CN109917096A - 一种适用于调水渠道的多功能检测装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于调水渠道的多功能检测装置及工作方法，包括外壳，所述外壳内固定有水箱，所述水箱与驱动机构连接，所述驱动机构能够驱动外壳外部的调水渠道内的水进入水箱和从水箱排出至外壳外部，所述水箱内设有检测机构，用于检测水箱内水的水质，所述外壳底部设有摄像机构，用于采集调水渠道水面以下的图像，所述检测机构及摄像机构与位于壳体内部的控制机构连接，控制机构与驱动机构连接，所述外壳内还设有与控制机构连接的定位机构，本发明的检测装置污染源定位精准，且可以查看水面以下调水渠道损坏情况。
Description
技术领域
本发明涉及水质检测设备技术领域，具体涉及一种适用于调水渠道的多功能检测装置及工作方法。
背景技术
随着我国跨流域调水工程的大力发展，多种渠道衬砌结构已得到广泛采用，目前较多采用混凝土衬砌板式，例如南水北调东线渠道。随着工程进入运行期，由于水流冲刷、冻融破坏、以及施工因素造成渠道衬砌板出现鼓板、开裂等破坏。发明人发现，由于渠道常年保持输水状态，现场工作人员往往只能就水面以上的破坏位置进行定位修复，水面以下破坏情况无法得到有效查明，这就给调水工程的安全运行造成隐患。此外调水工程最重要的问题即为水质保障，这也是跨流域调水工程最难以把控的薄弱环节。目前多数调水工程水质监测采用断面监测形式，即不同区段设置水位监测站点进行水质分析，对于突发性水污染事件只能就某监测区段进行排查，这些区段往往间隔几十甚至上百公里，无法做到污染源的精准定位。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种适用于调水渠道的多功能检测装置，可以对渠道水面以下情况进行探查，同时能够对污染源进行精准定位。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种适用于调水渠道的多功能检测装置，包括外壳，所述外壳能够在调水渠道内的水面进行漂浮并随调水渠道内的水流运动，所述外壳内固定有水箱，所述水箱与驱动机构连接，所述驱动机构能够驱动外壳外部的调水渠道内的水进入水箱和从水箱排出至外壳外部，所述水箱内设有检测机构，用于检测水箱内水的水质，所述外壳底部设有摄像机构，用于采集调水渠道水面以下的图像，所述检测机构及摄像机构与位于壳体内部的控制机构连接，将采集的水质信息和图形信息传输给控制机构，控制机构与驱动机构连接，可控制驱动机构的工作，所述外壳内还设有与控制机构连接的定位机构，用于采集外壳的位置信息。
本发明的多功能检测装置使用时，首先设置驱动机构的工作频率，将外壳放置在调水渠道的水面上，外壳随水流向调水渠道的下游运动，运动过程中，定位机构采集位置信息，传输给控制机构，驱动机构按照一定时间间隔工作，将调水渠道内的水驱动进入水箱内，检测机构对水质进行检测，并将检测信息传输给控制机构进行存储，水箱内检测完成的水通过驱动机构排出至外壳外部，外壳底部的摄像机构采集调水渠道水面以下的图像，并将图像信息发送至控制机构进行存储，外壳运动至调水渠道设定位置后将其打捞，将控制机构内的信息通过无线传输器传输到基站内的信息处理系统，根据控制机构存储的水质信息的位置信息判断污染源的位置，根据控制机构内存储的图像信息和位置信息查看调水渠道的调水渠道衬砌板损毁情况。
本发明的有益效果：
1.本发明的多功能检测装置，通过控制机构控制驱动机构工作，可将调水渠道的水引入水箱内进行水质检测，检测完成后排出，可以对整个调水渠道的区段进行水质检测，结合定位机构采集的位置信息，可以做到污染源的精准定位。
