CN109856354A

CN109856354A - 一种水环境实时监测设备

Info

Publication number: CN109856354A
Application number: CN201910019240.9A
Authority: CN
Inventors: 符茂胜; 郁书好; 范祥林; 周豹; 李军杰; 另大兵
Original assignee: West Anhui University
Current assignee: West Anhui University
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明公开了一种水环境实时监测设备，包括监测本体、无线通信单元及控制器，所述监测本体底部活动连接有底盖，所述底盖的底部开设有进水口，该进水口设置有第一磁控阀，该第一磁控阀与控制器电性连接，所述进水口上方设置有过滤框，所述监测本体顶部设置有浮球，所述浮球内设置有鼓风机，并且该鼓风机电性连接控制器，隔板将监测本体内腔分割为储水腔和检测腔，所述储水腔设有采样泵，该采样泵输出端连接有送样管，该送样管另一端贯穿隔板并与设置在检测腔内的水质分析单元连接，该水质分析单元电性连接控制器，监测本体上还设有出水口。本发明可实时监测水质状况，且检测精度高，可全面掌握水资源是否受污染以及受污染的程度。

Description

一种水环境实时监测设备

技术领域

本发明涉及水质监测技术领域，更具体地说，具体涉及一种水环境实时监测设备。

背景技术

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。基于对水环境保护的需要，人们研制出各种各样的水环境监测设备，以便于实时监测水环境变化，更好的预防和保护水环境。

但是，现有的水环境监测设备一般都是将水样品打捞上来后带到实验室进行检测，存在时效性差、数据可靠性差的问题。

首先，在实践中，处于不同水层的杂质密度与种类是不相同的，将取样点处的水打捞上来的过程成，存在样品被污染、稀释的风险。

其次，打捞上来的水样品在氧气、日照等因素的影响下，会发生挥发、变质、弥散等问题。

再次，从样本点取样，也存在样本容量偏小，测量、统计容易出现误差的问题，缺少累积形成的归纳分析，即存在以点概面的缺憾。

最后，现有的水质监测设备是离散的、间断的检测方法。虽然有将设备装载的车辆或船只上，但这样做成本高、耗费的人力物力资源多，不适合连续的检测。

针对上述问题，在中国专利公告号CN201559799U中提供了一种水质监测船，包括船身主体和安装船身主体下方的动力驱动装置，船身主体主甲板上设置有实验室，船身主体上设置有长机械臂和短机械臂，实验室内包括设置有中央实验台、器皿柜、通风柜、冷藏柜、生化培养箱、仪器设备台。该水质检测船可在一定水域流动，且其路线可控并可进行深水采样和现场分析检测，但是该水质检测船使用长机械臂用于深水采样，长机械臂仅能伸长至200m；机械臂使用刚性材料，外露在本体之外，增加了水质监测船的占用面积，容易和周边的物体发生干涉；通过刚性的机械臂的动作实现采样，也会造成船的稳定性较差，安全性也会受到影响。

而在中国专利公告号CN207135207U中提供了一种水环境实时监测设备，包括装置本体，所述装置本体的顶部安装有摄像头，所述装置本体的一侧安装有数据处理器，且所述数据处理器嵌入设置于所述装置本体中，所述数据处理器的一侧安装有检测器，且所述检测器与所述数据处理器电性连接，所述检测器的一侧安装有报警器，所述装置本体的内部安装有控制器，所述装置本体的底部安装有浮板，且所述浮板与所述装置本体紧密连接，所述装置本体的底部设有传感器和采集器。该监测设备通过对所述控制器、所述数据处理器、所述检测器、所述传感器和所述采集器的使用，可以实时的监测水环境，并且对水环境又不会造成影响。但是仍然存在以下不足：

（1）相对中国专利公告号CN201559799U的水质检测船，本申请通过吸水管来代替两个机械臂，一定程度上减少了与周边物体发生干涉的概率，但是干涉依然存在，这样极大影响了监测设备的检测精度及监测设备的使用寿命；

（2）进入到检测器内待检测水质未进行过滤处理，这样，一方面造成采集器及吸水管的堵塞，另一方面影响水环境检测的精度；

（3）本申请未设置水样品储存舱，这样，在对不同深度水域进行检测时，需要在每个深度水域进行采样检测，耗时耗力，而且多次采样检测也会影响检测的精度。

基于此，有必要提供一种水环境实时监测设备，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水环境实时监测设备，可实时监测水质状况，且检测精度高，可全面掌握水资源是否受污染以及受污染的程度。

