CN112485393A - 一种基于物联网的水质参数监测设备 - Google Patents

Abstract

一种基于物联网的水质参数监测设备，包括外壳、安装箱、和用于预设在河水内的多组固定杆、聚水罩、水轮、第二旋转轴和防卡死组件；多组固定杆并排分布，并通过多组连接部连接外壳；外壳内设有检测模块，外壳上的进水口和出水口内均设有过滤网；外壳的外周面上罩设聚水罩；聚水罩内设有清理组件；外壳内设有聚水部；水轮位于外壳内并通过第一旋转轴转动连接外壳内的安装架；第一旋转轴传动连接第二旋转轴；第二旋转轴转动连接外壳并伸入安装箱内；安装箱连接外壳，安装箱内设有控制箱、电源组件和发电装置；发电装置的输入轴通过防卡死组件连接第二旋转轴，发电装置电性连接电源组件。本发明能长期有效的对河域水质进行检测。

Description

一种基于物联网的水质参数监测设备

技术领域

本发明涉及水质监测技术领域，尤其涉及一种基于物联网的水质参数监测设备。

背景技术

随着近现代工业、农业的迅速发展而产生了各种污水、废水，水中的污染物种类也逐年增多，给水生生态系统造成了巨大的危害，其引起的环境问题日益严重，水环境监测也越来越受重视，因此对水环境进行监测已经成为评价水环境安全的重要手段；传统的方式是由检测人员定期对水体进行取样，再将水样带回实验室进行检测。但由于距离较远，水样中一些污染物复杂多变，可能会因时间的影响而使污染物性质发生改变，带回实验室进行检测无法准确反映出水质质量，而且事物总是变化的，水域内的水质在一段时间内总会发生不同程度的变化，因此需要对所监测的水域长时间间断的监测，才能真正的对水域的水质的真实情况进行准确的监测；但是使用监测仪对水域进行检测时，由于所监测水域位置较为偏僻，用电不便，使用电池供电时需要定期进行更换电池，且需要定期进行数据采集，非常麻烦；为此，本申请中提出一种基于物联网的水质参数监测设备。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于物联网的水质参数监测设备，本发明能对安装在水域内的检测装置进行自供电，保证监测设备长期有效的运行，降低对设备更换电池的次数，以减少维护次数；检测设备监测的数据能实时发送给后台终端以让工作人员及时知晓。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种基于物联网的水质参数监测设备，包括外壳、连接部、安装箱、聚水罩、和用于预设在河水内的多组固定杆、多组紧固件、聚水部、水轮、安装架、第二旋转轴、防卡死组件和第一旋转轴；

多组固定杆并排分布；多组连接部均连接外壳，每组连接部上均设有第一通孔；每组第一通孔均在每组连接部的端面设有用于供固定杆进入第一通孔内的开口；每组连接部和两组紧固件对应，每组连接部与每组固定杆配合安装，两组紧固件分别螺纹配合连接固定杆，两组紧固件朝向连接部的端面分别压紧连接部的端面；

外壳内设有检测模块，外壳相互远离的两组侧端面分别设有进水口和出水口；进水口和出水口内均设有过滤网；外壳在其设有进水口一侧的外周面上罩设聚水罩；聚水罩在远离外壳的端面上设有进水开口，聚水罩内设有用于对进水口内过滤网进行清理的清理组件；

聚水部沿着外壳的中轴线方向安装在外壳内，聚水部延其中轴线方向设有水流通道；水流通道与进水口连通；

水轮位于外壳内，水轮朝向水流通道的出水端口，水轮连接第一旋转轴，水轮与第一旋转轴同轴设置；第一旋转轴转动连接安装架；安装架连接外壳，第一旋转轴传动连接第二旋转轴；第二旋转轴转动连接外壳，第二旋转轴穿过外壳并伸入安装箱内；

安装箱连接外壳，安装箱内设有控制箱、电源组件和发电装置；发电装置的输入轴通过防卡死组件连接第二旋转轴，发电装置电性连接电源组件；

控制箱内设有微控制器和用于与后台终端通讯连接的通讯模块；通讯模块通讯连接微控制器；微控制器通信连接检测模块，微控制器控制连接清扫组件；微控制器、通讯模块、检测模块和清扫组件均电性连接电源组件。

