CN111983165A - 一种井下水质数据采集装置及方法 - Google Patents

一种井下水质数据采集装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种井下水质数据采集装置及方法，所述采集装置包括：水样采集箱、配重水箱、水质检测传感器组件、控制器、存储器；本发明利用配重水箱带动所述水样采集箱下降至预设水深位置，并在预设水深位置悬浮；利用水质检测传感器组件检测在预设水深位置时水样采集箱内的水样的水质数据，利用控制器将预设水深位置和所述水质数据进行组合，并将组合后的水质数据存储至所述存储器，实现不同水深的水质数据的精确采集。而且本发明利用水的浮力和重力在水中上下移动，无需另外的驱动装置，节约了成本，并提高了设备的可靠性。

Description

一种井下水质数据采集装置及方法
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，特别是涉及一种井下水质数据采集装置及方法。
背景技术
井下水质数据采集对煤矿井下水的处理有重要的作用，而现有的井下水质采集装置通常是人工手持仪器进行检测，对获得的检测数据在进行记录和分析，这种方法无法精确的实现不同深度的水质数据的获取。
发明内容
本发明的目的是提供一种井下水质数据采集装置及方法，以精确的实现不同深度的水质数据的获取。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种井下水质数据采集装置，所述采集装置包括：水样采集箱、配重水箱、水质检测传感器组件、控制器、存储器；
所述水样采集箱内设置有防水密封隔层，所述控制器和所述存储器均设置在所述防水秘密隔层的内部，所述水质检测传感器组件设置在所述防水密闭隔层的外部；
所述配重水箱设置在所述水样采集箱的下部，所述配重水箱用于带动所述水样采集箱下降至预设水深位置，并在预设水深位置悬浮；
所述水质检测传感器组件与所述控制器连接，所述控制器与所述存储器连接；
所述水质检测传感器组件用于检测在预设水深位置时，水样采集箱内的水样的水质数据，并将所述水质数据发送给所述控制器，所述控制器用于将预设水深位置和所述水质数据进行组合，并将组合后的水质数据存储至所述存储器。
可选的，所述配重水箱上设置有第一进水口、第一排水口，所述配重水箱内设置有第一排水泵，所述第一进水口设置有第一控制阀、所述第一排水口设置有第二控制阀；
所述第一排水泵的控制端、所述第一控制阀的控制端和所述第二控制阀的控制端均与所述控制器连接。
可选的，所述水样采集箱上设置有第二进水口、第二排水口，所述水样采集箱内设置有第二排水泵，所述第二进水口设置有第三控制阀、所述第二排水口设置有第四控制阀；
所述第二排水泵的控制端、所述第三控制阀的控制端和所述第四控制阀的控制端均与所述控制器连接。
可选的，所述水样采集箱的外部还设置有水深传感器、所述水样采集箱的内部设置有第一水位传感器，所述配重水箱内设置有第二水位传感器；所述水深传感器、所述第一水位传感器和所述第二水位传感器均与所述控制器连接。
可选的，所述水质检测传感器组件包括溶解氧传感器、PH值传感器和温度传感器。
可选的，所述水样采集箱的底部设置有多个水样存储箱，所述水样存储的上部设置进水阀门。
可选的，所述采集装置还包括无线传输模块和上位机；
所述控制器和所述上位机通过所述无线传输模块连接。
一种井下水质数据采集方法，所述采集方法包括如下步骤：
利用配重水箱将采集装置下降到预设水深位置；
利用水样采集箱采集预设水深位置的水样，并使采集装置在预设水深位置悬浮，利用水质检测传感器组件对水样进行检测，获得水质数据；
利用控制器将预设水深位置和所述水质数据进行组合，并将组合后的水质数据存储至存储器。
可选的，所述利用配重水箱将采集装置下降到预设水深位置，具体包括：