本发明采用的技术方案为：

一种水环境实时监测设备，包括监测本体、无线通信单元及控制器，所述无线通信单元和控制器设置在监测本体内腔中，且无线通信单元电性连接控制器，所述监测本体底部活动连接有底盖，所述底盖的底部开设有进水口，该进水口设置有第一磁控阀，该第一磁控阀与控制器电性连接，所述进水口上方设置有过滤框，该过滤框纵截面为倒U型结构，并且该过滤框底端与底盖固定连接，所述监测本体顶部设置有浮球，所述浮球内设置有鼓风机，该鼓风机固定连接在监测本体顶部，并且该鼓风机电性连接控制器，所述监测本体内设置有一隔板，该隔板将监测本体内腔分割为储水腔和检测腔，所述储水腔设有采样泵，该采样泵输出端连接有送样管，该送样管另一端贯穿隔板并与设置在检测腔内的水质分析单元连接，该水质分析单元电性连接控制器，监测本体上还设有出水口，该出水口与储水腔想连通，所述出水口上设置有第二磁控阀，该第二磁控阀电性连接控制器。

较为优选的，所述过滤框由第一过滤板和第二过滤板组成，且第一过滤板和第二过滤板上均匀有过滤孔，并且第一过滤板和第二过滤板上的过滤孔交错排布。

较为优选的，所述进水口和第一过滤板之间设置有缓冲机构，该缓冲机构包括转轴、固定于转轴上的螺旋桨以及固定于第一过滤板和进水口上的轴承，所述转轴转动连接在该轴承上。

较为优选的，还包括气动机构，所述气动机构设置在检测腔内，且包括储气罐、气泵及排气管，该气泵与储气罐连接，且气泵输出端连接有排气管，该排气管的一端贯穿隔板伸入到储水腔内。

较为优选的，所述无线通信单元采用无线电双向通信方式，静态通信距离大于等于1000m。

较为优选的，所述底盖顶部外周缘开设有外螺纹，而监测本体底部内壁上开设有与该外螺纹相配合的内螺纹。

较为优选的于，所述采样泵为扬程大于8m，流量大于等于1.5L/min的潜水泵。

较为优选的，所述水质分析单元使用的测量方法为红外分光光度法、采用电化学传感器的测量方式、采用半导体传感器的测量方式中的一种或多种方式的组合。

较为优选的，还包括样品储存仓，该样品存储仓设置在水质分析单元上方，且样品存储仓等间距设有多个样品桶，样品存储仓上方设置有水平滑轨，该滑轨上滑动连接有电机，该电机电性连接控制器，送样管一端与采样泵输出端连接，另一端设置在该电机上，每个样品桶底部设有出水管，该出水管的另一端与水质分析单元进水孔连接，且出水管上设有电磁阀，该电磁阀电性连接控制器。

本发明的有益效果：

（1）本发明可在待检测水域进行实时、连续地取样检测，能够积累长时期间隔内的数据，样本容量大，测量、统计出来的结果误差较小，是累积形成的归纳分析，数据资料的代表性强、可靠性高，并且通过气囊的膨胀和收缩来控制水质检测装置上下移动，从而实现不同深度水域的水质检测，并且检测精度高，可全面掌握水资源是否受污染以及受污染的程度。

（2）本发明设置了样品存储仓，能够把检测到的成分异常的水样品，进行抽取并保存，不但避免水样品在打捞的过程中被污染、稀释，还能精确地获取需要进一步检测的水样品，并设置多个样品桶，可将不同水深的水样品抽到不同样品桶，从而实现了集中采样和集中检测的目的，省时省力，并提高了水质检测的精度。

（3）本发明设置的气动机构可将检测完成的水质快速排出储水腔，提高了本发明的监测设备的检测效率，并且，由于检测完成的水质排出储水腔较彻底，从而提高本发明的监测设备的检测精度。

（4）本发明的设置的缓冲机构可将进水口进入的较湍急的待检测水质经过螺旋桨作用变得平缓，提高水质测量的精度。

附图说明

图1是本发明的实施方式一的结构示意图；

图2是图1中的A部分的放大图；

图3是本发明的实施方式二的结构示意图；

图中：1、监测本体；2、底盖；3、进水口；4、第一磁控阀；5、控制器；6、过滤框；7、第一过滤板；8、第二过滤板；9、过滤孔；10、缓冲机构；11、转轴；12、螺旋桨；13、轴承；14、浮球；15、鼓风机；16、隔板；17、储水腔；18、检测腔；19、采样泵；20、送样管；21、水质分析单元；22、出水口；23、第二磁控阀；24、储气罐；25、气泵；26、排气管；27、无线通信单元；29、存储仓；30、样品桶；31、滑轨；32、电机；33、出水管；34、电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

