CN111999122A - 一种基于物联网的水环境现状监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的水环境现状监测装置，包括收集装置和采样机构，所述采样机构包括机箱及其底部固定连接的保护管，本发明涉及水环境监测技术领域。该基于物联网的水环境现状监测装置，通过在保护管内上方设置防水灯座，下方设置多组光强传感器，且多组光强传感器错位分布，可分别对灯珠发出的光进行检测，进而检测水下不同深度的光强，可判断水质的透明度，同时设置多根取样管还可从不同水深进行抽样检测，而将抽样和光强检测组件均放在保护管内，外部再套上外管实现保护管的封闭和打开，在检测完后可抽出保护管内水样，还可进行清洗，进而保持了其内的洁净，避免有杂质藻类附着而影响检测精度，使用方便。

Description

一种基于物联网的水环境现状监测装置

技术领域

本发明涉及水环境监测技术领域，具体为一种基于物联网的水环境现状监测装置。

背景技术

水环境监测是以水环境为对象，运用物理的、化学的及生物的技术手段，对其中的污染物及其有关的组成成分进行定性、定量和系统的综合分析，以探究水环境质量的变化规律及其影响因素。水环境监测是为水环境管理提供可靠的基础数据，并为治理措施的效果评价提供科学依据。为了使监测数据能准确反映水环境的质量现况，预测水环境污染发展趋势，要求水环境监测数据应具有代表性、准确性、精密性、平行性、重复性、完整性及可比性。

现有的一些自然湖泊中水污染问题较为严重，因此需要定期对水质进行抽样检测，目前最简单的检测方式就是在监测点位的不同水深处用管道抽取或采水器采集水样带回实验室进行化验，以测定其化学和生物指标，对于水质的常规物理指标常需要现场测定。透明度能够反映湖水的清澈程度，是衡量水质优劣、评价湖泊富营养化的一个重要物理指标，检测人员在测量水体透明度时常将透明度盘下放至水体内，直至用肉眼刚好看不见透明度盘的正面白色区域时，透明度盘与水面之间的距离即为水体透明度。但整个观测过程全程人工化操作，费事费力，测试结果参差不齐，局限性较大，还容易受时间、天气、光线强度、水体周围环境光线的散射等测试环境影响。为此，有人研制了一些长期放置在水面的检测设备以便于随时检测，此类设备上搭载抽样管和光强检测装置，用于抽取不同深度的水样和检测水体透明度，使监测过程操作简单，透明度检测精度高，但这些装置通常是暴露设置在水中，在长期浸泡过程中，会因微生物和杂质的附着而影响取样和检测装置的准确性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网的水环境现状监测装置，解决了目前一些长期放置在水面的检测设备搭载的抽样管和光强检测装置暴露设置在水中，在长期浸泡过程中，会因微生物和杂质的附着而影响取样和检测装置的准确性的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于物联网的水环境现状监测装置，包括收集装置和采样机构，所述采样机构包括机箱及其底部固定连接的保护管，且机箱侧面的底部固定连接有气囊，所述机箱底部的中心且位于保护管的内部贯穿有与保护管内表面底端留有间距的硬质管，所述硬质管的表面且位于保护管内腔的顶端固定连接有防水灯座，且防水灯座的底部固定连接有多个灯珠，所述硬质管的表面且位于灯珠的正下方固定连接有安装板，且安装板的顶部固定连接有光强传感器。

所述硬质管的内部设置有多根取样管，多根所述取样管的底端分别贯穿硬质管位于多个光强传感器上方的位置，所述保护管的右侧且位于安装板的上方开设有内进水孔，所述保护管的外部套设有外管，且外管的表面开设有与内进水孔相对应的外进水孔，所述外管的内表面且与外进水孔同一水平面的位置胶合有密封垫，所述外管的顶端固定连接有大齿轮，所述机箱内腔的左下角固定连接有步进马达，所述机箱的底部且位于步进马达的正下方固定连接有密封盒，所述步进马达输出轴的底端依次贯穿机箱底部和密封盒且固定连接有与大齿轮相啮合的小齿轮。

优选的，所述机箱内部的中间固定连接有隔板，所述机箱的顶部固定连接有集水机构，所述集水机构包括通过支撑筒固定连接在机箱顶部的顶棚，且顶棚底部的边缘固定连接有集水盒，所述顶棚顶部的边缘设置有挡边，所述顶棚的顶部且位于集水盒进水口的顶部开设有漏水孔，所述集水盒的底部连通有导水管，所述导水管的底端贯穿机箱的顶部并延伸至隔板的上方。