2.本发明的多功能检测装置，通过在外壳底部设置摄像机构，可对调水渠道水面以下的图像进行采集，实现了检查水下渠道衬砌板损毁情况的功能。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明实施例整体结构示意图；
图2为本发明实施例支撑板上各元件安装示意图；
图3为本发明实施例水箱与驱动机构装配示意图；
图4为本发明实施例工作原理示意图。
其中，1.外壳，2.支撑板，3.水箱，4.抽水泵，5.排水泵，6.电动阀门，7. 进水管，8.出水管，9.单向阀门，10.进水口，11.出水口，12.多参数水质传感器，13.信号线，14.PLC控制器，15.信息存储器，16.密封盒，17.无线传输器， 18.GPS定位模块，19.水下360°高清旋转摄像头，20.柔性太阳能电池板，21. 太阳能控制器，22.蓄电池，23.用电接口，24.电线，25.信息处理系统。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有的调水渠道水位监测站点对于突发性水污染事件无法做到污染源的精准定位，而且无法查明调水渠道水面以下的破坏情况，针对上述问题，本申请提出了一种适用于调水渠道的多功能检测装置。
一种适用于调水渠道的多功能检测装置，包括外壳，所述外壳能够在调水渠道内的水面进行漂浮并随调水渠道内的水流运动，所述外壳内固定有水箱，所述水箱与驱动机构连接，所述驱动机构能够驱动外壳外部的调水渠道内的水进入水箱和从水箱排出至外壳外部，所述水箱内设有检测机构，用于检测水箱内水的水质，所述外壳底部设有摄像机构，用于采集调水渠道水面以下的图像，所述检测机构及摄像机构与位于壳体内部的控制机构连接，将采集的水质信息和图形信息传输给控制机构，控制机构与驱动机构连接，可控制驱动机构的工作，所述外壳内还设有与控制机构连接的定位机构，用于采集外壳的位置信息。
进一步的，所述外壳采用高弹性发泡材料制作而成，在水面上具有较好的浮力，可随水流运动。
进一步的，所述驱动机构包括固定在外壳内部的水箱、抽水泵及排水泵，所述抽水泵的进水端通过水管与外壳设置的进水口连接，抽水泵的出水端与水箱连接，所述排水泵的进水端通过水管与水箱连接，排水泵的出水端通过水管与外壳设置的出水口连接。
进一步的，所述进水口与抽水泵的进水端之间的水管管段安装有电动阀门。
进一步的，所述排水口与排水泵的出水端之间的水管管段安装有单向阀门。
进一步的，所述摄像机构采用水下360°高清旋转摄像头。
进一步的，所述控制机构安装在密封盒内，所述密封盒用于对控制机构进行防水。
进一步的，所述控制机构包括控制器，所述控制器连接有信息存储器及无线传输器，所述控制器可接收检测机构传递的水质参数、摄像机构采集的图像信息及定位机构采集的位置信息，在信息存储器中进行存储，所述无线传输器用于将信息存储器中存储的信息传输给基站的信息处理系统。
进一步的，所述外壳顶部设有柔性太阳能电池板，所述柔性太阳能电池板通过太阳能控制器与蓄电池连接，所述蓄电池与驱动机构、检测机构及定位机构连接，用于进行供电。
本实施例还公开了一种适用于调水渠道的多功能检测装置的工作方法：设置驱动机构的工作频率，将外壳放置在调水渠道的水面上，外壳随水流向调水渠道的下游运动，运动过程中，定位机构采集位置信息，传输给控制机构，驱动机构按照一定时间间隔工作，将调水渠道内的水驱动进入水箱内，检测机构对水质进行检测，并将检测信息传输给控制机构进行存储，水箱内检测完成的水通过驱动机构排出至外壳外部，外壳底部的摄像机构采集调水渠道水面以下的图像，并将图像信息发送至控制机构进行存储，外壳运动至调水渠道设定位置后将其打捞，根据控制机构存储的水质信息的位置信息判断污染源的位置，根据控制机构内存储的图像信息和位置信息查看调水渠道衬砌板损毁情况。
