CN111610300A - 一种雨天河道自动取样和远程监测装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雨天河道自动取样和远程监测装置及其工作方法，装置安装在河岸处，设有太阳能发电装置提供电能，装置内设PLC及物联网网关，可实时监测上传水位数据，管理员可通过物联网网关的远端用户窗口，实现对装置的参数设置、工作状态、数据传回查看，可根据实际情况在远端用户窗口设置三种工作模式，装置内设河水水质仪表探头（pH、溶解氧与浊度传感器），通过远程设置，需现场测定水质指标可直接自动检测传输至远端用户窗口。本发明的装置可实时监测河道水位，提高雨天时河道水位、水质数据收集的连续性、安全性和准备性，为实现水务数字化提供设备基础。

Description

一种雨天河道自动取样和远程监测装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及环保设备领域，特别是一种雨天河道自动取样和远程监测装置及其工作方法。

背景技术

随着经济的发展，城市的水资源受到污染，需要对城市河道内的河水进行取样检测，便于水资源污染的治理。

降雨时间发生时，现场对河道水质进行监测存在一定的滞后性，且费时费力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种雨天河道自动取样和远程监测装置及其工作方法，能够通过水泵直接抽取水样，减少额外消耗，将水抽到循环水箱中进行搅拌，减少检测误差。

本发明采用以下方案实现：一种雨天河道自动取样和远程监测装置，包括金属柜体、分别设置在所述金属柜体前后的前柜门和后柜门、设置在所述金属柜体上部的雨量监测装置、设置在所述金属柜体上部的太阳能发电板、设置在所述金属柜体上部的天线、设置在所述金属柜体内部的控制仓、设置在所述金属柜体内部的工作仓、设置在所述金属柜体内部的留样机构、两个设置在所述金属柜体下部的带刹车片的万向轮；所述控制仓与所述工作仓连接，用以获得工作仓测得的水质数据，并由所述控制仓进行数据分析和显示；所述控制仓与所述雨量监测装置连接，用以将24小时的所在位置的降雨信息发送至所述控制仓，得到河道水位变化；所述控制仓还与所述留样机构连接，用以根据河道水位变化运行留样机构进行留样。

进一步地，所述控制仓包括PLC控制器、物联网网关、蓄电池、第一纵向隔板A、第一横向隔板A、显示屏、玻璃观察窗、水质仪表处理器、第二纵向隔板B；所述第一纵向隔板A、第二纵向隔板B分别设置在所述第一横向隔板A的左右两侧，所述第一纵向隔板A上设置有物联网网关和PLC控制器，所述第一纵向隔板A、第二纵向隔板B之间设置有蓄电池和水质仪表处理器，所述第二纵向隔板B上设置有显示屏，所述玻璃观察窗设置在所述前仓门的上部；所述太阳能发电板与所述蓄电池连接，用以将太阳能转化成电能并存储在所述蓄电池中；所述蓄电池还分别与所述PLC控制器、所述物联网网关、所述显示屏、所述水质仪表处理器、所述雨量监测装置连接，用以提供电能；所述PLC控制器通过所述物联网网关与外部管理员进行通信，用以向管理员发送降雨量、河道水位、水质数据并接收管理员的控制指令；所述雨量监测装置与所述PLC控制器连接，用以将24小时的所在位置的降雨信息发送至PLC控制器；所述水质仪表处理器与PLC控制器连接，用以在接收到PLC控制器的指令后，处理计算出所述工作仓（水质分析探头）测得的水质数据，发送到PLC控制器；所述物联网网关模块与所述天线连接，用以依靠天线接入4G网络，实现数据收发；所述PLC控制器与显示屏连接，就地显示装置各部分工作状态、水质信息。

进一步地，所述工作仓包括第二横向隔板B、循环水箱、取水泵、设置在所述取水泵上的进水管、设置在所述循环水箱上方的挡盖、设置在挡盖下方的搅拌器和设置在循环水箱右侧壁的水质仪表探头；在所述循环水箱左上端设置有溢流口，在循环水箱上端一侧设置有进水口，循环水箱下端一侧设有出水口，出水口处设置排空水阀门和存样水阀门；在第二横向隔板B上表面设置有圆形孔，所述循环水箱设置在圆形孔内；所述蓄电池分别与所述取水泵、搅拌器、水质仪表探头连接，用以提供电能；所述排空水阀门和存样水阀门均与所述PLC控制器连接，并分别设置有排水管和存样水管；所述取水泵与循环水箱进水口之间设有水管，溢流口处设有溢流管、循环水箱出水口处设有水管；所述取水泵均与所述PLC控制器连接；所述搅拌器与所述PLC控制器连接，用以进行搅拌；所述水质仪表探头与所述水质仪表处理器连接；所述雨量监测装置监测到降雨发生后将监测信息发送到所述PLC控制器，所述PLC控制器结合河道水位变化，运行所述取水泵将河道水由进水口注入循环水箱，水箱液位到达溢流口后经由连接在溢流口的溢流管排回河道，保证循环水箱内为活水；所述水质仪表探头包括pH传感器、溶解氧传感器、浊度传感器，三个传感器分别进行河道水的PH值、溶解氧和浊度的检测，并将检测到相应河水现场水质信息即河道水的PH值、溶解氧和浊度信息传输给水质仪表处理器处理后反馈给PLC控制器；所述PLC控制器将水质信息(pH、溶解氧与浊度传感器)发送给管理员，管理员向PLC控制器发送指令是否自动保留样水以备复测，若保留，则PLC控制器将控制存样水阀门工作，将水箱内的水通过存样水管注入留样机构中；若不保留则不执行留样工作流程，河水通过排液管循环回到河道中。降雨结束后，PLC控制器将控制排空水阀门工作，将水箱排空，等待下次降雨发生再次工作。

