉浮的速度慢，影响检测工作效率。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种浮动式锚定定点的水质检测装置，可在水面全区域检测，测量范围广，操作控制简单，能在水域内部的不同深度进行水质检测，在检测的时候通过锚定实现稳定的定点检测，能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种浮动式锚定定点的水质检测装置，包括浮动机构主体，所述浮动机构主体包括下部左臂、下部右臂和上部臂，所述下部左臂和下部右臂的上端均通过第一转动铰链与上部臂连接，所述下部左臂和下部右臂的下端内部均设有同步驱动电机，所述同步驱动电机均通过接口法兰连接有转动筒，所述转动筒内部固定安装有伺服电机，所述伺服电机连接有螺旋桨，所述上部臂上设有上端浮筒，所述上部臂通过柔性连杆连接有浮动盘，所述浮动盘下表面设有浮动气囊，所述浮动盘的上表面设有第一防水保护罩，所述第一防水保护罩内设有水质检测器本体；
所述浮动盘上表面的前后两侧均设有固定空腔壳，所述固定空腔壳以浮动盘为中心对称分布，所述固定空腔壳内设有转动杆，所述转动杆连接有驱动电机，所述转动杆上设有锚定绳，所述锚定绳的末端连接有承重块。
作为本发明一种优选的技术方案，所述水质检测器本体包括供电源、以及与供电源连接的若干等间距分布的探测立柱，所述供电源还连接有中央处理器、存数据储器和无线传输器，所述中央处理器输出端与存储器输入端连接，所述数据存储器输出端与所述无线传输器输入端连接。
作为本发明一种优选的技术方案，若干所述探测立柱固定安装在所述水质检测器本体的下表面，所述探测立柱穿过浮动盘，并且在所述探测立柱的外侧设有第二镂空保护罩。
作为本发明一种优选的技术方案，所述浮动盘的下表面还设有过滤罩，所述过滤罩安装在浮动气囊的外侧，并且所述过滤罩上固定设有若干均匀分布的漂浮囊。
作为本发明一种优选的技术方案，所述锚定绳的末端设有水位浮标，所述水位浮标内设有位置传感器，所述位置传感器与中央处理器的输入端连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述浮动盘的侧面安装有对称分布的第三防水保护罩，所述第三防水保护罩的内部设有充气泵，所述充气泵通过导气管与浮动气囊连接。
作为本发明一种优选的技术方案，若干所述探测立柱的底部设有探测头，每个所述探测头均连接有检测单元，所述检测单元输出端与所述中央处理器输入端连接，所述检测单元包括浊度检测器、pH检测器、色度检测器和菌检测器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第一转动铰链还连接有两个中间浮筒，所述下部左臂和下部右臂上分别设有下部浮筒。
作为本发明一种优选的技术方案，所述浮动盘上还铰接有若干等间距分布的螺孔板，所述水质检测器本体上设有与螺孔板匹配的螺纹孔，所述浮动盘的上下表面均设有若干螺纹杆，所述第一防水保护罩、第二镂空保护罩和过滤罩上设有与螺纹杆匹配的套接耳，所述螺纹杆的外表面还套设有密封螺帽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明结构稳定，测量范围广，使用螺旋桨可在水面任何的区域浮动测量，提高水质检测的准确性，并且装置整体可旋转，操作控制方便。
(2)本发明的螺旋桨可旋转，并且浮动气囊可充气和吸气，进而能在水域内部的不同深度进行水质检测。
(3)本发明添加锚定功能，可使水质检测装置主体悬浮在水域内一定的深度，在检测的时候通过锚定实现稳定的定点检测。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的浮动盘俯视结构示意图；
图3为本发明中图1结构A的放大示意图；
图4为本发明的数据传输电路示意图；
图中标号：
