CN110865120A - 城市河道生态智能监测母站 - Google Patents

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武斌
杜晓晨
夏凯
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Abstract

本发明公开了一种城市河道生态智能监测母站，包括漂浮在水面的圆柱形浮体，光伏板电源组件，用于监测水质的传感器组和将该传感器组的监测数据传送给控制中心计算机的无线发射装置及控制装置，在圆柱形浮体的下面设置有防倾倒装置，所述防倾倒装置包括：四根固设在圆柱形浮体外周之下端前后左右的线缆，四根所述线缆均向下延伸汇聚于浮体的正下方并与球坠连接，在所述球坠与圆柱形浮体底面之间水平设有一个正方形平衡框，所述正方形平衡框的四个角分别与四根所述线缆固定连接，正方形平衡框的对角线尺寸大于圆柱形浮体的直径。本发明的城市河道生态智能监测母站，能够放大母站的倾斜度，通过球坠的反方向下拉，确保母站不倾倒且更平稳。

Description

城市河道生态智能监测母站
技术领域
本发明涉及城市河道生态智能监测装置，尤其是一种城市河道生态智能监测母站。
背景技术
随着国家经济的快速发展、城市化进程的不断加快，城市河道污染已成为影响城市环保的重要问题之一，河道生态环境的破坏会给城市发展带来很大的危害,也会给城市居民生活带来不利，居民的生活质量也会快速下降。实时有效地监测城市河道的生态状况，能够及时发现污染问题，为我们及时排除污物、修复河道提供重要数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种城市河道生态智能监测母站，能够放大母站的倾斜度，通过球坠的反方向下拉，确保母站不倾倒且更平稳。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种城市河道生态智能监测母站，包括漂浮在水面的圆柱形浮体，设置在圆柱形浮体上的支架，设置在支架上的光伏板电源组件，用于监测水质的传感器组和将该传感器组的监测数据传送给控制中心计算机的无线发射装置及控制装置，在圆柱形浮体的下面设置有防倾倒装置，所述防倾倒装置包括：四根固设在圆柱形浮体外周之下端前后左右的线缆，四根所述线缆均向下延伸汇聚于浮体的正下方并与球坠连接，在所述球坠与圆柱形浮体底面之间水平设有一个正方形平衡框，所述正方形平衡框的四个角分别与四根所述线缆固定连接，正方形平衡框的对角线尺寸大于圆柱形浮体的直径。
所述正方形平衡框的四个角设有用于卡紧线缆的线缆固定卡，在左后框撑上设有一个光源，在与左后框撑平行的右前框撑上设有一个对位CCD传感器，在右后框撑上对应设有多个邻位CCD传感器，在与右后框撑平行的左前框撑上对应设有多个声波发生器,所述光源、对位CCD传感器、邻位CCD传感器、声波发生器构成所述传感器组。
与现有技术相比本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，母站可以依靠浮力漂浮在水面，通过防倾倒装置，能够避免母站倾倒，尤其是对角线尺寸大于圆柱形浮体直径的正方形平衡框的设置，能够放大母站的倾斜度，通过球坠的反方向下拉，确保母站不倾倒且更平稳。
借用正方形平衡框，在左后框撑上设有一个光源，在与左后框撑平行的右前框撑上设有一个对位CCD传感器，在右后框撑上对应设有多个邻位CCD传感器，在与右后框撑平行的左前框撑上对应设有多个声波发生器，这种结构，在水下利用声波发生器激励水中污染物微粒振动，能够放大污染物微粒的检测效果，通过一个对位CCD传感器和多个邻位CCD传感器对照射染物微粒后的光线的数据采集，然后通过无线发射装置将传感器组的监测数据传送给控制中心计算机，可以方便快捷准确的监测出水的浊度，为我们及时排除污物、修复河道提供重要数据。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中正方形平衡框的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清晰，以下结合附图1至2，对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明的保护范围。
本发明是一种城市河道生态智能监测母站，包括漂浮在水面的圆柱形浮体1，设置在圆柱形浮体1上的支架，设置在支架上的光伏板电源组件2，用于监测水质的传感器组和将该传感器组的监测数据传送给控制中心计算机的无线发射装置3，及用于控制传感器组和无线发射装置3的控制装置，在圆柱形浮体1的下面设置有防倾倒装置，所述防倾倒装置包括：四根固设在圆柱形浮体1外周之下端前后左右的线缆4，四根所述线缆4均向下延伸汇聚于浮体1的正下方并与球坠5连接，在所述球坠5与圆柱形浮体1底面之间水平设有一个正方形平衡框6，所述正方形平衡框6的四个角分别与四根所述线缆4固定连接，正方形平衡框6的对角线尺寸大于圆柱形浮体1的直径。
作为优选，所述正方形平衡框6的四个角设有用于卡紧线缆4的线缆固定卡60，在左后框撑上设有一个激光光源63，在与左后框撑平行的右前框撑上设有一个对位CCD传感器64，在右后框撑上对应设有4个邻位CCD传感器62，在与右后框撑平行的左前框撑上对应设有4个声波发生器61,所述光源63、对位CCD传感器64、邻位CCD传感器62、声波发生器61构成所述传感器组。当然，在所述正方形平衡框6上还可以设置温度传感器，酸碱度传感器，并也通过无线发射装置将温度传感器和酸碱度传感器监测的数据传送给控制中心计算机进行分析。
邻位CCD传感器62，对位CCD传感器64，声波发生器61，激光光源63，温度传感器，酸碱度传感器，无线发射装置3均通过相应的导线与控制装置连接，光伏板电源组件2为上述元部件供电。
使用上述城市河道生态智能监测母站进行水体浊度监测的方法：
步骤一：纯水中光信号测量
将城市河道生态智能监测母站放入超纯水中，开启声波发生器(61)，在声波的激励下，超纯水中的颗粒产生相应的振动，这时再开启光源(63)产生激发光束，光束直射到对位CCD传感器(64)上，形成对位原始光学检测信号OPA1，四个邻位CCD传感器(62)形成原始光学检测信号OPA2、OPA3、OPA3、OPA4；
步骤二：待检测水体中光信号测量
将城市河道生态智能监测母放入待检测水体中，开启声波发生器(61)，在声波的激励下，待检测水体中的颗粒产生相应的振动，这是再开启光源(63)产生激发光束，光束直射到对位CCD传感器(64)上，形成对位原始光学检测信号OP1，四个邻位CCD传感器(62)形成原始光学检测信号OP2、OP3、OP3、OP4；
步骤三：浊度值计算
设定声波的驱动强度为TE，那么由于水中颗粒物的存在而引起的对位光学检测信号变化可以计算为：Sig1＝OPA1-OP1；由于水中颗粒物的存在而引起的侧位光学检测信号变化可以计算为：
Figure BDA0002293361900000041
定义光学检测信号与浊度时间的关系：Sig1＝φ×Sig×eNZW，其中，φ是检测系统参数，该参数定义为
Figure BDA0002293361900000042
表征的是漫反射信号相对于直射光信号的比例，反映了水中颗粒物的密度情况，N为调整常数，其取值范围为[8.9,13.5]，Z为浊度，W为浊度测量装置中光源(63)到对位CCD传感器(64)的距离，经过变换之后，浊度Z的表达式为：
Figure BDA0002293361900000043
作为优选，圆柱形浮体(1)上设置有支架，支架上设置有光伏板电源组件(2)，无线发射装置(3)及控制装置也设置在支架上。所述正方形平衡框(6)的四个角设有用于卡紧线缆(4)的线缆固定卡(60)。