进一步地，所述留样机构包括固定安装在所述柜体底部下表面的基座、设置在所述基座上部伺服电机、设置在所述基座上方的冷藏箱体、设置在所述冷藏箱体内的圆形转盘、所述转盘上表面倾斜，所述转盘均匀设置24个留样孔，所述留样孔配装有24个留样瓶，留样孔为直径10cm的竖向圆筒状，用以固定留样瓶，所述冷藏箱前侧设置箱门、所述冷藏箱下方设置制冷压缩机、所述冷藏箱下表面设置导流槽，所述冷藏箱前侧设置箱门，所述冷藏箱内的下表面一侧设有温度传感器；所述伺服电机与所述转盘连接；所述蓄电池分别与所述制冷压缩机和所述伺服电机连接，用以提供电能；所述PLC控制器分别与所述制冷压缩机和所述伺服电机连接；所述PLC控制器发出留样指令后，伺服电机运行带动转盘转动一次，伺服电机每转动一次带动转盘15度，将一个空留样瓶转动至留样水管即留样水管下方，留样水阀门开启30s，将样水注入留样瓶内，30s后留样水阀关闭，转盘再转动一次，将一个空留样瓶转动到留样管下方，等待下一次留样，此时PLC控制器控制压缩机工作保证冷藏箱内保持低温，保证样水不变质；若有水溢出，将通倾斜转盘表面流至导流槽内排出冷藏箱，只要冷藏箱内有样水，压缩机将保持开启，制冷压缩机启动，控制冷藏箱温度保持在4℃。

进一步地，所述留样瓶为定制宽口高硼硅玻璃瓶，直径9cm，容量为500mL或1000mL。

进一步地，所述雨量监测装置包括雨量监测探头和液位计，所述雨量监测探头和液位计均与所述PLC控制器连接；所述雨量监测探头感应到降雨量大于1mm\min，所述雨量监测探头向PLC控制器发送降雨量数据和降雨警报信息，同时，安装在河道里的液位计探测到河道水位变化情况，向PLC控制器发送水位数据，以此判断当前降雨对河道水位的影响程度。

本发明还提供一种雨天河道自动取样和远程监测装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1：所述雨量监测装置监测到降雨发生后，PLC控制器通过雨量监测探头监测到降雨量变化超过1mm\min，认为降雨发生；PLC控制器向管理员发送降雨发生信息，并控制运行取水泵将河道水由进水口注入水箱，同时启动搅拌器将水箱内的水搅拌均匀，降雨期间取水泵持续抽水，搅拌器持续搅拌，水箱液位到达溢流口后经由连接在溢流口的溢流管排回河道，保证水箱内为活水且液位恒定；

步骤S2：由水质仪表探头检测水箱内的河水，检测到的数据经由水质仪表处理器处理后发送给PLC控制器，PLC控制器将接收到的水质信息反馈给管理员，留样机构分自动留样和手动留样两种工作模式，管理员远程切换两种工作模式，管理员能够通过发送留样或排空的指令，来执行装置内水样的留样或排空操作；所述留样操作自动留样模式下，从水质仪表检测到第一组水质数据并发出后，PLC控制器将向留样机构发出留样一次指令；此后每完成一次水质数据传输便进行一次留样操作，直到降雨结束；手动模式下，管理员远程选择三种留样方式，定时模式、雨量模式、雨量水位模式；定时模式下，当降雨发生时，控制器控制留样机构完成一次留样，之后每5分钟留样一次，直至降雨停止；雨量模式下，当降雨发生时，检测到降雨量每增加1mm时，留样一次，直到降雨停止；雨量水位模式下，当降雨发生时，检测到降雨量和河道水位均增加1mm时，留样一次，直到降雨停止；所述留样指令执行后，PLC控制器将控制存样水阀门工作，将水箱内的水注入留样机构，水样在留样机构中进行保留以备复测；所述排空指令执行后，待降雨结束，PLC控制器将关闭取水泵，随后控制排空水阀门工作，将水箱排空，等待下次降雨发生再次工作。若使用者需要在装置自动启动的条件之外，就地对抽取水样进行水质检测，点击显示屏上的水质检测按钮，所述水质检测按钮开启后，启动搅拌器进行搅拌，同时启动水质仪表探头检测水质信息并传输给水质仪表处理器进行处理后反馈给PLC控制器，PLC控制器将得到的水质数据反馈至显示屏以便用户实时读取水质数据；