将所述配重水箱内灌满水，使采集装置的重力大于采集装置完全进入水中的浮力，使采集装置加速下降，并利用水深传感器获取采集装置的深度；
当采集装置的深度下降至距离预设水深位置为L的距离时，利用第一排水泵将配重水箱内的水排出至第一预设水位，使采集装置的重力小于采集装置完全进入水中的浮力，使采集装置减速下降至预设水深位置；其中，L为在采集装置的重力和浮力作用下使采集装置的速度减为0的距离。
可选的，所述利用水样采集箱采集预设水深位置的水样，并使采集装置在预设水深位置悬浮，利用水质检测传感器组件对水样进行检测，获得水质数据，具体包括：
在预设水深位置打开水样采集箱的第二进水口，在水样采集箱内灌入第二预设水位的水样；使采集装置的重力等于采集装置完全进入水中的浮力，采集装置在预设水深位置悬浮。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种井下水质数据采集装置及方法，所述采集装置包括：水样采集箱、配重水箱、水质检测传感器组件、控制器、存储器；本发明利用配重水箱带动所述水样采集箱下降至预设水深位置，并在预设水深位置悬浮；利用水质检测传感器组件检测在预设水深位置时水样采集箱内的水样的水质数据，利用控制器将预设水深位置和所述水质数据进行组合，并将组合后的水质数据存储至所述存储器，实现不同水深的水质数据的精确采集。而且本发明利用水的浮力和重力在水中上下移动，无需另外的驱动装置，节约了成本，并提高了设备的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种井下水质数据采集装置的结构图；
图2为本发明提供的一种井下水质数据采集装置的电路连接关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种井下水质数据采集装置及方法，以精确的实现不同深度的水质数据的获取。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和2所示，本发明提供一种井下水质数据采集装置，所述采集装置包括：水样采集箱1、配重水箱2、水质检测传感器组件3、控制器5、存储器6；所述水样采集箱内设置有防水密封隔层4，所述控制器5和所述存储器6均设置在所述防水秘密隔层4的内部，所述水质检测传感器组件3设置在所述防水密闭隔层4的外部；所述配重水箱2设置在所述水样采集箱1的下部，所述配重水箱2用于带动所述水样采集箱1下降至预设水深位置，并在预设水深位置悬浮；所述水质检测传感器组件3与所述控制器5连接，所述控制器5与所述存储器6连接；所述水质检测传感器组件3用于检测在预设水深位置时，水样采集箱1内的水样的水质数据，并将所述水质数据发送给所述控制器5，所述控制器5用于将预设水深位置和所述水质数据进行组合，并将组合后的水质数据存储至所述存储器6。
所述配重水箱上设置有第一进水口、第一排水口，所述配重水箱内设置有第一排水泵，所述第一进水口设置有第一控制阀、所述第一排水口设置有第二控制阀；所述第一排水泵的控制端、所述第一控制阀的控制端和所述第二控制阀的控制端均与所述控制器连接。所述水样采集箱上设置有第二进水口、第二排水口，所述水样采集箱内设置有第二排水泵，所述第二进水口设置有第三控制阀、所述第二排水口设置有第四控制阀；所述第二排水泵的控制端、所述第三控制阀的控制端和所述第四控制阀的控制端均与所述控制器连接。所述水样采集箱的外部还设置有水深传感器、所述水样采集箱的内部设置有第一水位传感器，所述配重水箱内设置有第二水位传感器；所述水深传感器、所述第一水位传感器和所述第二水位传感器均与所述控制器连接。
本发明的采集装置的工作过程为：将所述配重水箱内灌满水，使采集装置的重力大于采集装置完全进入水中的浮力，使采集装置加速下降。