优选的，连接部的端面上等间距设有多组用于配合容纳紧固件的凹槽。

优选的，还包括地理位置模块；地理位置模块安装在安装箱内，地理位置模块通信连接微控制器。

优选的，还包括存储模块；存储模块安装在安装箱内，存储模块通信连接微控制器。

优选的，清扫组件包括防护箱、螺纹杆、第一固定板、第二固定板、刷板、导向杆和驱动装置；

螺纹杆和导向杆并排分布在聚水罩内；螺纹杆的两端分别转动连接聚水罩的内壁，螺纹杆传动连接驱动装置；驱动装置连接聚水罩的外端面；防护箱罩设在驱动装置的外侧并连接外壳；

导向杆的两端均连接聚水罩的内壁；刷板与外壳的端面平行，刷板朝向外壳的端面上均匀设有刷毛；刷毛压紧外壳的端面；刷板的一端螺纹配合连接螺纹杆，刷板的另一端滑动连接导向杆。

优选的，聚水罩在其朝向河底的端面上设有落渣开口；落渣开口与进水开口连通。

优选的，水流通道延其内部水流方向的内径逐渐减小。

优选的，防卡死组件包括驱动块、第一安装板、多组弹簧、第二安装板、多组安装杆和多组螺母；

第一安装板上设有用于配合驱动块的安装槽；驱动块连接第二旋转轴的另一端，驱动块用于随第二旋转轴同步旋转以带动第一安装板旋转；

第二安装板连接发电装置的输入轴，第二安装板上设有多组第二通孔；多组第二通孔以发电装置的输出轴为中心呈圆周均匀分布；

多组安装杆的一端均连接第一安装板，多组安装杆的另一端分别穿过多组第二通孔并螺纹配合连接多组螺母；多组螺母朝向第二安装板的端面均压紧第二安装板；

多组弹簧分别套设在多组安装杆的外侧，多组弹簧位于第一安装板和第二安装板之间，多组弹簧的两端分别连接第一安装板和第二安装板。

优选的，驱动块选用正多棱锥结构。

优选的，驱动块选用正三棱锥结构。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明中，使用时将多组固定杆固定安装在待检测的水域河道内，使用多组连接部将外壳与多组固定杆连接，将外壳沿水流流动方向分布使得水流能从进水口进入外壳内，水流由进水口内的过滤网过滤后进入聚水部，并与水轮作用带动水轮旋转，进而带动第一旋转轴和第二旋转轴旋转，第二旋转轴连接防卡死组件，进而第二旋转轴带动发电装置旋转进行发电，发电装置将产生的电能存储在电源组件内，电源组件电性连接微控制器、通讯模块、检测模块和清扫组件，从而能为上述用电元件供电，以保证设备长时间正常运行的需要；通过检测模块检测水质参数等，并由通讯模块将检测结果发送给后台终端，以方便工作人员及时知晓检测结果，操作简单使用方便，通过设有的清扫组件能对进水口处的过滤网进行清扫以除去其上残留的杂质等；

本发明中，第二旋转轴旋转带动驱动块旋转，驱动块配合第一安装板上的安装槽，进而带动第一安装板、多组安装杆和第二安装板旋转，进而带动发电装置的输入轴旋转从而使得发电装置进行发电；当发电装置故障其转轴无法旋转，第二旋转轴持续带动驱动块旋转，则驱动块周期性从安装槽内脱离且第一安装板周期性朝向第二安装板移动，多组弹簧周期性被压缩，从而能避免发电装置的转轴被外力驱动发生损坏。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于物联网的水质参数监测设备的立体结构示意图。

图2为本发明提出的一种基于物联网的水质参数监测设备的结构示意图。

图3为本发明提出的一种基于物联网的水质参数监测设备中A处局部放大的结构示意图。

图4为本发明提出的一种基于物联网的水质参数监测设备的俯视图。

图5为本发明提出的一种基于物联网的水质参数监测设备的左视图。

图6为本发明提出的一种基于物联网的水质参数监测设备中连接部的俯视图。

图7为本发明提出的一种基于物联网的水质参数监测设备的原理框图。

附图标记：1、外壳；2、连接部；3、安装箱；4、防护箱；5、聚水罩；6、螺纹杆；7、第一固定板；8、进水口；9、第二固定板；10、刷板；11、导向杆；12、过滤网；13、固定杆；14、紧固件；15、第一通孔；16、凹槽；17、驱动装置；18、刷毛；19、聚水部；20、检测模块；21、水轮；22、安装架；23、出水口；24、第二旋转轴；25、控制箱；26、电源组件；27、发电装置；28、微控制器；29、地理位置模块；30、通讯模块；31、后台终端；32、驱动块；33、第一安装板；34、弹簧；35、第二安装板；36、安装杆；37、螺母。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-7所示，本发明提出的一种基于物联网的水质参数监测设备，包括外壳1、连接部2、安装箱3、聚水罩5、和用于预设在河水内的多组固定杆13、多组紧固件14、聚水部19、水轮21、安装架22、第二旋转轴24、防卡死组件和第一旋转轴；