步骤S3：当PLC控制器发出留样指令后，伺服电机启动，运行带动转盘将一个空留样瓶转动至留样水管下方，存样水阀门开启30s，将水样注入留样瓶内，完成留样后，存样水阀关闭，转盘将一个空留样瓶转动到留样管下方，以备下一次的留样工作，若有水溢出，将通过倾斜转盘表面流至导流槽内排出冷藏箱，压缩机启动运行，使冷藏箱内保持低温，保证水样不变质。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的装置可实时监测河道水位，提高雨天时河道水位、水质数据收集的连续性、安全性和准备性，为实现水务数字化提供设备基础。

附图说明

图1为本发明实施例的装置结构图，其中1为控制仓，2为工作仓，3为留样机构，4为雨量监测装置，5为太阳能发电板，6为天线，7为前仓门，8为后仓门，9为万向轮，10为刹车片；1-1为PLC控制器，1-2为物联网网关，1-3为蓄电池，1-4为第一纵向隔板A，1-5为第一横向隔板A，1-6为显示屏，1-7为玻璃观察窗，1-8为水质仪表处理器，1-9为第二纵向隔板B，2-1为第二横向隔板B，2-2为循环水箱，2-3为取水泵，2-4为进水管，2-5为挡盖，2-6为搅拌器，2-7为水质仪表探头，2-8为排空水阀门，2-9为存样水阀门，2-10为排水管，2-11为溢流口；3-1为基座，3-2为伺服电机，3-3为冷藏箱体，3-4为转盘，3-5为留样瓶，3-6为冷藏箱门，3-7为压缩机，3-8为导流槽,3-9为温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

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。

如图1所示，本实施例提供一种雨天河道自动取样和远程监测装置，包括金属柜体、分别设置在所述金属柜体前后的前仓门7和后仓门8、设置在所述金属柜体上部的雨量监测装置4、设置在所述金属柜体上部的太阳能发电板5、设置在所述金属柜体上部的天线6、设置在所述金属柜体内部的控制仓1、设置在所述金属柜体内部的工作仓2、设置在所述金属柜体内部的留样机构3、两个设置在所述金属柜体下部的带刹车片的万向轮7；所述控制仓1与所述工作仓2连接，用以获得工作仓2测得的水质数据，并由所述控制仓1进行数据分析和显示；所述控制仓1与所述雨量监测装置4连接，用以将24小时的所在位置的降雨信息发送至所述控制仓1，得到河道水位变化；所述控制仓1还与所述留样机构3连接，用以根据河道水位变化运行留样机构3进行留样。

在本实施例中，所述控制仓1包括PLC控制器1-1、物联网网关1-2、蓄电池1-3、第一纵向隔板A1-4、第一横向隔板A1-5、显示屏1-6、玻璃观察窗1-7、水质仪表处理器1-8、第二纵向隔板B1-9；所述第一纵向隔板A1-4、第二纵向隔板B1-9分别设置在所述第一横向隔板A1-5的左右两侧，所述第一纵向隔板A1-4上设置有物联网网关1-2和PLC控制器1-1，所述第一纵向隔板A1-4、第二纵向隔板B1-9之间设置有蓄电池1-3和水质仪表处理器1-8，所述第二纵向隔板B1-9上设置有显示屏1-6，所述玻璃观察窗1-7设置在所述前仓门7的上部；所述太阳能发电板5与所述蓄电池1-3连接，用以将太阳能转化成电能并存储在所述蓄电池1-3中；所述蓄电池1-3还分别与所述PLC控制器1-1、所述物联网网关1-2、所述显示屏1-6、所述水质仪表处理器1-8、所述雨量监测装置4连接，用以提供电能；所述PLC控制器1-1通过所述物联网网关1-2与外部管理员进行通信，用以向管理员发送降雨量、河道水位、水质数据并接收管理员的控制指令；所述雨量监测装置4与所述PLC控制器1-1连接，用以将24小时的所在位置的降雨信息发送至PLC控制器1-1；所述水质仪表处理器1-8与PLC控制器1-1连接，用以在接收到PLC控制器1-1的指令后，处理计算出所述工作仓2（水质分析探头）测得的水质数据，发送到PLC控制器1-1；所述物联网网关1-2模块与所述天线6连接，用以依靠天线6接入4G网络，实现数据收发；所述PLC控制器1-1与显示屏1-6连接，就地显示装置各部分工作状态、水质信息。

