CN109115976A - 一种微型水质自动监测除藻装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微型水质自动监测除藻装置，包括集成机柜、4G信号传输天线、控制机构、水质监测单元，所述水质监测单元上分别设有进水管路、溢流管路以及排水管路，所述水质监测单元包括水箱、水箱盖、设置在所述水箱盖上部的水质监测传感器、设置在所述水箱盖上中间的步进电机、与所述步进电机下连的连接轴、设置在连接轴下端的旋转盘以及设置在所述旋转盘上的除藻器，所述旋转盘设置在水箱内底部，在步进电机与连接轴的带动下，所述除藻器随旋转盘旋转进行除藻。本发明可用于水体的水质在线监测和定期除藻，并根据触发条件或时间或远程控制指令执行除藻清洗工作，极大降低了维护量。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测领域，特别是涉及一种微型水质自动监测除藻装置。
背景技术
在环境监测领域，对河流、湖泊、水库、近岸海域、地下水和污染源废水等待测水体进行自动监测时，传统水质自动监测系统一般采用固定站房监测站，对某一监测点位进行水质监测，存在建设工程量大、占地面积大、投入成本高、建设周期长、维护复杂、运营成本高等缺点，且某些监测点周围地形特殊难以布置站房式监测站点，传统水质自动监测系统适用性有限。已建设的传统水质自动监测系统智能监测固定监测点位，无法更换监测点位，在需要更换监测点位时容易造成资源的极大浪费。
水质自动监测系统长期运行过程中，水箱中容易生长藻类，从而影响水质监测准确度，采用人工方法定期去除藻类对人力物力消耗较大，而且难以做到根据需要随时去除，且增加了运营成本。采用自动机械刷系统进行藻类去除，可以代替人工去除根据需求进行，提高水质自动监测系统的自动化程度。一般自动藻类去除系统采用气洗附加模块，需要额外的气洗模块，容易增加系统的体积和复杂度，同时增加维护量。
发明内容
本发明的目的是针对水质自动监测系统长期运行过程中，需要定期除藻，从而提高测量准确度的问题，如采用人工去除方法进行则监测质量控制对人力物力消耗较大，而且难以做到根据需要随时执行，同时增加运营成本，因此提出一种微型水质自动监测除藻装置，以同时具备自动监测和自动质控功能。
为实现上述目的，本发明提供了一种微型水质自动监测除藻装置，包括集成机柜、设置在所述集成机柜外顶部的4G信号传输天线、设置在所述集成机柜内上部的控制机构、设置在集成机柜中部的水质监测单元，所述水质监测单元上分别设有进水管路、溢流管路以及排水管路，所述水质监测单元包括水箱、水箱盖、设置在所述水箱盖上部的水质监测传感器、设置在所述水箱盖上中间的步进电机、与所述步进电机下连的连接轴、设置在连接轴下端的旋转盘以及设置在所述旋转盘上的除藻器，所述旋转盘设置在水箱内底部，在步进电机与连接轴的带动下，所述除藻器随旋转盘旋转进行除藻。
优选地，所述水箱盖上设有垂直吊装在水箱内的光电传感器发射器，所述水箱外壁上设有光电传感器接收器。
优选地，所述控制机构包括物联网网关、电涌保护器、继电器、接触器，还包括设置在集成机柜外侧的嵌入式显示屏，所述控制机构设置在集成机柜内上方的导轨之上。
优选地，所述水质监测传感器通过支撑架并用定位销安装在水箱的水箱盖的上方；所述集成机柜底部设有万向轮。
优选地，所述进水管路包括与水箱下侧相连通的进水管道、设置在进水管道末端的水泵、设置在进水管道中部的进水电动阀，所述排水管路包括与水箱底部相连通的排水管道以及设置在排水管道上的排水电动阀，所述溢流管路包括两端分别与水箱上部、排水管道相连通的溢流管道，所述溢流管道与排水管道的连通处位于所述排水电动阀的下游侧。
优选地，所述水质监测传感器为温度、溶氧量、电导率、浊度Ph五参数传感器或氨氮传感器或COD传感器。
优选地，所述水箱的上部为圆柱形，下部为圆锥形，材质为钢化玻璃或亚克力有机玻璃板。
优选地，所述集成机柜采用普通碳钢、不锈钢机柜或SMC材料制成，柜门为单开门形式、双门对开形式或两侧开单门形式。