利用水深传感器获取采集装置的深度，当采集装置的深度下降至距离预设水深位置为L的距离时，利用控制器控制第二控制阀打开第一排水口，并控制第一排水泵将配重水箱内的水排出，利用第一水位传感器检测配重水箱的水位，当配重水箱内的水排出至第一预设水位，控制第二控制阀关闭第一排水口，控制第一排水泵停止工作，使采集装置的重力小于采集装置完全进入水中的浮力，使采集装置减速下降至预设水深位置；其中，L为在采集装置的重力和浮力作用下使采集装置的速度减为0的距离。
在预设水深位置通过控制器控制第三控制阀打开水样采集箱的第二进水口，在水样采集箱内灌入水样。
利用第二水位传感器采集水样采集箱内的水位，当水样采集箱的水位达到第二预设水位时，通过控制器控制第三控制阀关闭水样采集箱的第二进水口，使采集装置的重力等于采集装置完全进入水中的浮力，采集装置在预设水深位置悬浮。
利用水质检测传感器组件3进行水质数据的采集。
采集完成后，如果需要进行下一个预设水深位置时，则利用控制器控制水样采集箱的第四控制阀打开水样采集箱的第二排水口，控制第二排水泵将水样采集箱内的水样排空，排空后控制第四控制阀关闭水样采集箱的第二排水口，控制第二排水泵停止排水；利用控制器控制配重水箱内的第一控制阀打开配重水箱的第一进水口，使配重水箱内灌满水，使采集装置下降，进行下一个预设水深位置的采集。
当采集完成后，无需进行下一个预设水深位置的采集，则排空水样采集水箱和配重水箱内的水，使采集装置浮出水面。
本发明的所述水质检测传感器组件3包括但不限于溶解氧传感器、PH值传感器和温度传感器。本发明的水样采集箱的底部设置有多个水样存储箱，所述水样存储的上部设置进水阀门。以获取不同水深位置的水样，供进一步的分析和研究。本发明的所述采集装置还包括无线传输模块和上位机；所述控制器和所述上位机通过所述无线传输模块连接，以实现采集的数据的实时上传。
一种井下水质数据采集方法，所述采集方法包括如下步骤：
利用配重水箱将采集装置下降到预设水深位置。
所述利用配重水箱将采集装置下降到预设水深位置，具体包括：将所述配重水箱内灌满水，使采集装置的重力大于采集装置完全进入水中的浮力，使采集装置加速下降，并利用水深传感器获取采集装置的深度；当采集装置的深度下降至距离预设水深位置为L的距离时，利用第一排水泵将配重水箱内的水排出至第一预设水位，使采集装置的重力小于采集装置完全进入水中的浮力，使采集装置减速下降至预设水深位置；其中，L为在采集装置的重力和浮力作用下使采集装置的速度减为0的距离。
利用水样采集箱采集预设水深位置的水样，并使采集装置在预设水深位置悬浮，利用水质检测传感器组件对水样进行检测，获得水质数据。
所述利用水样采集箱采集预设水深位置的水样，并使采集装置在预设水深位置悬浮，利用水质检测传感器组件对水样进行检测，获得水质数据，具体包括：在预设水深位置打开水样采集箱的第二进水口，在水样采集箱内灌入第二预设水位的水样；使采集装置的重力等于采集装置完全进入水中的浮力，采集装置在预设水深位置悬浮。
利用控制器将预设水深位置和所述水质数据进行组合，并将组合后的水质数据存储至存储器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种井下水质数据采集装置及方法，所述采集装置包括：水样采集箱、配重水箱、水质检测传感器组件、控制器、存储器；本发明利用配重水箱带动所述水样采集箱下降至预设水深位置，并在预设水深位置悬浮；利用水质检测传感器组件检测在预设水深位置时水样采集箱内的水样的水质数据，利用控制器将预设水深位置和所述水质数据进行组合，并将组合后的水质数据存储至所述存储器，实现不同水深的水质数据的精确采集。而且本发明利用水的浮力和重力在水中上下移动，无需另外的驱动装置，节约了成本，并提高了设备的可靠性。
本说明书中等效实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，等效实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种井下水质数据采集装置，其特征在于，所述采集装置包括：水样采集箱、配重水箱、水质检测传感器组件、控制器和存储器；