优选的，所述机箱内腔的右下角固定连接有水泵，所述水泵的进水口连通有抽水管，所述抽水管的底端贯穿硬质管并延伸至保护管内腔的底端，所述水泵的出水口连通有出水管，所述出水管的顶端依次贯穿隔板和机箱的顶部并延伸至机箱的上方。

优选的，所述隔板的底部连通有电磁阀，且电磁阀的底部连通有清洗管，所述清洗管的底端贯穿机箱的底部并延伸至防水灯座的上方，所述防水灯座顶部的边缘固定连接有溢水筒。

优选的，所述机箱的左侧从上到下依次贯穿有取样管套管和导线管，且导线管和取样管套管的底端均贯穿隔板，所述取样管套管的底端通过胶套与硬质管的顶端连通，且取样管套管套设在取样管的外部，所述导线管的内部贯穿有防水灯座、光强传感器、电磁阀、水泵和步进马达的电源线。

优选的，所述支撑筒的内部固定连接有蓄电池，所述蓄电池的顶部电性连接有定位天线，且定位天线的信号线贯穿顶棚，所述顶棚的顶部固定连接有太阳能电池板，且太阳能电池板与蓄电池之间通过导线电性连接。

优选的，所述收集装置包括收集箱及其底部固定连接的电源箱，所述收集箱的顶部卡接有密封盖，且密封盖的顶部设置有与取样管顶端连通的抽气嘴，所述密封盖顶部的中间固定连接有与收集箱内腔连通的真空泵。

优选的，所述收集箱的内部固定连接有定位板，所述定位板的内部且位于抽气嘴的正下方贯穿有样品瓶。

有益效果

本发明提供了一种基于物联网的水环境现状监测装置。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该基于物联网的水环境现状监测装置，通过在机箱底部的中心且位于保护管的内部贯穿有与保护管内表面底端留有间距的硬质管，硬质管的表面且位于保护管内腔的顶端固定连接有防水灯座，且防水灯座的底部固定连接有多个灯珠，硬质管的表面且位于灯珠的正下方固定连接有安装板，且安装板的顶部固定连接有光强传感器；硬质管的内部设置有多根取样管，多根取样管的底端分别贯穿硬质管位于多个光强传感器上方的位置，保护管的右侧且位于安装板的上方开设有内进水孔，保护管的外部套设有外管，且外管的表面开设有与内进水孔相对应的外进水孔，外管的内表面且与外进水孔同一水平面的位置胶合有密封垫，外管的顶端固定连接有大齿轮，机箱内腔的左下角固定连接有步进马达，机箱的底部且位于步进马达的正下方固定连接有密封盒，步进马达输出轴的底端依次贯穿机箱底部和密封盒且固定连接有与大齿轮相啮合的小齿轮，通过在保护管内上方设置防水灯座，下方设置多组光强传感器，且多组光强传感器错位分布，可分别对灯珠发出的光进行检测，进而检测水下不同深度的光强，可判断水质的透明度，同时设置多根取样管还可从不同水深进行抽样检测，而将抽样和光强检测组件均放在保护管内，外部再套上外管实现保护管的封闭和打开，在检测完后可抽出保护管内水样，还可进行清洗，进而保持了其内的洁净，避免有杂质藻类附着而影响检测精度，使用方便。

(2)、该基于物联网的水环境现状监测装置，通过在机箱内部的中间固定连接有隔板，机箱的顶部固定连接有集水机构，集水机构包括通过支撑筒固定连接在机箱顶部的顶棚，且顶棚底部的边缘固定连接有集水盒，顶棚顶部的边缘设置有挡边，顶棚的顶部且位于集水盒进水口的顶部开设有漏水孔，集水盒的底部连通有导水管，导水管的底端贯穿机箱的顶部并延伸至隔板的上方，机箱内部隔板上层的空间内可储存水，而其内的水可用于清洗保护管内部，机箱内的水可通过倒斗型的顶棚进行收集，顶棚顶部可承接雨水，同时上下两层均可收集水雾冷凝的水珠，最后通过集水盒集中收集，再通过导水管倒入机箱内，双重收集方式可满足日常需求，节约水，且收集的水较为洁净。

(3)、该基于物联网的水环境现状监测装置，通过在隔板的底部连通有电磁阀，且电磁阀的底部连通有清洗管，清洗管的底端贯穿机箱的底部并延伸至防水灯座的上方，防水灯座顶部的边缘固定连接有溢水筒，通过设置电磁阀可控制水的自动流出，同时可将水导入到溢水筒上方，而通过溢流的方式可使水从四面同时向外流出，并使水顺着保护管内壁流下，水使用量小，清洗较为彻底干净。