优选地，所述除藻器为至少一片垂直设置在所述旋转盘上的刮片结构，所述刮片结构为矩形或与水箱壁接触处成尖状的锥形或与水箱壁接触处成燕尾状，材质为橡胶、塑料或者粗纤维材料。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明的微型水质自动监测除藻装置可布置在河流关键断面处，用于水体的水质在线监测和定期除藻，可根据需要集成各种水质自动监测传感器，采集并上传自动监测数据，根据触发条件或时间或远程控制指令执行除藻清洗工作，极大降低了维护量，其优点具体如下：
(1)微型水质自动监测除藻装置集成度高，功能完整，占地面积小，易于现场安装，节省安装人力物力，节省安装时间，降低建设成本。
(2)本发明微型水质自动监测除藻装置体积小，便于布置，适用性强，可在复杂地形条件下部署。
(3)微型水质自动监测除藻装置可在户外或室内应用，在需要更换监测点位时便于拆卸和移动，节约资源。
(4)微型水质自动监测除藻装置可以代替手工方法去除藻类及杂质，除藻质量高，提高测量准确度，提高水质自动监测系统质量控制的自动化程度。
(5)微型水质自动监测除藻装置具备除藻器圈数记录功能，可根据经验设置寿命值，当到达除藻器寿命时可自动提醒更换除藻器。
(6)微型水质自动监测除藻装置采用自动监测与自动除藻功能一体化设计，自动化程度更高，减少了运维成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为微型水质自动监测除藻装置结构示意图；
图2为水质监测单元结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种微型水质自动监测除藻装置，如图1～图2所示，其中示出了本发明的一种优选实施方式。该微型水质自动监测除藻装置采用高度集成化设计，支持户外或室内应用，自动监测和自动除藻功能一体化，采用对水池的实时监测，判断藻类的生长情况，根据监测情况或者其他预设条件采用机械刷自动清洗水箱，可以根据不同的情况预设不同的自转速度和公转速度，同时开启泵反冲洗，清洗藻类，从而将水箱壁上刷下来的藻类随水样排到水箱底排出水池。
具体地，所述微型水质自动监测除藻装置包括集成机柜1、设置在所述集成机柜1外顶部的4G信号传输天线2、设置在所述集成机柜1内上部的控制机构3、设置在集成机柜1中部的水质监测单元，所述水质监测单元上分别设有进水管路、溢流管路以及排水管路，所述水质监测单元包括水箱7、水箱盖6、设置在所述水箱盖6上部的水质监测传感器4、设置在所述水箱盖6上中间的步进电机5、与所述步进电机5下连的连接轴11、设置在连接轴11下端的旋转盘10以及设置在所述旋转盘10上的除藻器12，所述旋转盘10设置在水箱7内底部，在步进电机5与连接轴11的带动下，所述除藻器12随旋转盘10旋转进行除藻。
如图1所示，集成机柜1采用室外用机柜，防盗一体化设计，小型化设计；4G信号传输天线2布置在集成机柜1顶部上方；控制机构3在集成机柜1内部，采用独立电控柜模块，所述控制机构3包括物联网网关、电涌保护器、继电器、接触器，还包括设置在集成机柜1外侧的嵌入式显示屏，所述控制机构3设置在集成机柜1内上方的导轨之上。水箱7处于控制机构3下方，所述水质监测传感器4通过支撑架并用定位销安装在水箱7的水箱盖6的上方；水箱7的内部装有除藻器12、旋转盘10、连接轴11、光电传感器发射器8等，水箱7外部装有光电传感器接收器9；集成机柜1底部装有万向轮14；水箱7外侧连有进水管路、溢流管路和排水管路，其中进水管路上起始段为水泵18、中间有进水电动阀15，排水管路有排水电动阀16。
集成机柜1在户外使用，装有防雨帽，可防止雨水进入，防雨帽顶部装有4G信号传输天线2，便于信号传输，集成机柜1门上部装有内部显示屏的观察窗口，观察窗下部开通风孔，所述集成机柜1底部设有万向轮14，固定安装时可拆卸。优选地，所述集成机柜1采用普通碳钢、不锈钢机柜或SMC材料制成，柜门为单开门形式、双门对开形式或两侧开单门形式。