1-浮动机构主体；2-水质检测器本体；3-固定空腔壳；4-转动杆；5-驱动电机；6-锚定绳；7-承重块；8-第二镂空保护罩；9-过滤罩；10-漂浮囊；11-水位浮标；12-位置传感器；13-第三防水保护罩；14-充气泵；15-导气管；16-探测头；17-检测单元；18-中间浮筒；19-下部浮筒；20-螺孔板；21-螺纹孔；22-螺纹杆；23-套接耳；24-密封螺帽；
101-下部左臂；102-下部右臂；103-上部臂；104-第一转动铰；105-同步驱动电机；106-接口法兰；107-转动筒；108-伺服电机；109-螺旋桨；110-上端浮筒；111-柔性连杆；112-浮动盘；113-浮动气囊；114-第一防水保护罩；
201-供电源；202-探测立柱；203-中央处理器；204-数据存储器；205-无线传输器；
171-水质硬度检测器；172-酸碱度检测器；173-水质色度检测器；174-细菌数目检测器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种浮动式锚定定点的水质检测装置，包括浮动机构主体1，所述浮动机构主体1包括下部左臂101、下部右臂102和上部臂103，所述下部左臂101和下部右臂102的上端均通过第一转动铰链104与上部臂103连接，所述第一转动铰链104还连接有两个中间浮筒18，所述下部左臂101和下部右臂102上分别设有下部浮筒19，所述下部左臂101和下部右臂102的上端均通过第一转动铰链104与上部臂103连接，结构稳定，并且使用铰接方式，上部臂103、下部左臂101和下部右臂102的位置可调，适用性强，中间浮筒18和下部浮筒19均可增加下部左臂101和下部右臂102竖向使用时的稳定性。
需要补充说明的是，所述中间浮筒18和下部浮筒19的横轴线相互平行，并且均与水面的法线方向垂直，可防止在下文中的螺旋桨109作用时浮动机构主体1发生翻转。
进一步说明的是，浮筒一般通过吹塑工艺加工而成，可漂浮在水面上，它采用强韧高分子聚乙烯等材料制成，具有良好的抗侯性及抗冲击破坏性，能防紫外线、防冻、抗海水化学剂油渍等侵蚀。可随着水潮涨落而自动升降，
中间浮筒18和下部浮筒19均可增加浮力效果。
所述下部左臂101和下部右臂102的下端内部均设有同步驱动电机105，其中，同步驱动电机105与下部左臂101和下部右臂102的下端均是通过铰接的方式连接，而该连接方式使得同步驱动电机105能够绕着下部左臂101或下部右臂102末端旋转，以适应不同的驱动要求，并且该旋转角度是人工进行调整的，便于满足不同方向的驱动需求，所述同步驱动电机105均通过接口法兰106连接有转动筒107，所述转动筒107内部固定安装有伺服电机108，所述伺服电机108连接有螺旋桨109，所述同步驱动电机105的转轴通过接口法兰106与转动筒107连接，同步驱动电机105带动转动筒107旋转，从而带动伺服电机108进行360度旋转，伺服电机108的主要作用是带动螺旋桨109旋转，同步驱动电机105和伺服电机108配合作用，可控制浮动机构主体1的前进方向以及沉浮位置。
在本发明中下部左臂101和下部右臂102下端连接的转动筒107转动方向不同，下部左臂101设置的转动筒107在竖直空间转动，使得螺旋桨109在前后上下位置转动，驱动浮动机构主体1进行前后上下位置移动，下部右臂102设置的转动筒107在水平空间转动，使得螺旋桨109在左右上下位置转动，驱动浮动机构主体1进行左右上下位置移动，从而在两个螺旋桨109的作用下，浮动机构主体1可在水面上进行全区域检测，另外两个螺旋桨109均产生上下推力，增加浮动机构主体1在竖直方向上移动的速度。
螺旋桨109旋转时，桨叶不断把水向后推去，在桨叶上产生向前的力，即推进力。一般情况下，螺旋桨除旋转外还有前进速度，螺旋桨旋转一圈，以桨叶安装角为导引向前推进的距离产生一段桨距。