下面结合附图1-3对本发明的水环境实时监测设备做进一步说明。

实施方式一：

请参阅图1-2所示的本发明的水环境实时监测设备的第一较佳实施方法，该监测设备包括监测本体1，该监测本体1底部活动连接有底盖2，该底盖2与监测本体1可采用螺纹、卡合等方式进行连接，本方案优选螺纹连接，具体为，底盖2顶部外周缘开设有外螺纹，而监测本体1底部内壁上开设有与该外螺纹相配合的内螺纹，这样，底盖2通过外螺纹与内螺纹配合活动连接在监测本体1上，底盖2的底部开设有进水口3，该进水口3设置有第一磁控阀4，该第一磁控阀4与控制器5电性连接，该控制器5设置在监测本体1的内腔中，这样，可通过控制器5控制第一磁控阀4的打开和关闭，从而实现控制待检测水的进出，另外，进水口3上方设置有过滤框6，该过滤框6纵截面为倒U型结构，并且该过滤框6底端与底盖2固定连接，同时，该过滤框6由第一过滤板7和第二过滤板8组成，且第一过滤板7和第二过滤板8上均匀有过滤孔9，并且第一过滤板7和第二过滤板8上的过滤孔9交错排布，这样由进水口3进入的待检测水质需先经过过滤框6过滤后进入到检测内腔中进行检测，这样，可避免管道的堵塞，提高了水质检测的精度。

为了保证进入到监测本体1内腔中的待检测水质变得平缓，本发明在进水口3和第一过滤板7之间设置有缓冲机构10，该缓冲机构10包括转轴11、固定于转轴11上的螺旋桨12以及固定于第一过滤板7和进水口3上的轴承13，所述转轴11转动连接在该轴承13上，这样，由进水口3进入的较湍急的待检测水质经过螺旋桨12作用变得平缓，再经过过滤框6达到进一步缓冲的目的，从而提高水质测量的精度。

为了能够使监测本体1能够在待监测水域内上下移动，本发明在监测本体1的顶部设置有浮球14，该浮球14内设置有鼓风机15，该鼓风机15固定连接在监测本体1顶部，并且该鼓风机15电性连接控制器5，这样，可通过控制器5控制鼓风机15的吸排气，进而实现浮球14的膨胀和收缩，使监测本体1在待检测水域中上下移动。当需要将监测本体1下潜时，可通过鼓风机15进行排气，将浮球14中的气体排出，这时浮球14收缩，所受浮力变小，监测本体1自身重力大于所受浮力，监测本体1下沉，当到达需要的检测位置时，监测本体1所受重量与浮力相等，监测本体1悬停，就可对该位置水域的水质进行检测；当需要将监测本体1上移时，可通过鼓风机15向浮球14中充气，这时浮球14膨胀，所述浮力增大，监测本体1自身重力小于所所受浮力，监测本体1上移，当到达需要的检测位置时，监测本体1所受重量与浮力相等，监测本体1悬停，就可对该位置水域的水质进行检测。

另外，监测本体1内设置有一隔板16，该隔板16将监测本体1内腔分割为储水腔17和检测腔18，所述储水腔17设有采样泵19，该采样泵19输出端连接有送样管20，该送样管20另一端贯穿隔板16并与设置在检测腔18内的水质分析单元21连接，该水质分析单元21电性连接控制器5，这样，外界水域中湍急的待检测水质经过缓冲机构10和过滤框6的作用变成稳定的水质，再经过采样泵19将水质输送到所述水质分析单元21的进水孔，用于检测水质情况，检测完的水质再通过所述水质分析单元21的出水孔，经由所述送样管20送回到储水腔17内，可以理解的是，待检测的水质的输送和返回在所述送样管20中分别使用不同的管道，即为输送管道和送回管道，同时，监测本体1上还开设有出水口22，该出水口22与储水腔17相连通，并且，出水口22上设置有第二磁控阀23，该第二磁控阀23电性连接控制器5，这样，通过控制器5即可控制第二磁控阀23的打开和关闭，当需要将检测完成的水质排出时，通过控制器5将第二磁控阀23打开，即可将水质排出储水腔17。

为了使检测完成的水质较快的排出，本发明还设置有气动机构，该气动机构设置在检测腔18内，包括储气罐24、气泵25及排气管26，该气泵25与储气罐24连接，且气泵25输出端连接有排气管26，该排气管26的一端贯穿隔板16伸入到储水腔17内，这样，可通过气泵25将空气充入到储水腔17内，从而将储水腔17内的检测完成的水质完全排出。

另外，检测腔18内还设有无线通信单元27，该无线通信单元27采用无线电双向通信方式，静态通信距离大于等于1000m，可将水质分析单元21检测数据结果传送至监控中心，同时，监控中心可根据实际需要，通过无线通信单元27操控该监测本体1。