下面结合附图对本实施例做进一步的说明，如图1-4所示，一种适用于调水渠道的多功能检测装置，包括：
外壳1，所述外壳为椭球状结构，由高弹性发泡材料制作而成，在水中具有较好的浮力，可在水面漂浮并随水流运动。
所述外壳内部固定有支撑板2，所述支撑板上安装有水箱3、控制机构及定位机构。
所述水箱与驱动机构连接，所述驱动机构可驱动外壳外部的调水渠道内的水进入水箱内部，也可将水箱内部的水排出至外壳外部，所述驱动机构包括固定在水箱箱壁外侧的抽水泵4和排水泵5。
所述抽水泵的进水端通过进水管7与外壳壳壁上设置的进水口10连接，抽水泵的出水端通过进水管与水箱内部空间连通，抽水泵可驱动外壳外部的水进入水箱内部，所述抽水泵的进水端与外壳上的进水口之间的进水管管路上安装有电动阀门6，所述电动阀门可控制相应水管的通断。
所述排水泵的进水端通过出水管8与水箱内部空间连通，排水泵的出水端通过出水管与外壳壳壁上设置的出水口11连接，排水泵可驱动水箱内的水排出至外壳外部，所述排水泵的出水端与外壳的出水口之间的出水管管段上安装有单向阀门9，通过单向阀只能使水由水箱通过单向阀流向外壳外部而不能反向流动。
所述水箱内设置有检测装置，所述检测装置采用多参数水质传感器12，用于检测水的多种水质参数，所述多参数水质传感器通过信号线13与控制机构连接，可将采集的水质参数传输给控制机构。
所述控制机构安装在密封盒16内部，所述密封盒固定在支撑板上，所述密封盒用于对控制机构进行防水，控制机构与各元件的连接的信号线可通过密封盒上设置的穿线孔伸出。
所述控制机构包括控制器，所述控制器采用PLC控制器14，所述PLC控制器与信息存储器15及无线传输器17连接，所述PLC控制器可将接收到的信息传输给信息存储器进行存储，无线传输器可将信息存储器中的信息传输给外部基站内的信息处理系统。
所述定位机构采用安装在支撑板上的GPS定位模块18，所述GPS定位模块与PLC控制器连接，可将采集的地理位置信息传输给PLC控制器。
所述外壳的底部安装有摄像机构，所述摄像机构采用水下360°高清旋转摄像头19，可采集清晰的调水渠道水面以下的图像，所述水下360°高清旋转摄像头与PLC控制器连接，可将采集的图像信息传输给PLC控制器，并在信息存储器中进行保存。
所述外壳的顶部固定有柔性太阳能电池板20，所述太阳能电池板与固定在支撑板上的太阳能控制器21连接，所述太阳能控制器与蓄电池22连接，所述蓄电池的用电接口23通过电线24与多参数水质传感器、水下360°高清旋转摄像头、电动阀门、单向阀、抽水泵、排水泵、控制机构连接，柔性太阳能电池板可将太阳能转换为电能，通过太阳能控制器将电能存储在蓄电池中，蓄电池可为与其连接的元件进行供电。
本实施例还公开了一种适用于调水渠道的多功能检测装置的工作方法：首先通过PLC控制器控制抽水泵、排水泵及电动阀门的工作频率，即启动和停止时间，将整个装置放置在调水渠道上游的水面上，外壳在水面漂浮并随水流向调水渠道下游运动，水下360°高清旋转摄像头可采集调水渠道水面以下的图像，传递给 PLC控制器，PLC控制器传递给信息存储器进行存储，抽水泵驱动调水渠道的水进入水箱内部，一定时间后，关闭电动阀门，PLC控制器启动多参数水质传感器，多参数水质传感器采集污水种类、浓度等信息，通过信号线传输给PLC控制器，并在信息存储器中进行存储，排水泵工作，将水箱内的检测完成的水排出至外壳外部。待外壳运动至调水渠道下游设定位置处时，将整个装置打捞，将信息存储器内存储的采集的信息通过无线传输器传输到基站内的信息处理系统25，由信息处理系统进行不同位置的结果计算，快速定位污染源的位置，完成整个工作过程。
所述太阳能电池板可将太阳能转换为电能存储在蓄电池中，蓄电池可为各元件进行供电。