需要补充说明的是，所述同步驱动电机105和伺服电机108的外部均设有防水保护罩，保证电机使用的安全性。
进一步说明的是，控制同步驱动电机105将伺服电机108旋转至最上端，此时螺旋桨109旋转将水向上推，产生向下的推进力，可将整个浮动机构主体1向下移动，实现在竖直位置的下移；控制同步驱动电机105将伺服电机108旋转至最底端，此时螺旋桨109旋转将水向下推，产生向上的推进力，可将整个浮动机构主体1向上移动，实现在竖直位置上移。
所述上部臂103上设有上端浮筒110，提供浮力，便于安装其它结构，并且在水中形成竖直方向的支撑能力，使得整个装置可以在水中呈竖直状设置，特别是对于末端位于水中的结构，所述上部臂103通过柔性连杆111连接有浮动盘112，所述浮动盘112下表面设有浮动气囊113，所述浮动盘112的侧面安装有对称分布的第三防水保护罩13，所述第三防水保护罩13的内部设有充气泵14，所述充气泵14通过导气管15与浮动气囊113连接，浮动气囊113通过充气泵14进行充放气，充气泵14对浮动气囊113充气后，浮动盘112受浮力影响可漂浮在水面，在水面进行全区域检测，当充气泵14将浮动气囊113内部的充气吸走后，浮力减少，浮动盘112下沉。
在本发明中，浮动气囊113可配合螺旋桨109使用，将浮动气囊113的气体抽离，将两个螺旋桨109均旋转至最高端，螺旋桨109产生的推力可加速浮动机构主体1下移，可对不同深度的水质进行检测，进行定点检测时，可对浮动气囊113充气实现浮动机构主体1平衡，检测完成之后，使用充气泵14对浮动气囊113充气，并且控制同步驱动电机105旋转至相反方向，在螺旋桨109的推进力作用下可上浮。
所述浮动盘112的下表面还设有过滤罩9，所述过滤罩9安装在浮动气囊112的外侧，并且所述过滤罩9上固定设有若干均匀分布的漂浮囊10，过滤罩9可包敷在浮动气囊112外，可防止水中的杂质将浮动气囊112刺破，提高浮动气囊112在工作时的稳定性，漂浮囊10增加浮力，减少过滤罩9的重力影响。
所述浮动盘112的上表面设有第一防水保护罩114，所述第一防水保护罩114内设有水质检测器本体2，所述浮动盘112上还铰接有若干等间距分布的螺孔板20，所述水质检测器本体2上设有与螺孔板20匹配的螺纹孔21，水质检测器本体2通过螺孔板20固定在浮动盘上，结构稳定，防止水质检测器本体2在检测时发生晃动，另外通过螺栓固定，方便将水质检测器本体2拆除，更换水中检测器进行后期维护。
如图1和图4所示，所述水质检测器本体2包括供电源201、以及与供电源201连接的若干等间距分布的探测立柱202，所述供电源202还连接有中央处理器203、数据存储器204和无线传输器205，所述中央处理器203输出端与数据存储器204输入端连接，所述数据存储器204输出端与所述无线传输器205输入端连接，中央处理器203对水质检测的结果进行分析计算，并且将计算结果传递到数据存储器内存储，数据存储器204通过无线传输器205将数据传递给接收器，接收器可由工作人员进行实时数据勘查，防止数据存储器204故障导致数据丢失，可对检测数据进行及时记录。
若干所述探测立柱202固定安装在所述水质检测器本体2的下表面，所述探测立柱202穿过浮动盘112，并且在所述探测立柱202的外侧设有第二镂空保护罩8，探测立柱202主要用以检测水质中的各项参数，第二镂空保护罩8保护探测立柱202不受损伤，
若干所述探测立柱202的底部均设有探测头16，每个所述探测头16内连接有检测单元17，所述检测单元17输出端与所述中央处理器203输入端连接，所述检测单元17包括水质硬度检测器171、酸碱度检测器172、水质色度检测器173和细菌数目检测器174，检测单元17可检测水质硬度、酸碱性、色度和细菌，检测全面。