控制机构3集成电涌保护器、继电器、接触器、物联网网关及显示屏等，内部可设置双层安装面板，尽可能的减小空间，外门安装嵌入式显示屏。控制机构3装在集成机柜1内部上方的导轨之上，最大限度的减小了占用空间。控制机构3控制整个系统，包括除藻、水质监测、数据发送/接收/传输等功能。
水箱7在集成机柜1内部的控制机构3下方。优选地，如图2所示，所述水箱7的上部为圆柱形，下部为圆锥形，材质为钢化玻璃或亚克力有机玻璃板等透明材质。水箱盖6装有水质自动监测传感器4，水质自动监测传感器4安装支架采用定位销与箱盖连接，拆卸方便。水箱盖6中间装有步进电机5，步进电机5下连有连接轴11，连接轴11下方连着旋转盘10，旋转盘10上面装有除藻器12。在步进电机5的带动下，除藻器12随着旋转盘10和连接轴11一起旋转，完成除藻工作。
优选地，所述除藻器为至少一片垂直设置在所述旋转盘10上的刮片结构，所述刮片结构为矩形或与水箱7壁接触处成尖状的锥形或与水箱7壁接触处成燕尾状，材质为橡胶、塑料或者粗纤维材料。
进一步，所述水箱盖6上设有垂直吊装在水箱7内的光电传感器发射器8，所述水箱7外壁上设有光电传感器接收器9。水箱盖6上装有光电传感器发射器8，安装在内部与半径重合的位置，水箱壁外侧装有光电传感器接收器9，两者形成光耦，用于监测水箱7壁上藻类及其他杂质的附着情况，通过对水箱壁进行实时监测，判断是否执行除藻命令，当池壁有藻类及其他杂质附着，便会触发光电传感器，就会将信号传输给控制系统。
优选地，所述进水管路包括与水箱7下侧相连通的进水管道、设置在进水管道末端的水泵18、设置在进水管道中部的进水电动阀15，所述排水管路包括与水箱7底部相连通的排水管道以及设置在排水管道上的排水电动阀16，所述溢流管路包括两端分别与水箱7上部、排水管道相连通的溢流管道，所述溢流管道与排水管道的连通处位于所述排水电动阀16的下游侧。
水泵18置于待测水样17之中，当执行抽水指令时，先开启进水电动阀15，然后潜水泵18工作，采集待测水体，待测水样17通过进水管路进入到水箱7中，水质自动监测传感器4检测水样数据上传至控制机构3。检测完成后，排水电动阀16打开，水样在重力作用下沿排水管路排回到水体中。
待测水样17可以为室内水质样品也可以为河流、湖泊、水库、近岸海域、地下水和污染源废水等水体。优选地，所述水质监测传感器4为温度、溶氧量、电导率、浊度Ph五参数传感器或氨氮传感器或COD传感器。
本发明的微型水质自动监测除藻装置进行监测和加标回收基本步骤如下：
(a)设置控制机构3，设置水质自动监测时间和频率，也可同时设置自动质控时间和频率；另外设置自动除藻系统步进电机5的转速；
(b)当到达预设监测时间执行监测命令时，光电传感器发射器8和光电传感器接收器9先对水箱7箱壁藻类及其他情况进行检测。如果水箱7壁长有藻类及其他杂质，会影响光线接收，光电传感器会将信号上传至控制机构3，执行完步骤c后执行步骤d。如果水箱壁十分干净，几乎没有藻类及其他杂质，则执行完步骤c后直接执行步骤e。
(c)控制机构3发出命令，打开排水电动阀16，水箱7中的水样沿着排水管路排回到水体中，到达预设时间关闭排水电动阀16。然后打开进水电动阀15，启动水泵18，待测水样沿进水管路进入到水箱7中，润洗水箱7。
(d)控制机构3执行除藻命令。启动步进电机5，除藻器12和其他辅助结构在步进电机带动下按照预设速度运转，先顺时针旋转十圈，然后逆时针旋转十圈，控制机构3记录旋转的总圈数，当总圈数到达一定预设数值后，控制机构3会提醒更换除藻器12；
(d)之后控制机构3控制排水电动阀16打开，水箱7中的水样在沿排水管路排回到水体中，一定预设时间后，关闭排水电动阀16；
(e)控制机构3执行监测命令，水质自动监测传感器4采集水样数据，上传至控制机构3，控制机构3将水样数据通过物联网网关经4G信号传输天线2上传至网络数据中心；
(f)完成水样数据采集后，控制机构3关闭进水电动阀15和潜水泵18，等待下次水质监测指令。
本发明的微型水质自动监测除藻装置可布置在河流关键断面处，用于水体的水质在线监测和定期除藻，可根据需要集成各种水质自动监测传感器，采集并上传自动监测数据，根据触发条件或时间或远程控制指令执行除藻清洗工作，极大降低了维护量，其优点具体如下：
