CN112504354A - 湖泊生态环境信息采集与处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种湖泊生态环境信息采集与处理系统，立杆、风速风向仪、雨量杯、多路前置放大器和单片机构成气象信息采集机构，过度池、弯形支架、水温传感器、盐度传感器、酸碱度传感器、氨氮浓度传感器、多路前置放大器和单片机构成水质信息采集机构，采水管、聚水器、选水器、涡轮、输水管、出水管、过度池和排水管构成水循环机构，聚水器内设有双轴电机，双轴电机的主轴为高速，辅轴为低速，且为套筒式，涡轮起抽水作用，选水口起选通作用，本系统的结构较为简单、造价相对低廉、取水范围较宽、使用较为方便、数据采集容易、可以远程监测，有助于湖泊的环境监测和生态修复。

Description

湖泊生态环境信息采集与处理系统
技术领域
本发明涉及湖泊水质监测装置，尤其涉及一种湖泊生态环境信息采集与处理系统，属于环境监测技术领域。
背景技术
我国淡水湖泊较多，面积较大，湖泊周边及湖中的生物资源十分丰富，对湖泊生态环境进行检测，不仅对保护湖泊和维持生态功能有积极意义，而且对湖泊资源开发和动植物保护具有经济价值和社会意义，以传感器为核心的湖泊生态环境监测系统在环境保护和湖泊监测等方面得到广泛应用，目前主要有卫星照相法、雷达探测法、定点采样法和人工航船测量法等，上述方法中有的构造复杂，造价昂贵，有的费时费力，有的采集点单一，数据采集不够全面。
发明内容
本系统的目的在于提供一种结构较为简单、造价相对低廉、取水范围较宽、使用较为方便的湖泊生态环境信息采集与处理系统。
本系统所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：所述系统包括第一采水管3、第二采水管5、第三采水管7、第四采水管9、第五采水管11、第六采水管17、第七采水管19、第八采水管21、输水管13、排水管14、出水管15、选水器23、选水口24、聚水器25、双轴电机26、涡轮28、聚水腔29和过度池36，八根采水管、聚水器25、选水器23、涡轮28、输水管13、出水管15、过度池36和排水管14构成水循环机构。
湖泊一侧的堤岸内设有窨井式的过度池36，过度池36的靠近湖泊一面设有出水管15和排水管14，排水管14的底边略低于出水管15的底边，靠近岸边湖底的平台上设有八根采水管，分别为第一采水管3、第二采水管5、第三采水管7、第四采水管9、第五采水管11、第六采水管17、第七采水管19和第八采水管21，八根采水管在俯视图上均为喇叭形，尺寸相同，且组成米字形，喇叭口朝外，其细管口朝内且在米字形的中心通过聚水器25互相联通，聚水器25为桶形，其顶面和底面均为密封且底面呈碗状。
聚水器25内设有双轴电机26、涡轮28和选水器23，选水器23的形状为圆柱面，涡轮28设在选水器23内，双轴电机26的主轴27为高速，主轴27与涡轮28的中心连接即构成水泵，双轴电机26的辅轴为低速，且为套筒式，由主轴通过减速齿轮驱动套筒获得，辅轴通过六星形平面横向支架与选水器23的底边沿口连接，选水器23的侧壁上设有选水口24，涡轮28与聚水器25的底面之间形成聚水腔29，涡轮28在双轴电机26主轴的驱动下在聚水器25内高速转动，选水器23和选水口24在双轴电机26辅轴的驱动下在聚水器25内慢速转动，涡轮28起抽水作用，选水口24起选通作用，选水器23上的选水口24围绕辅轴转动时，选水口24轮流与八个采水管中的一个细管口对齐，八个采水管中的水轮流进入选水器23和聚水腔29中，聚水腔29中的水通过输水管13和出水管15灌入过度池36中，过度池36中的水通过排水管14排回湖中，从而在过度池36中形成水循环。