在本实施例中，所述工作仓2包括第二横向隔板B2-1、循环水箱2-2、取水泵2-3、设置在所述取水泵2-3上的进水管2-4、设置在所述循环水箱2-2上方的挡盖2-5、设置在挡盖2-5下方的搅拌器2-6和设置在循环水箱2-2右侧壁的水质仪表探头2-7；在所述循环水箱2-2左上端设置有溢流口2-11，在循环水箱2-2上端一侧设置有进水口，循环水箱2-2下端一侧设有出水口，出水口处设置排空水阀门2-8和存样水阀门2-9；在第二横向隔板B2-1上表面设置有圆形孔，所述循环水箱2-2设置在圆形孔内；所述蓄电池1-3分别与所述取水泵2-3、搅拌器2-6、水质仪表探头2-7连接，用以提供电能；所述排空水阀门2-8和存样水阀门2-9均与所述PLC控制器1-1连接，并分别设置有排水管2-10和存样水管；所述取水泵2-3与循环水箱2-2进水口之间设有水管，溢流口2-11处设有溢流管、循环水箱2-2出水口处设有水管；所述取水泵2-3均与所述PLC控制器1-1连接；所述搅拌器2-6与所述PLC控制器1-1连接，用以进行搅拌；所述水质仪表探头2-7与所述水质仪表处理器1-8连接；所述雨量监测装置4监测到降雨发生后将监测信息发送到所述PLC控制器1-1，所述PLC控制器1-1结合河道水位变化，运行所述取水泵2-3将河道水由进水口注入循环水箱2-2，水箱液位到达溢流口2-11后经由连接在溢流口2-11的溢流管排回河道，保证循环水箱2-2内为活水；所述水质仪表探头2-7包括pH传感器、溶解氧传感器、浊度传感器，三个传感器分别进行河道水的PH值、溶解氧和浊度的检测，并将检测到相应河水现场水质信息即河道水的PH值、溶解氧和浊度信息传输给水质仪表处理器1-8处理后反馈给PLC控制器1-1；所述PLC控制器1-1将水质信息(pH、溶解氧与浊度传感器)发送给管理员，管理员向PLC控制器1-1发送指令是否自动保留样水以备复测，若保留，则PLC控制器1-1将控制存样水阀门2-9工作，将水箱内的水通过存样水管注入留样机构3中；若不保留则不执行留样工作流程，河水通过排液管循环回到河道中；降雨结束后，PLC控制器1-1将控制排空水阀门2-8工作，将水箱排空，等待下次降雨发生再次工作。

在本实施例中，所述留样机构3包括固定安装在所述柜体底部下表面的基座3-1、设置在所述基座3-1上部伺服电机3-2、设置在所述基座3-1上方的冷藏箱体3-3、设置在所述冷藏箱体3-3内的圆形转盘3-4、所述转盘3-4上表面倾斜，所述转盘3-4均匀设置24个留样孔，所述留样孔配装有24个留样瓶3-5，留样孔为直径10cm的竖向圆筒状，用以固定留样瓶3-5，所述冷藏箱前侧设置箱门、所述冷藏箱下方设置制冷压缩机3-7、所述冷藏箱下表面设置导流槽3-8，所述冷藏箱前侧设置箱门，所述冷藏箱内的下表面一侧设有温度传感器3-9；所述伺服电机与所述转盘连接；所述蓄电池1-3分别与所述制冷压缩机3-7和所述伺服电机3-2连接，用以提供电能；所述PLC控制器1-1分别与所述制冷压缩机3-7和所述伺服电机3-2连接；所述PLC控制器1-1发出留样指令后，伺服电机3-2运行带动转盘3-4转动一次，伺服电机3-2每转动一次带动转盘3-415度，将一个空留样瓶3-5转动至留样水管即留样水管下方，留样水阀门开启30s，将样水注入留样瓶3-5内，30s后留样水阀关闭，转盘3-4再转动一次，将一个空留样瓶3-5转动到留样管下方，等待下一次留样，此时PLC控制器1-1控制压缩机3-7工作保证冷藏箱内保持低温，保证样水不变质；若有水溢出，将通倾斜转盘3-4表面流至导流槽3-8内排出冷藏箱，只要冷藏箱内有样水，压缩机3-7将保持开启，制冷压缩机3-7启动，控制冷藏箱温度保持在4℃。