Claims (2)

1.一种城市河道生态智能监测母站，包括漂浮在水面的圆柱形浮体(1)，设置在圆柱形浮体(1)上的支架，设置在支架上的光伏板电源组件(2)，用于监测水质的传感器组和将该传感器组的监测数据传送给控制中心计算机的无线发射装置(3)及控制装置，其特征在于：在圆柱形浮体(1)的下面设置有防倾倒装置，所述防倾倒装置包括：四根固设在圆柱形浮体(1)外周之下端前后左右的线缆(4)，四根所述线缆(4)均向下延伸汇聚于浮体(1)的正下方并与球坠(5)连接，在所述球坠(5)与圆柱形浮体(1)底面之间水平设有一个正方形平衡框(6)，所述正方形平衡框(6)的四个角分别与四根所述线缆(4)固定连接，正方形平衡框(6)的对角线尺寸大于圆柱形浮体(1)的直径。
2.根据权利要求1所述的城市河道生态智能监测母站，其特征在于：所述正方形平衡框(6)的四个角设有用于卡紧线缆(4)的线缆固定卡(60)，在左后框撑上设有一个光源(63)，在与左后框撑平行的右前框撑上设有一个对位CCD传感器(64)，在右后框撑上对应设有多个邻位CCD传感器(62)，在与右后框撑平行的左前框撑上对应设有多个声波发生器(61),所述光源(63)、对位CCD传感器(64)、邻位CCD传感器(62)、声波发生器(61)构成所述传感器组。
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