需要补充说明的是，所述水质硬度检测器171、酸碱度检测器172、水质色度检测器173和细菌数目检测器174均与中央处理器连接。
进一步说明的是，水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸盐硬度，即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，和非碳酸盐硬度，即加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子。
酸碱度检测一般用PH值表示，在标准温度和压力下，pH＝7的水溶液为中性，这是因为水在标准温度和压力下自然电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积始终是1×10-14；pH值<7表示H+的浓度大于OH-的浓度，故溶液酸性强，而pH值>7则说明H+的浓度小于OH-的浓度，故溶液碱性强，所以pH值愈小，溶液的酸性愈强；pH愈大，溶液的碱性也就愈强。
色度表示水的颜色，一般饮用水的色度如大于15度时多数人即可察觉，大于30度时人感到厌恶。标准中规定饮用水的色度不应超过15度。
水中含有的细菌，来源于空气、土壤、污水、垃圾和动植物的尸体，水中细菌的种类是多种多样的，其包括病原菌，我国规定饮用水的标准为1ml水中的细菌总数不超过100个。
如图2和图3所示，所述浮动盘112上表面的前后两侧均设有固定空腔壳3，所述固定空腔壳3以浮动盘112为中心对称分布，所述固定空腔壳3内设有转动杆4，所述转动杆4连接有驱动电机5，所述转动杆4上设有锚定绳6，所述锚定绳6的末端连接有承重块7，所述锚定绳6的末端设有水位浮标11，所述水位浮标11内设有位置传感器12，所述位置传感器12与中央处理器203的输入端连接。
驱动电机5控制转动杆4的正反转，从而实现锚定绳6的收卷和释放，将锚定绳6释放后，承重块7抛入水中下沉，由于承重块7和下部左臂101和下部右臂102位于不同的竖直平面内，两者之间的工作并不会发生影响，可将把浮动盘112牢固地留在预定的位置，实现定点检测，在本实施方式中，承重块7的结构特征类似于锚，即通过将其抛入水中，使锚和绳索与水底底面接触，形成较强的抓力，从而达到固定的作用。
优选的是，所述浮动盘112的上下表面均设有若干螺纹杆22，所述第一防水保护罩114上设有与螺纹杆22匹配的套接耳23，所述螺纹杆22的外表面还套设有密封螺帽24，套接耳23套设在螺纹杆22上，通过密封螺帽24实现固定密封，密封螺帽24上设有密封橡胶垫。
需要补充说明的是，所述浮动盘112的上下表面均设有安装凹槽，并且在安装凹槽内设有密封垫，确保第一防水保护罩114的密闭防水性。
本发明的主要特点在于：
(1)本发明结构稳定，部件可拆解，便于对探测装置进行后期的整体维护，通过下部左臂和下部右臂上设置的两个螺旋桨匹配使用，可将整个浮动检测机构在整个水面上进行前后作用移动，测量范围广，提高水质检测的准确性，操作控制简单。
(2)本发明对浮动气囊进行充气和放气控制，从而控制整个浮动检测机构的沉浮，并且下部左臂和下部右臂上的螺旋桨也可通过上下方向的转动，控制整个浮动检测机构的沉浮，进而能在水域内部的不同深度进行水质检测，螺旋桨也可控制整个浮动检测机构在水内进行前后作用移动，从而对同深度但是不同位置的水质进行测量。
(3)本发明添加锚定功能，可使水质检测装置主体悬浮在水域内一定的深度，在检测的时候通过锚定实现定点检测，进一步提高检测的稳定性和准确性。
Claims (9)