本实施例的检测装置，无需动力系统，利用太阳能进行供电，结构简单，使用方便，发生突发性水污染事件时，可对整个调水渠道进行水质检测，避免了传统的水位监测站点只能就某区段进行排查的缺陷，实现了污染源的精准定位，同时可利用摄像机构采集调水渠道水面以下的图像，方便查看水面以下调水渠道衬砌板的破坏情况。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种适用于调水渠道的多功能检测装置，其特征在于，包括外壳，所述外壳能够在调水渠道内的水面进行漂浮并随调水渠道内的水流运动，所述外壳内固定有水箱，所述水箱与驱动机构连接，所述驱动机构能够驱动外壳外部的调水渠道内的水进入水箱和从水箱排出至外壳外部，所述水箱内设有检测机构，用于检测水箱内水的水质，所述外壳底部设有摄像机构，用于采集调水渠道水面以下的图像，所述检测机构及摄像机构与位于壳体内部的控制机构连接，将采集的水质信息和图形信息传输给控制机构，控制机构与驱动机构连接，可控制驱动机构的工作，所述外壳内还设有与控制机构连接的定位机构，用于采集外壳的位置信息。
2.如权利要求1所述的一种适用于调水渠道的多功能检测装置，其特征在于，所述外壳采用高弹性发泡材料制作而成。
3.如权利要求1所述的一种适用于调水渠道的多功能检测装置，其特征在于，所述驱动机构包括固定在外壳内部的水箱、抽水泵及排水泵，所述抽水泵的进水端通过水管与外壳设置的进水口连接，抽水泵的出水端与水箱连接，所述排水泵的进水端通过水管与水箱连接，排水泵的出水端通过水管与外壳设置的出水口连接。
4.如权利要求3所述的一种适用于调水渠道的多功能检测装置，其特征在于，所述进水口与抽水泵的进水端之间的水管管段安装有电动阀门。
5.如权利要求3所述的一种适用于调水渠道的多功能检测装置，其特征在于，所述排水口与排水泵的出水端之间的水管管段安装有单向阀门。
6.如权利要求1所述的一种适用于调水渠道的多功能检测装置，其特征在于，所述摄像机构采用水下360°高清旋转摄像头。
7.如权利要求1所述的一种适用于调水渠道的多功能检测装置，其特征在于，所述控制机构安装在密封盒内，所述密封盒用于对控制机构进行防水。
8.如权利要求1所述的一种适用于调水渠道的多功能检测装置，其特征在于，所述控制机构包括控制器，所述控制器连接有信息存储器及无线传输器，所述控制器可接收检测机构传递的水质参数、摄像机构采集的图像信息及定位机构采集的位置信息，在信息存储器中进行存储，所述无线传输器用于将信息存储器中存储的信息传输给基站的信息处理系统。
9.如权利要求1所述的一种适用于调水渠道的多功能检测装置，其特征在于，所述外壳顶部设有柔性太阳能电池板，所述柔性太阳能电池板通过太阳能控制器与蓄电池连接，所述蓄电池与驱动机构、检测机构及定位机构连接，用于进行供电。
10.一种权利要求1-9任一项所述的适用于调水渠道的多功能检测装置的工作方法，其特征在于，设置驱动机构的工作频率，将外壳放置在调水渠道的水面上，外壳随水流向调水渠道的下游运动，运动过程中，定位机构采集位置信息，传输给控制机构，驱动机构按照一定时间间隔工作，将调水渠道内的水驱动进入水箱内，检测机构对水质进行检测，并将检测信息传输给控制机构进行存储，水箱内检测完成的水通过驱动机构排出至外壳外部，外壳底部的摄像机构采集调水渠道水面以下的图像，并将图像信息发送至控制机构进行存储，外壳运动至调水渠道设定位置后将其打捞，根据控制机构存储的水质信息的位置信息判断污染源的位置，根据控制机构内存储的图像信息和位置信息查看调水渠道衬砌板损毁情况。
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