在本实施例中，所述留样瓶3-5为定制宽口高硼硅玻璃瓶，直径9cm，容量为500mL或1000mL。

在本实施例中，所述雨量监测装置包括雨量监测探头和液位计，所述雨量监测探头和液位计均与所述PLC控制器连接；所述雨量监测探头感应到降雨量大于1mm\min，所述雨量监测探头向PLC控制器发送降雨量数据和降雨警报信息，同时，安装在河道里的液位计探测到河道水位变化情况，向PLC控制器发送水位数据，以此判断当前降雨对河道水位的影响程度。

较佳的，本实施例还提供一种雨天河道自动取样和远程监测装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1：所述雨量监测装置4监测到降雨发生后，PLC控制器1-1通过雨量监测探头监测到降雨量变化超过1mm\min，认为降雨发生；PLC控制器1-1向管理员发送降雨发生信息，并控制运行取水泵2-3将河道水由进水口注入循环水箱2-2，同时启动搅拌器2-6将循环水箱2-2内的水搅拌均匀，降雨期间取水泵2-3持续抽水，搅拌器2-6持续搅拌，循环水箱2-2液位到达溢流口2-11后经由连接在溢流口2-11的溢流管排回河道，保证水箱内为活水且液位恒定；

步骤S2：由水质仪表探头2-7检测水箱内的河水，检测到的数据经由水质仪表处理器1-8处理后发送给PLC控制器1-1，PLC控制器1-1将接收到的水质信息反馈给管理员，留样机构3分自动留样和手动留样两种工作模式，管理员远程切换两种工作模式，管理员可以通过发送留样或排空的指令，来执行装置内水样的留样或排空操作。所述留样操作自动留样模式下，从水质仪表检测到第一组水质数据并发出后，PLC控制器1-1将向留样机构3发出留样一次指令；此后每完成一次水质数据传输便进行一次留样操作，直到降雨结束；手动模式下，管理员可远程选择三种留样方式，定时模式、雨量模式、雨量水位模式；定时模式下，当降雨发生时，控制器控制留样机构3完成一次留样，之后每5分钟留样一次，直至降雨停止；雨量模式下，当降雨发生时，检测到降雨量每增加1mm时，留样一次，直到降雨停止；雨量水位模式下，当降雨发生时，检测到降雨量和河道水位均增加1mm时，留样一次，直到降雨停止；所述留样指令执行后， PLC控制器1-1将控制存样水阀门2-9工作，将水箱内的水注入留样机构3，水样在留样机构3中进行保留以备复测；所述排空指令执行后，待降雨结束，PLC控制器1-1将关闭取水泵2-3，随后控制排空水阀门2-8工作，将水箱排空，等待下次降雨发生再次工作。若使用者需要在装置自动启动的条件之外，就地对抽取水样进行水质检测，可点击显示屏1-6上的水质检测按钮，所述水质检测按钮开启后，装置启动搅拌器2-6进行搅拌，同时启动水质仪表探头2-7检测水质信息并传输给水质仪表处理器1-8进行处理后反馈给PLC控制器1-1，PLC控制器1-1将得到的水质数据反馈至显示屏1-6以便用户实时读取水质数据。

步骤S3：当PLC控制器1-1发出留样指令后，伺服电机3-2启动，运行带动转盘3-4将一个空留样瓶3-5转动至留样水管下方，存样水阀门2-9开启30s，将水样注入留样瓶3-5内，完成留样后，存样水阀关闭，转盘3-4将一个空留样瓶3-5转动到留样管下方，以备下一次的留样工作，若有水溢出，将通过倾斜转盘3-4表面流至导流槽3-8内排出冷藏箱，压缩机3-7启动运行，使冷藏箱内保持低温，保证水样不变质。若使用者需要就地即时的对水样进行留样，可通过点击显示屏1-6上的留样按钮，完成装置的留样操作，所述留样按钮开启后，装置启动伺服电机3-2，转盘3-4转动留样瓶3-5至留样水管下方以待存样，随后存样水阀门2-9开启30s，水样装入留样瓶3-5后，存样水阀门2-9关闭，冷藏箱制冷压缩机3-7启动，保证冷藏箱体3-3内的温度。

在本实施例中，所述雨量监测装置4监测到降雨发生后，PLC控制器1-1通过雨量监测装置4监测到降雨量变化超过1mm\min，认为降雨发生；所述液位计监测到河道水位上涨，PLC控制器1-1通过液位计监测到水位上涨变化超过1mm\min，认为降雨发生；当上述两种方式中一种被触发，PLC控制器1-1向管理员发送降雨发生信息，并控制运行取水泵2-3将河道水由进水口注入水箱，同时启动搅拌器2-6将水箱内的水搅拌均匀，降雨期间取水泵2-3持续抽水，搅拌器2-6持续搅拌，水箱液位到达溢流口2-11后经由连接在溢流口2-11的溢流管排回河道，保证水箱内为活水且液位恒定。