多组固定杆13并排分布，多组固定杆13预设在带检测的河道内用于固定安装本装置；多组连接部2均连接外壳1，每组连接部2上均设有第一通孔15；每组第一通孔15均在每组连接部2的端面设有用于供固定杆13进入第一通孔15内的开口；每组连接部2和两组紧固件14对应，每组连接部2与每组固定杆13配合安装，两组紧固件14分别螺纹配合连接固定杆13，两组紧固件14朝向连接部2的端面分别压紧连接部2的端面；

进一步的，连接部2的投影为U字形；

外壳1内设有检测模块20；检测模块20用于检测河水水质信息等，检测模块20包括溶解氧传感器、氨氮传感器、亚硝酸盐浓度计、pH探头、温度探头、硫化氢传感器、液位传感器、浊度传感器、传统五参数传感器探头和叶绿素蓝绿藻探头中的任意一种或多种，这一般为现有技术对此并不详细说明；

外壳1相互远离的两组侧端面分别设有进水口8和出水口23；进水口8和出水口23内均设有过滤网12；外壳1在其设有进水口8一侧的外周面上罩设聚水罩5；聚水罩5在远离外壳1的端面上设有进水开口，聚水罩5内设有用于对进水口8内过滤网12进行清理的清理组件，聚水罩5能对水进行聚拢，保证进入进水口8内水流的流速；

聚水部19沿着外壳1的中轴线方向安装在外壳1内，聚水部19延其中轴线方向设有水流通道；水流通道与进水口8连通；

水轮21位于外壳1内，水轮21朝向水流通道的出水端口，水轮21连接第一旋转轴，水轮21与第一旋转轴同轴设置；第一旋转轴转动连接安装架22；安装架22连接外壳1，第一旋转轴通过相互垂直啮合的锥齿轮传动连接第二旋转轴；第二旋转轴转动连接外壳1，第二旋转轴穿过外壳1并伸入安装箱3内；

安装箱3连接外壳1，安装箱3内设有控制箱25、电源组件26和发电装置27；发电装置27的输入轴通过防卡死组件连接第二旋转轴，发电装置27电性连接电源组件26；

控制箱25内设有微控制器28和用于与后台终端31通讯连接的通讯模块30；其中，后台终端31为手机端或电脑端；通讯模块30包括2G网络模块、3G网络模块、4G网络模块和5G网络模块中的任意一种；

通讯模块30通讯连接微控制器28；微控制器28通信连接检测模块20，微控制器28控制连接清扫组件；微控制器28、通讯模块30、检测模块20和清扫组件均电性连接电源组件26，通过电源组件26为上述用电器元件供电。

本发明中，使用时将多组固定杆13固定安装在待检测的水域河道内，使用多组连接部2将外壳1与多组固定杆13连接，将外壳1沿水流流动方向分布使得水流能从进水口8进入外壳1内，水流由进水口8内的过滤网过滤后进入聚水部19，并与水轮21作用带动水轮21旋转，进而带动第一旋转轴和第二旋转轴旋转，第二旋转轴连接防卡死组件，进而第二旋转轴带动发电装置27旋转进行发电，发电装置27将产生的电能存储在电源组件26内，电源组件26电性连接微控制器28、通讯模块30、检测模块20和清扫组件，从而能为上述用电元件供电，以保证设备长时间正常运行的需要；通过检测模块20检测水质参数等，并由通讯模块30将检测结果发送给后台终端31，以方便工作人员及时知晓检测结果，操作简单使用方便，通过设有的清扫组件能对进水口8处的过滤网进行清扫以除去其上残留的杂质等。

在一个可选的实施例中，连接部2的端面上等间距设有多组用于配合容纳紧固件14的凹槽16，以提高连接部2和固定杆13配合安装后的稳定性。

在一个可选的实施例中，还包括地理位置模块29；地理位置模块29安装在安装箱3内，地理位置模块29通信连接微控制器28，通过设有的地理位置模块29对装置所处的地理位置进行定位，以方便工作人员知晓所监测水域的地理位置信息，并能对装置进行精准定位，以方便对装置进行后续的维护检修等。