(4)、该基于物联网的水环境现状监测装置，其收集装置包括收集箱及其底部固定连接的电源箱，收集箱的顶部卡接有密封盖，且密封盖的顶部设置有与取样管顶端连通的抽气嘴，密封盖顶部的中间固定连接有与收集箱内腔连通的真空泵，收集箱的内部固定连接有定位板，定位板的内部且位于抽气嘴的正下方贯穿有样品瓶，通过对收集箱内抽真空，可利用负压使多根取样管同时抽水样，再排进样品瓶内收集，工作效率高，收集装置与采样机构分体设计，在需要进行取样时可由工作人员将收集装置带来，为采样机构的电器供电并进行采样，减少了采样机构的重量。

附图说明

图1为本发明结构的主视图；

图2为本发明采样机构与集水机构的剖视图；

图3为本发明图2中A处的局部放大图；

图4为本发明图2中B处的局部放大图；

图5为本发明外管的密封垫与俯剖视图；

图6为本发明图2中C处的局部放大图；

图7为本发明收集装置的局部剖视图。

图中：1-采样机构、11-机箱、12-保护管、13-硬质管、14-防水灯座、15-气囊、16-安装板、17-光强传感器、18-取样管、19-内进水孔、110-外管、111-外进水孔、112-密封垫、113-大齿轮、114-步进马达、115-取样管套管、116-密封盒、117-小齿轮、118-隔板、119-水泵、120-出水管、121-电磁阀、122-清洗管、123-溢水筒、124-导线管、125-抽水管、2-收集装置、21-收集箱、22-电源箱、23-密封盖、24-抽气嘴、25-真空泵、26-定位板、27-样品瓶、3-集水机构、31-支撑筒、32-顶棚、33-集水盒、34-漏水孔、35-导水管、36-蓄电池、37-定位天线、38-太阳能电池板。

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。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网的水环境现状监测装置，包括收集装置2和采样机构1，采样机构1包括机箱11及其底部固定连接的保护管12，且机箱11侧面的底部固定连接有气囊15，机箱11底部的中心且位于保护管12的内部贯穿有与保护管12内表面底端留有间距的硬质管13，硬质管13的表面且位于保护管12内腔的顶端固定连接有防水灯座14，且防水灯座14的底部固定连接有多个灯珠，硬质管13的表面且位于灯珠的正下方固定连接有安装板16，且安装板16的顶部固定连接有光强传感器17。

硬质管13的内部设置有多根取样管18，多根取样管18的底端分别贯穿硬质管13位于多个光强传感器17上方的位置，保护管12的右侧且位于安装板16的上方开设有内进水孔19，保护管12的外部套设有外管110，且外管110的表面开设有与内进水孔19相对应的外进水孔111，外管110的内表面且与外进水孔111同一水平面的位置胶合有密封垫112，外管110的顶端固定连接有大齿轮113，机箱11内腔的左下角固定连接有步进马达114，机箱11的底部且位于步进马达114的正下方固定连接有密封盒116，步进马达114输出轴的底端依次贯穿机箱11底部和密封盒116且固定连接有与大齿轮113相啮合的小齿轮117，通过在保护管12内上方设置防水灯座14，下方设置多组光强传感器17，且多组光强传感器17错位分布，可分别对灯珠发出的光进行检测，进而检测水下不同深度的光强，可判断水质的透明度，同时设置多根取样管18还可从不同水深进行抽样检测，而将抽样和光强检测组件均放在保护管12内，外部再套上外管110实现保护管12的封闭和打开，在检测完后可抽出保护管12内水样，还可进行清洗，进而保持了其内的洁净，避免有杂质藻类附着而影响检测精度，使用方便。