取水泵2-3开启1min后，PLC控制器1-1向水质仪表处理器1-8发送工作指令，水质仪表探头2-7检测到水质信息，传输给水质仪表处理器1-8处理后反馈给PLC控制器1-1；所述PLC控制器1-1将水质信息显示在装置显示屏1-6上，并同时发送给管理员，管理员可以通过发送留样或排空的指令，来执行装置内水样的留样或排空操作；所述留样操作分自动留样和手动留样两种工作模式，管理员可根据实际情况进行选择，自动留样模式下，从水质仪表检测到第一组水质数据并发出后，PLC控制器1-1将向留样机构3发出留样一次指令，此后每完成一次水质数据传输便进行一次留样操作，直到降雨结束；手动留样模式下，在管理员发送留样指令后，可远程切换三种工作模式，定时模式、雨量模式、雨量水位模式；定时模式下，当降雨发生时，控制器控制留样机构3完成一次留样，之后每5分钟留样一次，直至降雨停止；雨量模式下，当降雨发生时，检测到降雨量每增加1mm时，留样一次，直到降雨停止；雨量水位模式下，当降雨发生时，检测到降雨量和河道水位均增加1mm时，留样一次，直到降雨停止；所述留样指令执行后， PLC控制器1-1将控制存样水阀门2-9工作，将水箱内的水注入留样机构3，水样在留样机构3中进行保留以备复测；所述排空指令执行后，待降雨结束，PLC控制器1-1将关闭取水泵2-3，随后控制排空水阀门2-8工作，将水箱排空，等待下次降雨发生再次工作。

水质检测装置的取样：

将本发明装置移动到需要检测水质的河道一侧，万向轮9可以方便装置移动，锁紧刹车片10能够固定装置，防止其移动，将该装置的进水管2-4放入河道中，通过雨量监测装置4收集降雨信息并反馈至PLC控制器1-1，PLC控制器1-1进行采样控制，启动取水泵2-3将河道水由进水口注入水箱，水箱液位到达溢流口2-11后经由设置在溢流口2-11的溢流管排回河道，确保水箱内为活水。

较佳的，在本实施例中，所述物联网网关1-2采用4G网络与以太网建立通信，可实现数据的双向交互；所述PLC控制器1-1与物联网网关1-2建立通信，通过物联网网关1-2实现装置向管理员发送降雨量、河道水位、水质数据、接收管理员控制指令；所述PLC控制器1-1负责控制所述取水泵2-3启停、搅拌器2-6启停、排空阀门开关、存样阀门开关、伺服电机3-2完成抽水、水质检测、样水保留工作步骤；所述雨量监测探头与PLC控制器1-1通信，将24小时的所在位置的降雨信息发送至PLC控制器1-1；所述水质仪表处理器1-8与PLC控制器1-1通信，在接收到PLC控制器1-1的指令后，处理计算出所述水质分析探头测得的水质数据，发送到PLC控制器1-1；所述PLC控制器1-1与显示屏1-6连接，就地显示装置各部分工作状态、水质信息。

较佳的，在本实施例中，所述太阳能发电装置由太阳能发电板5与太阳能发电装置蓄电池1-3组成，太阳能发电板5与蓄电池1-3连接，所述太阳能发电板5通过吸收太阳光后将能量传输至太阳能发电装置蓄电池1-3进行电源的利用与储存，所述太阳能发电装置蓄电池1-3与装置的控制机构、水样检测机构以及留样机构3的所有用电装置以及雨量监测探头相连接，为各模块的运行提供能源，实现取样器晴天自动储存低碳能源。

较佳的，在本实施例中，所述显示屏1-6与PLC控制器1-1连接，通过显示屏1-6与PLC控制器1-1建立通信，实现利用PLC控制器1-1完成取水泵2-3启停、搅拌器2-6启停、排空阀门开关、存样阀门开关、伺服电机3-2完成抽水、水质检测、样水保留工作步骤，所述显示屏1-6上设有取样、水质检测、留样、排空操作按钮，所述取样按钮开启后，装置将启动取水泵2-3进行水样的抽取，所述水质检测按钮开启后，装置启动搅拌器2-6进行搅拌，同时启动水质仪表探头2-7检测水质信息并传输给水质仪表处理器1-8进行处理后反馈给PLC控制器1-1，PLC控制器1-1将得到的水质数据反馈至显示屏1-6以便用户实时读取水质数据，所述留样按钮开启后，装置启动伺服电机3-2，转盘3-4转动留样瓶3-5至留样水管下方以待存样，随后存样水阀门2-9开启30s，水样装入留样瓶3-5后，存样水阀门2-9关闭，冷藏箱制冷压缩机3-7启动，保证冷藏箱体3-3内的温度，所述排空按钮开启后，装置关闭取水泵2-3，同时打开排空水阀门2-8，将水箱内的水排空。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种雨天河道自动取样和远程监测装置，其特征在于：包括金属柜体、分别设置在所述金属柜体前后的前仓门和后仓门、设置在所述金属柜体上部的雨量监测装置、设置在所述金属柜体上部的太阳能发电板、设置在所述金属柜体上部的天线、设置在所述金属柜体内部的控制仓、设置在所述金属柜体内部的工作仓、设置在所述金属柜体内部的留样机构、两个设置在所述金属柜体下部的带刹车片的万向轮；所述控制仓与所述工作仓连接，用以获得工作仓测得的水质数据，并由所述控制仓进行数据分析和显示；所述控制仓与所述雨量监测装置连接，用以将24小时的所在位置的降雨信息发送至所述控制仓，得到河道水位变化；所述控制仓还与所述留样机构连接，用以根据河道水位变化运行留样机构进行留样。