过度池36内设有L形的弯形支架37，弯形支架37上面且在过度池36的水中设有水温传感器38、盐度传感器39、酸碱度传感器39和氨氮浓度传感器41，所有传感器分别通过屏蔽线与信号处理板30上的多路前置放大器42的相关输入端连接，多路前置放大器42的多个输出端分别与单片机43的多个模拟输入端连接，经放大后的传感器的信号由单片机43进行信号处理，信号处理至少包括分路采样、模数转换、编码合成和信号调制等功能，信号处理板30上至少包括运算放大器、单片机和存储器，存储器中至少存储了人工智能的程序和信息处理所需的各种软件模块，信号处理板30上的通信模块44是载波电路或电力猫，载波电路或电力猫的输出端45与电力线路连接且通过电力线实现远程通信，由远处的基站或监控室的计算机和工作人员对传输来的信息进行显示、存储或打印，或作其他进一步处理或分析。
由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：本系统的结构较为简单、造价相对低廉、取水范围较宽、使用较为方便、数据采集容易、可以远程监测，有助于湖泊的环境监测和生态修复。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明有如下4幅附图：
图1是本系统的主视图，
图2是本系统采水管的俯视图，
图3是聚水器、选水器和选水口的局部放大图，
图4是本系统电路部分的组成框图。
在附图中所标各数字分别表示如下：
1.支杆，2.底脚，3.第一采水管，4.第一过滤网，5.第二采水管，6.第二过滤网，7.第三采水管，8.第三过滤网，9.第四采水管，10.第四过滤网，11.第五采水管，12.第五过滤网，13.输水管，14.排水管，15.出水管，16.气流，17.第六采水管，18.第六过滤网，19.第七采水管，20.第七过滤网，21.第八采水管，22.第八过滤网，23.选水器，24.选水口，25.聚水器，26.双轴电机，27.主轴，28.涡轮，29.聚水腔，30.信号处理板，31.仪器箱，32.立杆，33.风速风向仪，34.雨量杯，35.光伏板，36.过度池，37.弯形支架，38.水温传感器，39.盐度传感器，40.酸碱度传感器，41.氨氮浓度传感器，42.多路前置放大器，43.单片机，44.电力猫，45.输出端。
具体实施方式
1.根据图1至图4，本系统包括支杆1、底脚2、第一采水管3、第一过滤网4、第二采水管5、第二过滤网6、第三采水管7、第三过滤网8、第四采水管9、第四过滤网10、第五采水管11、第五过滤网12、输水管13、排水管14、出水管15、第六采水管17、第六过滤网18、第七采水管19、第七过滤网20、第八采水管21、第八过滤网22、选水器23、选水口24、聚水器25、双轴电机26、主轴27、涡轮28、聚水腔29、信号处理板30、仪器箱31、立杆32、风速风向仪33、雨量杯34、光伏板35、过度池36、弯形支架37、水温传感器38、盐度传感器39、酸碱度传感器39、氨氮浓度传感器41、多路前置放大器42、单片机43、通信模块44和输出端45。
2.立杆32、风速风向仪33、雨量杯34、多路前置放大器42和单片机43构成气象信息采集机构，过度池36、弯形支架37、水温传感器38、盐度传感器39、酸碱度传感器39、氨氮浓度传感器41、多路前置放大器42和单片机43构成水质信息采集机构，采水管、聚水器25、选水器23、涡轮28、输水管13、出水管15、过度池36和排水管14构成水循环机构。
3.湖泊一侧的岸边设有仪器箱31、立杆32、风速风向仪33、雨量杯34和光伏板35，仪器箱31内设有气象参数传感器，包括温度传感器、湿度传感器和大气压力传感器，仪器箱31下方的底箱内设有信号处理板30，信号处理板30上包括多路前置放大器42、单片机43和通信模块44，雨量杯34下方的堤岸内设有窨井式的过度池36，过度池36的靠近湖泊一面设有出水管15和排水管14，排水管14的底边略低于出水管15的底边。