在一个可选的实施例中，还包括存储模块；存储模块安装在安装箱3内，存储模块通信连接微控制器28，存储模块用于对微控制器28接收到的信息进行存储以方便后续查阅。

在一个可选的实施例中，清扫组件包括防护箱4、螺纹杆6、第一固定板7、第二固定板9、刷板10、导向杆11和驱动装置17；

螺纹杆6和导向杆11并排分布在聚水罩5内；螺纹杆6的两端分别转动连接聚水罩5的内壁，螺纹杆6传动连接驱动装置17；驱动装置17选用变频电机，驱动装置17连接聚水罩5的外端面；防护箱4罩设在驱动装置17的外侧并连接外壳1；

导向杆11的两端均连接聚水罩5的内壁；刷板10与外壳1的端面平行，刷板10朝向外壳1的端面上均匀设有刷毛18；刷毛18压紧外壳1的端面；刷板10的一端螺纹配合连接螺纹杆6，刷板10的另一端滑动连接导向杆11；

驱动装置17周期性正反运行带动螺纹杆6正反旋转，进而带动刷板10沿着导向杆11的长度方向周期性往复移动，刷板10上的刷毛18将过滤网上堵塞的杂质进行清理。

在一个可选的实施例中，聚水罩5在其朝向河底的端面上设有落渣开口；落渣开口与进水开口连通，以方便从过滤网上清理出的杂质随水流冲走。

在一个可选的实施例中，水流通道延其内部水流方向的内径逐渐减小，以提高从聚水部19内流出的水流的流速。

在一个可选的实施例中，防卡死组件包括驱动块32、第一安装板33、多组弹簧34、第二安装板35、多组安装杆36和多组螺母37；

第一安装板33上设有用于配合驱动块32的安装槽；驱动块32连接第二旋转轴24的另一端，驱动块32用于随第二旋转轴24同步旋转以带动第一安装板33旋转；

第二安装板35连接发电装置27的输入轴，第二安装板35上设有多组第二通孔；多组第二通孔以发电装置27的输出轴为中心呈圆周均匀分布；

多组安装杆36的一端均连接第一安装板33，多组安装杆36的另一端分别穿过多组第二通孔并螺纹配合连接多组螺母37；多组螺母37朝向第二安装板35的端面均压紧第二安装板35；

多组弹簧34分别套设在多组安装杆36的外侧，多组弹簧34位于第一安装板33和第二安装板35之间，多组弹簧34的两端分别连接第一安装板33和第二安装板35；

第二旋转轴旋转带动驱动块32旋转，驱动块32配合第一安装板33上的安装槽，进而带动第一安装板33、多组安装杆36和第二安装板35旋转，进而带动发电装置27的输入轴旋转从而使得发电装置27进行发电；当发电装置27故障其转轴无法旋转，第二旋转轴持续带动驱动块32旋转，则驱动块32周期性从安装槽内脱离且第一安装板33周期性朝向第二安装板35移动，多组弹簧34周期性被压缩，从而能避免发电装置的转轴被外力驱动发生损坏。

在一个可选的实施例中，驱动块32选用正多棱锥结构。

在一个可选的实施例中，驱动块32选用正三棱锥结构。

在一个可选的实施例中，驱动块32选用正四棱锥结构。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种基于物联网的水质参数监测设备，其特征在于，包括外壳(1)、连接部(2)、安装箱(3)、聚水罩(5)、和用于预设在河水内的多组固定杆(13)、多组紧固件(14)、聚水部(19)、水轮(21)、安装架(22)、第二旋转轴(24)、防卡死组件和第一旋转轴；

多组固定杆(13)并排分布；多组连接部(2)均连接外壳(1)，每组连接部(2)上均设有第一通孔(15)；每组第一通孔(15)均在每组连接部(2)的端面设有用于供固定杆(13)进入第一通孔(15)内的开口；每组连接部(2)和两组紧固件(14)对应，每组连接部(2)与每组固定杆(13)配合安装，两组紧固件(14)分别螺纹配合连接固定杆(13)，两组紧固件(14)朝向连接部(2)的端面分别压紧连接部(2)的端面；