2.一种雨天河道自动取样和远程监测装置，其特征在于：所述控制仓包括PLC控制器、物联网网关、蓄电池、第一纵向隔板A、第一横向隔板A、显示屏、玻璃观察窗、水质仪表处理器、第二纵向隔板B；所述第一纵向隔板A、第二纵向隔板B分别设置在所述第一横向隔板A的左右两侧，所述第一纵向隔板A上设置有物联网网关和PLC控制器，所述第一纵向隔板A、第二纵向隔板B之间设置有蓄电池和水质仪表处理器，所述第二纵向隔板B上设置有显示屏，所述玻璃观察窗设置在所述前仓门的上部；所述太阳能发电板与所述蓄电池连接，用以将太阳能转化成电能并存储在所述蓄电池中；所述蓄电池还分别与所述PLC控制器、所述物联网网关、所述显示屏、所述水质仪表处理器、所述雨量监测装置连接，用以提供电能；所述PLC控制器通过所述物联网网关与外部管理员进行通信，用以向管理员发送降雨量、河道水位、水质数据并接收管理员的控制指令；所述雨量监测装置与所述PLC控制器连接，用以将24小时的所在位置的降雨信息发送至PLC控制器；所述水质仪表处理器与PLC控制器连接，用以在接收到PLC控制器的指令后，处理计算出所述工作仓测得的水质数据，发送到PLC控制器；所述物联网网关模块与所述天线连接，用以依靠天线接入4G网络，实现数据收发；所述PLC控制器与显示屏连接，就地显示装置各部分工作状态、水质信息。

3.根据权利要求2所述的一种雨天河道自动取样和远程监测装置，其特征在于：所述工作仓包括第二横向隔板B、循环水箱、取水泵、设置在所述取水泵上的进水管、设置在所述循环水箱上方的挡盖、设置在挡盖下方的搅拌器和设置在循环水箱右侧壁的水质仪表探头；在所述循环水箱左上端设置有溢流口，在循环水箱上端一侧设置有进水口，循环水箱下端一侧设有出水口，出水口处设置排空水阀门和存样水阀门；在第二横向隔板B上表面设置有圆形孔，所述循环水箱设置在圆形孔内；所述蓄电池分别与所述取水泵、搅拌器、水质仪表探头连接，用以提供电能；所述排空水阀门和存样水阀门均与所述PLC控制器连接，并分别设置有排水管和存样水管；所述取水泵与循环水箱进水口之间设有水管，溢流口处设有溢流管、循环水箱出水口处设有水管；所述取水泵与所述PLC控制器连接；所述搅拌器与所述PLC控制器连接，用以进行搅拌；所述水质仪表探头与所述水质仪表处理器连接；所述雨量监测装置监测到降雨发生后将监测信息发送到所述PLC控制器，所述PLC控制器结合河道水位变化，运行所述取水泵将河道水由进水口注入循环水箱，水箱液位到达溢流口后经由连接在溢流口的溢流管排回河道，保证循环水箱内为活水；所述水质仪表探头包括pH传感器、溶解氧传感器、浊度传感器，三个传感器分别进行河道水的PH值、溶解氧和浊度的检测，并将检测到相应河水现场水质信息即河道水的PH值、溶解氧和浊度信息传输给水质仪表处理器处理后反馈给PLC控制器；所述PLC控制器将水质信息发送给管理员，管理员向PLC控制器发送指令是否自动保留样水以备复测，若保留，则PLC控制器将控制存样水阀门工作，将水箱内的水通过存样水管注入留样机构中；若不保留则不执行留样工作流程，河水通过排液管循环回到河道中；降雨结束后，PLC控制器将控制排空水阀门工作，将水箱排空，等待下次降雨发生再次工作。