所述水样采集箱内设置有防水密封隔层，所述控制器和所述存储器均设置在所述防水秘密隔层的内部，所述水质检测传感器组件设置在所述防水密闭隔层的外部；
所述配重水箱设置在所述水样采集箱的下部，所述配重水箱用于带动所述水样采集箱下降至预设水深位置，并在预设水深位置悬浮；
所述水质检测传感器组件与所述控制器连接，所述控制器与所述存储器连接；
所述水质检测传感器组件用于检测在预设水深位置时水样采集箱内的水样的水质数据，并将所述水质数据发送给所述控制器，所述控制器用于将预设水深位置和所述水质数据进行组合，并将组合后的水质数据存储至所述存储器。
2.根据权利要求1所述的井下水质数据采集装置，其特征在于，所述配重水箱上设置有第一进水口和第一排水口，所述配重水箱内设置有第一排水泵，所述第一进水口设置有第一控制阀，所述第一排水口设置有第二控制阀；
所述第一排水泵的控制端、所述第一控制阀的控制端和所述第二控制阀的控制端均与所述控制器连接。
3.根据权利要求1所述的井下水质数据采集装置，其特征在于，所述水样采集箱上设置有第二进水口和第二排水口，所述水样采集箱内设置有第二排水泵，所述第二进水口设置有第三控制阀，所述第二排水口设置有第四控制阀；
所述第二排水泵的控制端、所述第三控制阀的控制端和所述第四控制阀的控制端均与所述控制器连接。
4.根据权利要求1所述的井下水质数据采集装置，其特征在于，所述水样采集箱的外部还设置有水深传感器，所述水样采集箱的内部设置有第一水位传感器，所述配重水箱内设置有第二水位传感器；所述水深传感器、所述第一水位传感器和所述第二水位传感器均与所述控制器连接。
5.根据权利要求1所述的井下水质数据采集装置，其特征在于，所述水质检测传感器组件包括溶解氧传感器、PH值传感器和温度传感器。
6.根据权利要求1所述的井下水质数据采集装置，其特征在于，所述水样采集箱的底部设置有多个水样存储箱，所述水样存储箱的上部设置进水阀门。
7.根据权利要求1所述的井下水质数据采集装置，其特征在于，所述采集装置还包括无线传输模块和上位机；
所述控制器和所述上位机通过所述无线传输模块连接。
8.一种井下水质数据采集方法，其特征在于，所述采集方法应用于权利要求1-7任一项所述的采集装置，所述采集方法包括如下步骤：
利用配重水箱将采集装置下降到预设水深位置；
利用水样采集箱采集预设水深位置的水样，并使采集装置在预设水深位置悬浮，利用水质检测传感器组件对水样进行检测，获得水质数据；
利用控制器将预设水深位置和所述水质数据进行组合，并将组合后的水质数据存储至存储器。
9.根据权利要求8所述的井下水质数据采集方法，其特征在于，所述利用配重水箱将采集装置下降到预设水深位置，具体包括：
将所述配重水箱内灌满水，使采集装置的重力大于采集装置完全进入水中的浮力，使采集装置加速下降，并利用水深传感器获取采集装置的深度；
当采集装置的深度下降至距离预设水深位置为L的距离时，利用第一排水泵将配重水箱内的水排出至第一预设水位，使采集装置的重力小于采集装置完全进入水中的浮力，使采集装置减速下降至预设水深位置；其中，L为在采集装置的重力和浮力作用下使采集装置的速度减为0的距离。
10.根据权利要求8所述的井下水质数据采集方法，其特征在于，所述利用水样采集箱采集预设水深位置的水样，并使采集装置在预设水深位置悬浮，利用水质检测传感器组件对水样进行检测，获得水质数据，具体包括：
在预设水深位置打开水样采集箱的第二进水口，在水样采集箱内灌入第二预设水位的水样；使采集装置的重力等于采集装置完全进入水中的浮力，采集装置在预设水深位置悬浮。
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