实施方式二：

请参阅图3所示的本发明的水环境实时监测设备的第二较佳实施方法，该实施方法与第一实施方式不同之处在于：该监测设备还包括样品储存仓29，该样品存储仓29设置在水质分析单元21上方，且样品存储仓29等间距设有多个样品桶30，为了便于说明，本实施例使用三个样品桶30，样品存储仓29上方设置有水平滑轨31，该滑轨31上滑动连接有电机32，该电机32电性连接控制器5，并且，送样管20一端与采样泵19输出端连接，另一端设置在该电机32上，每个样品桶30底部设有出水管33，该出水管33的另一端与水质分析单元21进水孔连接，且出水管上设有电磁阀34，该电磁阀34电性连接控制器5，这样，电机32在滑轨31上移动带动送样管20移动，可通过控制器5控制电机32，当电机32移动至样品桶30正下方时，电机32停止运动，采样泵19启动，将待检测水质送入样品桶30内，然后通过第一磁控阀4关闭进水口3，第二磁控阀23打开出水口，再启动气动机构，将储水腔17内排出，然后通过监控中心28，继续下潜监测本体1到一定深度后，打开进水口3，关闭出水口22，电机32继续运动至下一个样品桶30时停止运动，再启动采样泵19将待检测水质送入该样品桶30，如此，周而复始，然后通过控制器5打开相应的电磁阀34对样品桶30的待检测水质进行逐个检测，从而避免了在对不同深度水域进行检测时，需要在每个深度水域进行采样检测，耗时耗力，同时也提高水质检测的精度。

综上所述，本发明提供一种水环境实时监测设备，可实时监测水质状况，且检测精度高，可全面掌握水资源是否受污染以及受污染的程度。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种水环境实时监测设备，其特征在于，包括监测本体、无线通信单元及控制器，所述无线通信单元和控制器设置在监测本体内腔中，且无线通信单元电性连接控制器，所述监测本体底部活动连接有底盖，所述底盖的底部开设有进水口，该进水口设置有第一磁控阀，该第一磁控阀与控制器电性连接，所述进水口上方设置有过滤框，该过滤框纵截面为倒U型结构，并且该过滤框底端与底盖固定连接，所述监测本体顶部设置有浮球，所述浮球内设置有鼓风机，该鼓风机固定连接在监测本体顶部，并且该鼓风机电性连接控制器，所述监测本体内设置有一隔板，该隔板将监测本体内腔分割为储水腔和检测腔，所述储水腔设有采样泵，该采样泵输出端连接有送样管，该送样管另一端贯穿隔板并与设置在检测腔内的水质分析单元连接，该水质分析单元电性连接控制器，监测本体上还设有出水口，该出水口与储水腔想连通，所述出水口上设置有第二磁控阀，该第二磁控阀电性连接控制器。

2.根据权利要求1所述的水环境实时监测设备，其特征在于，所述过滤框由第一过滤板和第二过滤板组成，且第一过滤板和第二过滤板上均匀有过滤孔，并且第一过滤板和第二过滤板上的过滤孔交错排布。

3.根据权利要求1所述的水环境实时监测设备，其特征在于，所述进水口和第一过滤板之间设置有缓冲机构，该缓冲机构包括转轴、固定于转轴上的螺旋桨以及固定于第一过滤板和进水口上的轴承，所述转轴转动连接在该轴承上。

4.根据权利要求1所述的水环境实时监测设备，其特征在于，还包括气动机构，所述气动机构设置在检测腔内，且包括储气罐、气泵及排气管，该气泵与储气罐连接，且气泵输出端连接有排气管，该排气管的一端贯穿隔板伸入到储水腔内。

5.根据权利要求1所述的水环境实时监测设备，其特征在于，所述无线通信单元采用无线电双向通信方式，静态通信距离大于等于1000m。

6.根据权利要求1所述的水环境实时监测设备，其特征在于，所述底盖顶部外周缘开设有外螺纹，而监测本体底部内壁上开设有与该外螺纹相配合的内螺纹。

7.根据权利要求1所述的水环境实时监测设备，其特征在于，所述采样泵为扬程大于8m，流量大于等于1.5L/min的潜水泵。

8.根据权利要求1所述的水环境实时监测设备，其特征在于，所述水质分析单元使用的测量方法为红外分光光度法、采用电化学传感器的测量方式、采用半导体传感器的测量方式中的一种或多种方式的组合。

9.根据权利要求1所述的水环境实时监测设备，其特征在于，还包括样品储存仓，该样品存储仓设置在水质分析单元上方，且样品存储仓等间距设有多个样品桶，样品存储仓上方设置有水平滑轨，该滑轨上滑动连接有电机，该电机电性连接控制器，送样管一端与采样泵输出端连接，另一端设置在该电机上，每个样品桶底部设有出水管，该出水管的另一端与水质分析单元进水孔连接，且出水管上设有电磁阀，该电磁阀电性连接控制器。