外壳(1)内设有检测模块(20)，外壳(1)相互远离的两组侧端面分别设有进水口(8)和出水口(23)；进水口(8)和出水口(23)内均设有过滤网(12)；外壳(1)在其设有进水口(8)一侧的外周面上罩设聚水罩(5)；聚水罩(5)在远离外壳(1)的端面上设有进水开口，聚水罩(5)内设有用于对进水口(8)内过滤网(12)进行清理的清理组件；

聚水部(19)沿着外壳(1)的中轴线方向安装在外壳(1)内，聚水部(19)延其中轴线方向设有水流通道；水流通道与进水口(8)连通；

水轮(21)位于外壳(1)内，水轮(21)朝向水流通道的出水端口，水轮(21)连接第一旋转轴，水轮(21)与第一旋转轴同轴设置；第一旋转轴转动连接安装架(22)；安装架(22)连接外壳(1)，第一旋转轴传动连接第二旋转轴；第二旋转轴转动连接外壳(1)，第二旋转轴穿过外壳(1)并伸入安装箱(3)内；

安装箱(3)连接外壳(1)，安装箱(3)内设有控制箱(25)、电源组件(26)和发电装置(27)；发电装置(27)的输入轴通过防卡死组件连接第二旋转轴，发电装置(27)电性连接电源组件(26)；

控制箱(25)内设有微控制器(28)和用于与后台终端(31)通讯连接的通讯模块(30)；通讯模块(30)通讯连接微控制器(28)；微控制器(28)通信连接检测模块(20)，微控制器(28)控制连接清扫组件；微控制器(28)、通讯模块(30)、检测模块(20)和清扫组件均电性连接电源组件(26)。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水质参数监测设备，其特征在于，连接部(2)的端面上等间距设有多组用于配合容纳紧固件(14)的凹槽(16)。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水质参数监测设备，其特征在于，还包括地理位置模块(29)；地理位置模块(29)安装在安装箱(3)内，地理位置模块(29)通信连接微控制器(28)。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水质参数监测设备，其特征在于，还包括存储模块；存储模块安装在安装箱(3)内，存储模块通信连接微控制器(28)。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水质参数监测设备，其特征在于，清扫组件包括防护箱(4)、螺纹杆(6)、第一固定板(7)、第二固定板(9)、刷板(10)、导向杆(11)和驱动装置(17)；

螺纹杆(6)和导向杆(11)并排分布在聚水罩(5)内；螺纹杆(6)的两端分别转动连接聚水罩(5)的内壁，螺纹杆(6)传动连接驱动装置(17)；驱动装置(17)连接聚水罩(5)的外端面；防护箱(4)罩设在驱动装置(17)的外侧并连接外壳(1)；

导向杆(11)的两端均连接聚水罩(5)的内壁；刷板(10)与外壳(1)的端面平行，刷板(10)朝向外壳(1)的端面上均匀设有刷毛(18)；刷毛(18)压紧外壳(1)的端面；刷板(10)的一端螺纹配合连接螺纹杆(6)，刷板(10)的另一端滑动连接导向杆(11)。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的水质参数监测设备，其特征在于，聚水罩(5)在其朝向河底的端面上设有落渣开口；落渣开口与进水开口连通。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水质参数监测设备，其特征在于，水流通道延其内部水流方向的内径逐渐减小。

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水质参数监测设备，其特征在于，防卡死组件包括驱动块(32)、第一安装板(33)、多组弹簧(34)、第二安装板(35)、多组安装杆(36)和多组螺母(37)；

第一安装板(33)上设有用于配合驱动块(32)的安装槽；驱动块(32)连接第二旋转轴(24)的另一端，驱动块(32)用于随第二旋转轴(24)同步旋转以带动第一安装板(33)旋转；

第二安装板(35)连接发电装置(27)的输入轴，第二安装板(35)上设有多组第二通孔；多组第二通孔以发电装置(27)的输出轴为中心呈圆周均匀分布；

多组安装杆(36)的一端均连接第一安装板(33)，多组安装杆(36)的另一端分别穿过多组第二通孔并螺纹配合连接多组螺母(37)；多组螺母(37)朝向第二安装板(35)的端面均压紧第二安装板(35)；

多组弹簧(34)分别套设在多组安装杆(36)的外侧，多组弹簧(34)位于第一安装板(33)和第二安装板(35)之间，多组弹簧(34)的两端分别连接第一安装板(33)和第二安装板(35)。

9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的水质参数监测设备，其特征在于，驱动块(32)选用正多棱锥结构。

10.根据权利要求9所述的一种基于物联网的水质参数监测设备，其特征在于，驱动块(32)选用正三棱锥结构。

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