(1)微型水质自动监测除藻装置集成度高，功能完整，占地面积小，易于现场安装，节省安装人力物力，节省安装时间，降低建设成本。
(2)本发明微型水质自动监测除藻装置体积小，便于布置，适用性强，可在复杂地形条件下部署。
(3)微型水质自动监测除藻装置可在户外或室内应用，在需要更换监测点位时便于拆卸和移动，节约资源。
(4)微型水质自动监测除藻装置可以代替手工方法去除藻类及杂质，除藻质量高，提高测量准确度，提高水质自动监测系统质量控制的自动化程度。
(5)微型水质自动监测除藻装置具备除藻器圈数记录功能，可根据经验设置寿命值，当到达除藻器寿命时可自动提醒更换除藻器。
(6)微型水质自动监测除藻装置采用自动监测与自动除藻功能一体化设计，自动化程度更高，减少了运维成本。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种微型水质自动监测除藻装置，包括集成机柜(1)、设置在所述集成机柜(1)外顶部的4G信号传输天线(2)、设置在所述集成机柜(1)内上部的控制机构(3)、设置在集成机柜(1)中部的水质监测单元，所述水质监测单元上分别设有进水管路、溢流管路以及排水管路，其特征在于：所述水质监测单元包括水箱(7)、水箱盖(6)、设置在所述水箱盖(6)上部的水质监测传感器(4)、设置在所述水箱盖(6)上中间的步进电机(5)、与所述步进电机(5)下连的连接轴(11)、设置在连接轴(11)下端的旋转盘(10)以及设置在所述旋转盘(10)上的除藻器(12)，所述旋转盘(10)设置在水箱(7)内底部，在步进电机(5)与连接轴(11)的带动下，所述除藻器(12)随旋转盘(10)旋转进行除藻。
2.根据权利要求1所述的水质自动监测除藻装置，其特征在于：所述水箱盖(6)上设有垂直吊装在水箱(7)内的光电传感器发射器(8)，所述水箱(7)外壁上设有光电传感器接收器(9)。
3.根据权利要求1所述的水质自动监测除藻装置，其特征在于：所述控制机构(3)包括物联网网关、电涌保护器、继电器、接触器，还包括设置在集成机柜(1)外侧的嵌入式显示屏，所述控制机构(3)设置在集成机柜(1)内上方的导轨之上。
4.根据权利要求1所述的水质自动监测除藻装置，其特征在于：所述水质监测传感器(4)通过支撑架并用定位销安装在水箱(7)的水箱盖(6)的上方；所述集成机柜(1)底部设有万向轮(14)。
5.根据权利要求1所述的水质自动监测除藻装置，其特征在于：所述进水管路包括与水箱(7)下侧相连通的进水管道、设置在进水管道末端的水泵(18)、设置在进水管道中部的进水电动阀(15)，所述排水管路包括与水箱(7)底部相连通的排水管道以及设置在排水管道上的排水电动阀(16)，所述溢流管路包括两端分别与水箱(7)上部、排水管道相连通的溢流管道，所述溢流管道与排水管道的连通处位于所述排水电动阀(16)的下游侧。
6.根据权利要求1所述的水质自动监测除藻装置，其特征在于：所述水质监测传感器(4)为温度、溶氧量、电导率、浊度Ph五参数传感器或氨氮传感器或COD传感器。
7.根据权利要求1所述的水质自动监测除藻装置，其特征在于：所述水箱(7)的上部为圆柱形，下部为圆锥形，材质为钢化玻璃或亚克力有机玻璃板。
8.根据权利要求1所述的水质自动监测除藻装置，其特征在于：所述集成机柜(1)采用普通碳钢、不锈钢机柜或SMC材料制成，柜门为单开门形式、双门对开形式或两侧开单门形式。
9.根据权利要求1所述的水质自动监测除藻装置，其特征在于：所述除藻器为至少一片垂直设置在所述旋转盘(10)上的刮片结构，所述刮片结构为矩形或与水箱(7)壁接触处成尖状的锥形或与水箱(7)壁接触处成燕尾状，材质为橡胶、塑料或者粗纤维材料。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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