机箱11内部的中间固定连接有隔板118，机箱11的顶部固定连接有集水机构3，集水机构3包括通过支撑筒31固定连接在机箱11顶部的顶棚32，支撑筒31底部侧面开设有缺口，使出水管120排出的水可流回湖中，且顶棚32底部的边缘固定连接有集水盒33，顶棚32顶部的边缘设置有挡边，顶棚32的顶部且位于集水盒33进水口的顶部开设有漏水孔34，集水盒33的底部连通有导水管35，导水管35的底端贯穿机箱11的顶部并延伸至隔板118的上方，机箱11内部隔板118上层的空间内可储存水，而其内的水可用于清洗保护管12内部，机箱11内的水可通过倒斗型的顶棚32进行收集，顶棚32顶部可承接雨水，同时上下两层均可收集水雾冷凝的水珠，最后通过集水盒33集中收集，再通过导水管35倒入机箱11内，双重收集方式可满足日常需求，节约水，且收集的水较为洁净，机箱11内腔的右下角固定连接有水泵119，水泵119的进水口连通有抽水管125，抽水管125的底端贯穿硬质管13并延伸至保护管12内腔的底端，水泵119的出水口连通有出水管120，出水管120的顶端依次贯穿隔板118和机箱11的顶部并延伸至机箱11的上方，隔板118的底部连通有电磁阀121，且电磁阀121的底部连通有清洗管122，清洗管122的底端贯穿机箱11的底部并延伸至防水灯座14的上方，防水灯座14顶部的边缘固定连接有溢水筒123，通过设置电磁阀121可控制水的自动流出，同时可将水导入到溢水筒123上方，而通过溢流的方式可使水从四面同时向外流出，并使水顺着保护管12内壁流下，水使用量小，清洗较为彻底干净。

支撑筒31的内部固定连接有蓄电池36，蓄电池36的顶部电性连接有定位天线37，且定位天线37的信号线贯穿顶棚32，定位天线37型号为AC-GPS/GLONASS-08，顶棚32的顶部固定连接有太阳能电池板38，且太阳能电池板38与蓄电池36之间通过导线电性连接。

机箱11的左侧从上到下依次贯穿有取样管套管115和导线管124，且导线管124和取样管套管115的底端均贯穿隔板118，取样管套管115的底端通过胶套与硬质管13的顶端连通，且取样管套管115套设在取样管18的外部，导线管124的内部贯穿有防水灯座14、光强传感器17、电磁阀121、水泵119和步进马达114的电源线，收集装置2包括收集箱21及其底部固定连接的电源箱22，收集箱21为透明玻璃制成，收集箱21的顶部卡接有密封盖23，且密封盖23的顶部设置有与取样管18顶端连通的抽气嘴24，密封盖23顶部的中间固定连接有与收集箱21内腔连通的真空泵25，收集箱21的内部固定连接有定位板26，定位板26的内部且位于抽气嘴24的正下方贯穿有样品瓶27，通过对收集箱21内抽真空，可利用负压使多根取样管18同时抽水样，再排进样品瓶27内收集，工作效率高，收集装置2与采样机构1分体设计，在需要进行取样时可由工作人员将收集装置2带来，为采样机构1的电器供电并进行采样，减少了采样机构1的重量。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

使用时，将采样机构1运到湖中放下，利用气囊15使其浮在水面，并使保护管12和外管110部分伸到水下，初次使用时先向顶棚32上倒净水，净水顺着顶棚32顶部流下，再通过漏水孔34流进集水盒33内，然后通过导水管35导入机箱11内隔板118上层空间，然后便可将采样机构1取出，拔掉导线管124外端的密封塞，取出其内的电源线并接上采样机构1的电源箱22，然后将三根取样管18连接密封盖23顶部的抽气嘴24，最后通过电源箱22正面的按键启动步进马达114，步进马达114带动小齿轮117转动，进而利用相啮合的大齿轮113带动外管110逆时针转动90度，使外进水孔111与内进水孔19导通，进而使外界的水进入保护管12内，静置一段时间使内部水层与外界水层一致后，即可开始检测。

取样前，先启动防水灯座14，使其发光并向下照射，利用光强传感器17检测光强数据，最后传输至电源箱22储存数据，后期接上计算机分析光强数据，判断水的透明度。

取样时，先启动真空泵25抽取收集箱21内空气，利用负压使多根取样管18同时抽水，再将水样导入样品瓶27内，抽取结束后关闭真空泵25，然后启动步进马达114再次工作，带动外管110复位，再启动水泵119通过抽水管125抽取保护管12内的水，并将抽出的水通过出水管120排到机箱11顶部，最后从支撑筒31侧面的缺口流出，回流到湖中，抽取完毕后控制电磁阀121打开，利用清洗管122将机箱11内的水导入保护管12内进行清洗，排出大概一半水后，关闭电磁阀121，此过程中持续启动水泵119，直至将保护管12内水全部抽出，最后即可将收集装置2拆下，将电源线塞进导线管124内用密封塞塞住导线管124端部即可。