1.一种浮动式锚定定点的水质检测装置，包括浮动机构主体(1)，其特征在于：所述浮动机构主体(1)包括下部左臂(101)、下部右臂(102)和上部臂(103)，下部左臂(101)和下部右臂(102)的上端通过第一转动铰链(104)与上部臂(103)连接，下部左臂(101)和下部右臂(102)的下端内部均设有同步驱动电机(105)，同步驱动电机(105)通过接口法兰(106)连接有转动筒(107)，转动筒(107)内安装有伺服电机(108)，伺服电机(108)连接有螺旋桨(109)，所述上部臂(103)上设有上端浮筒(110)，上部臂(103)通过柔性连杆(111)连接有浮动盘(112)，浮动盘(112)下表面设有浮动气囊(113)，浮动盘(112)的上表面设有第一防水保护罩(114)，所述第一防水保护罩(114)内设有水质检测器本体(2)；浮动盘(112)上表面的前后两侧均设有固定空腔壳(3)，所述固定空腔壳(3)以浮动盘(112)为中心对称分布，所述固定空腔壳(3)内设有转动杆(4)，转动杆(4)连接有驱动电机(5)，转动杆(4)上设有锚定绳(6)，所述锚定绳(6)的末端连接有承重块(7)。
2.根据权利要求1所述的一种浮动式锚定定点的水质检测装置，其特征在于：所述水质检测器本体(2)包括供电源(201)、以及与供电源(201)连接的若干等间距分布的探测立柱(202)，所述供电源(202)还连接有中央处理器(203)、数据存储器(204)和无线传输器(205)，所述中央处理器(203)输出端与数据存储器(204)输入端连接，所述数据存储器(204)输出端与所述无线传输器(205)输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种浮动式锚定定点的水质检测装置，其特征在于：若干所述探测立柱(202)固定安装在所述水质检测器本体(2)的下表面，所述探测立柱(202)穿过浮动盘(112)，并且在所述探测立柱(202)的外侧设有第二镂空保护罩(8)。
4.根据权利要求1所述的一种浮动式锚定定点的水质检测装置，其特征在于：所述浮动盘(112)的下表面还设有过滤罩(9)，所述过滤罩(9)安装在浮动气囊(112)的外侧，并且所述过滤罩(9)上固定设有若干均匀分布的漂浮囊(10)。
5.根据权利要求1所述的一种浮动式锚定定点的水质检测装置，其特征在于：所述锚定绳(6)的末端设有水位浮标(11)，所述水位浮标(11)内设有位置传感器(12)，所述位置传感器(12)与中央处理器(203)的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种浮动式锚定定点的水质检测装置，其特征在于：所述浮动盘(112)的侧面安装有对称分布的第三防水保护罩(13)，所述第三防水保护罩(13)的内部设有充气泵(14)，所述充气泵(14)通过导气管(15)与浮动气囊(113)连接。
7.根据权利要求3所述的一种浮动式锚定定点的水质检测装置，其特征在于：若干探测立柱(202)的底部均设有探测头(16)，每个探测头(16)均连接有检测单元(17)，所述检测单元(17)输出端与所述中央处理器(203)输入端连接，所述检测单元(17)包括水质硬度检测器(171)、酸碱度检测器(172)、水质色度检测器(173)和细菌数目检测器(174)。
8.根据权利要求1所述的一种浮动式锚定定点的水质检测装置，其特征在于：所述第一转动铰链(104)还连接有两个中间浮筒(18)，所述下部左臂(101)和下部右臂(102)上分别设有下部浮筒(19)。
9.根据权利要求1所述的一种浮动式锚定定点的水质检测装置，其特征在于：所述浮动盘(112)上还铰接有若干等间距分布的螺孔板(20)，所述水质检测器本体(2)上设有与螺孔板(20)匹配的螺纹孔(21)，所述浮动盘(112)的上下表面均设有若干螺纹杆(22)，所述第一防水保护罩(114)、第二镂空保护罩(8)和过滤罩(9)上设有与螺纹杆(22)匹配的套接耳(23)，所述螺纹杆(22)的外表面还套设有密封螺帽(24)。
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