4.根据权利要求3所述的一种雨天河道自动取样和远程监测装置，其特征在于：所述留样机构包括固定安装在所述柜体底部下表面的基座、设置在所述基座上部伺服电机、设置在所述基座上方的冷藏箱体、设置在所述冷藏箱体内的圆形转盘、所述转盘上表面倾斜，所述转盘均匀设置24个留样孔，所述留样孔配装有24个留样瓶，留样孔为直径10cm的竖向圆筒状，用以固定留样瓶，所述冷藏箱前侧设置箱门、所述冷藏箱下方设置制冷压缩机、所述冷藏箱下表面设置导流槽，所述冷藏箱前侧设置箱门，所述冷藏箱内的下表面一侧设有温度传感器；所述伺服电机与所述转盘连接；所述蓄电池分别与所述制冷压缩机和所述伺服电机连接，用以提供电能；所述PLC控制器分别与所述制冷压缩机和所述伺服电机连接；所述PLC控制器发出留样指令后，伺服电机运行带动转盘转动一次，伺服电机每转动一次带动转盘15度，将一个空留样瓶转动至留样水管即留样水管下方，留样水阀门开启30s，将样水注入留样瓶内，30s后留样水阀关闭，转盘再转动一次，将一个空留样瓶转动到留样管下方，等待下一次留样，此时PLC控制器控制压缩机工作保证冷藏箱内保持低温，保证样水不变质；若有水溢出，将通倾斜转盘表面流至导流槽内排出冷藏箱，只要冷藏箱内有样水，压缩机将保持开启，制冷压缩机启动，控制冷藏箱温度保持在4℃。

5.根据权利要求4所述的一种雨天河道自动取样和远程监测装置，其特征在于：所述留样瓶为定制宽口高硼硅玻璃瓶，直径9cm，容量为500mL或1000mL。

6.根据权利要求1所述的一种雨天河道自动取样和远程监测装置，其特征在于：所述雨量监测装置包括雨量监测探头和液位计，所述雨量监测探头和液位计均与所述PLC控制器连接；所述雨量监测探头感应到降雨量大于1mm\min，所述雨量监测探头向PLC控制器发送降雨量数据和降雨警报信息，同时，安装在河道里的液位计探测到河道水位变化情况，向PLC控制器发送水位数据，以此判断当前降雨对河道水位的影响程度。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种雨天河道自动取样和远程监测装置的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：所述雨量监测装置监测到降雨发生后，PLC控制器通过雨量监测探头监测到降雨量变化超过1mm\min，认为降雨发生；PLC控制器向管理员发送降雨发生信息，并控制运行取水泵将河道水由进水口注入循环水箱，同时启动搅拌器将循环水箱内的水搅拌均匀，降雨期间取水泵持续抽水，搅拌器持续搅拌，水箱液位到达溢流口后经由连接在溢流口的溢流管排回河道，保证水箱内为活水且液位恒定；

步骤S2：由水质仪表探头检测水箱内的河水，检测到的数据经由水质仪表处理器处理后发送给PLC控制器，PLC控制器将接收到的水质信息反馈给管理员，留样机构分自动留样和手动留样两种工作模式，管理员远程切换两种工作模式，管理员能够通过发送留样或排空的指令，来执行装置内水样的留样或排空操作；所述留样操作自动留样模式下，从水质仪表检测到第一组水质数据并发出后，PLC控制器将向留样机构发出留样一次指令；此后每完成一次水质数据传输便进行一次留样操作，直到降雨结束；手动模式下，管理员远程选择三种留样方式，定时模式、雨量模式、雨量水位模式；定时模式下，当降雨发生时，控制器控制留样机构完成一次留样，之后每5分钟留样一次，直至降雨停止；雨量模式下，当降雨发生时，检测到降雨量每增加1mm时，留样一次，直到降雨停止；雨量水位模式下，当降雨发生时，检测到降雨量和河道水位均增加1mm时，留样一次，直到降雨停止；所述留样指令执行后，PLC控制器将控制存样水阀门工作，将水箱内的水注入留样机构，水样在留样机构中进行保留以备复测；所述排空指令执行后，待降雨结束，PLC控制器将关闭取水泵，随后控制排空水阀门工作，将水箱排空，等待下次降雨发生再次工作;

若使用者需要在装置自动启动的条件之外，就地对抽取水样进行水质检测，点击显示屏上的水质检测按钮，所述水质检测按钮开启后，启动搅拌器进行搅拌，同时启动水质仪表探头检测水质信息并传输给水质仪表处理器进行处理后反馈给PLC控制器，PLC控制器将得到的水质数据反馈至显示屏以便用户实时读取水质数据；

步骤S3：当PLC控制器发出留样指令后，伺服电机启动，运行带动转盘将一个空留样瓶转动至留样水管下方，存样水阀门开启30s，将水样注入留样瓶内，完成留样后，存样水阀关闭，转盘将一个空留样瓶转动到留样管下方，以备下一次的留样工作，若有水溢出，将通过倾斜转盘表面流至导流槽内排出冷藏箱，压缩机启动运行，使冷藏箱内保持低温，保证水样不变质。

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