太阳能电池板38日常转化太阳能为电能储存在蓄电池36内，使定位天线37发出定位信号，避免设备丢失。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于物联网的水环境现状监测装置，包括收集装置(2)和采样机构(1)，其特征在于：所述采样机构(1)包括机箱(11)及其底部固定连接的保护管(12)，且机箱(11)侧面的底部固定连接有气囊(15)，所述机箱(11)底部的中心且位于保护管(12)的内部贯穿有与保护管(12)内表面底端留有间距的硬质管(13)，所述硬质管(13)的表面且位于保护管(12)内腔的顶端固定连接有防水灯座(14)，且防水灯座(14)的底部固定连接有多个灯珠，所述硬质管(13)的表面且位于灯珠的正下方固定连接有安装板(16)，且安装板(16)的顶部固定连接有光强传感器(17)；

所述硬质管(13)的内部设置有多根取样管(18)，多根所述取样管(18)的底端分别贯穿硬质管(13)位于多个光强传感器(17)上方的位置，所述保护管(12)的右侧且位于安装板(16)的上方开设有内进水孔(19)，所述保护管(12)的外部套设有外管(110)，且外管(110)的表面开设有与内进水孔(19)相对应的外进水孔(111)，所述外管(110)的内表面且与外进水孔(111)同一水平面的位置胶合有密封垫(112)，所述外管(110)的顶端固定连接有大齿轮(113)，所述机箱(11)内腔的左下角固定连接有步进马达(114)，所述机箱(11)的底部且位于步进马达(114)的正下方固定连接有密封盒(116)，所述步进马达(114)输出轴的底端依次贯穿机箱(11)底部和密封盒(116)且固定连接有与大齿轮(113)相啮合的小齿轮(117)。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水环境现状监测装置，其特征在于：所述机箱(11)内部的中间固定连接有隔板(118)，所述机箱(11)的顶部固定连接有集水机构(3)，所述集水机构(3)包括通过支撑筒(31)固定连接在机箱(11)顶部的顶棚(32)，且顶棚(32)底部的边缘固定连接有集水盒(33)，所述顶棚(32)顶部的边缘设置有挡边，所述顶棚(32)的顶部且位于集水盒(33)进水口的顶部开设有漏水孔(34)，所述集水盒(33)的底部连通有导水管(35)，所述导水管(35)的底端贯穿机箱(11)的顶部并延伸至隔板(118)的上方。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水环境现状监测装置，其特征在于：所述机箱(11)内腔的右下角固定连接有水泵(119)，所述水泵(119)的进水口连通有抽水管(125)，所述抽水管(125)的底端贯穿硬质管(13)并延伸至保护管(12)内腔的底端，所述水泵(119)的出水口连通有出水管(120)，所述出水管(120)的顶端依次贯穿隔板(118)和机箱(11)的顶部并延伸至机箱(11)的上方。

4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的水环境现状监测装置，其特征在于：所述隔板(118)的底部连通有电磁阀(121)，且电磁阀(121)的底部连通有清洗管(122)，所述清洗管(122)的底端贯穿机箱(11)的底部并延伸至防水灯座(14)的上方，所述防水灯座(14)顶部的边缘固定连接有溢水筒(123)。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水环境现状监测装置，其特征在于：所述机箱(11)的左侧从上到下依次贯穿有取样管套管(115)和导线管(124)，且导线管(124)和取样管套管(115)的底端均贯穿隔板(118)，所述取样管套管(115)的底端通过胶套与硬质管(13)的顶端连通，且取样管套管(115)套设在取样管(18)的外部，所述导线管(124)的内部贯穿有防水灯座(14)、光强传感器(17)、电磁阀(121)、水泵(119)和步进马达(114)的电源线。

6.根据权利要求2所述的一种基于物联网的水环境现状监测装置，其特征在于：所述支撑筒(31)的内部固定连接有蓄电池(36)，所述蓄电池(36)的顶部电性连接有定位天线(37)，且定位天线(37)的信号线贯穿顶棚(32)，所述顶棚(32)的顶部固定连接有太阳能电池板(38)，且太阳能电池板(38)与蓄电池(36)之间通过导线电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水环境现状监测装置，其特征在于：所述收集装置(2)包括收集箱(21)及其底部固定连接的电源箱(22)，所述收集箱(21)的顶部卡接有密封盖(23)，且密封盖(23)的顶部设置有与取样管(18)顶端连通的抽气嘴(24)，所述密封盖(23)顶部的中间固定连接有与收集箱(21)内腔连通的真空泵(25)。

8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的水环境现状监测装置，其特征在于：所述收集箱(21)的内部固定连接有定位板(26)，所述定位板(26)的内部且位于抽气嘴(24)的正下方贯穿有样品瓶(27)。

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