4.靠近岸边湖底的平台上设有八根采水管，分别为第一采水管3、第二采水管5、第三采水管7、第四采水管9、第五采水管11、第六采水管17、第七采水管19和第八采水管21，每根采水管底部通过支杆1和底脚2与平台的顶面连接，八根采水管在俯视图上均为喇叭形，尺寸相同，且组成米字形，喇叭口朝外，其细管口朝内且在米字形的中心通过聚水器25互相联通，聚水器25为桶形，其顶面和底面均为密封且底面呈碗状，八根采水管的喇叭口处均设有防止鱼类或水植物进入管道的过滤网，所述的过滤网分别为第一过滤网4、第二过滤网6、第三过滤网8、第四过滤网10、第五过滤网12、第六过滤网18、第七过滤网20和第八过滤网22。
5.聚水器25内设有双轴电机26、涡轮28和选水器23，选水器23的形状为圆柱面，涡轮28设在选水器23内，双轴电机26的主轴27为高速，主轴27与涡轮28的中心连接即构成水泵，双轴电机26的辅轴为低速，且为套筒式，由主轴通过减速齿轮驱动套筒获得，辅轴通过六星形平面横向支架与选水器23的底边沿口连接，选水器23的侧壁上设有选水口24，涡轮28与聚水器25的底面之间形成聚水腔29，涡轮28在双轴电机26主轴的驱动下在聚水器25内高速转动，选水器23和选水口24在双轴电机26辅轴的驱动下在聚水器25内慢速转动，涡轮28起抽水作用，选水口24起选通作用，选水器23上的选水口24围绕辅轴转动时，选水口24轮流与八个采水管中的一个细管口对齐，八个采水管中的水轮流进入选水器23和聚水腔29中，聚水腔29中的水通过输水管13和出水管15灌入过度池36中，过度池36中的水通过排水管14排回湖中，从而在过度池36中形成水循环。
6.过度池36内设有L形的弯形支架37，弯形支架37上面且在过度池36的水中设有水温传感器38、盐度传感器39、酸碱度传感器39和氨氮浓度传感器41，所有传感器分别通过屏蔽线与信号处理板30上的多路前置放大器42的相关输入端连接，多路前置放大器42的多个输出端分别与单片机43的多个模拟输入端连接，经放大后的传感器的信号由单片机43进行信号处理，信号处理至少包括分路采样、模数转换、编码合成和信号调制等功能，信号处理板30上至少包括运算放大器、单片机和存储器，存储器中至少存储了人工智能的程序和信息处理所需的各种软件模块，信号处理板30上的通信模块44是载波电路或电力猫，载波电路或电力猫的输出端45与电力线路连接且通过电力线实现远程通信，由远处的基站或监控室的计算机和工作人员对传输来的信息进行显示、存储或打印，或作其他进一步处理或分析。
7.采用喇叭形的采水管可使取水距离较远，取水范围较大，避免单点取水或单点测量的局部性，采用水循环可使被测水质与湖泊中的水质完全一样，避免水质差带来的数据误差，过度池36底部的积水可由出水管15出水的冲击力不断地搅拌、混合和排出，保证过度池36中水质的新鲜度。
8.所述的平台为人工浇注的混凝土平台，双轴电机26为防水或潜水型，主轴的转速为2800-2980转/分，辅轴的转速为30-60转/分，八根采水管、选水器和聚水器的材质为白铁皮或不锈钢，厚度为1.5-2.0毫米，单片机36的型号为具有较多模拟输入口的STM32F101。
9.光伏板35为信号处理板30提供备用或辅助电源，主电源由电力线供应。

Claims (2)

1.一种湖泊生态环境信息采集与处理系统，包括第一采水管(3)、第二采水管(5)、第三采水管(7)、第四采水管(9)、第五采水管(11)、第六采水管(17)、第七采水管(19)、第八采水管(21)、输水管(13)、排水管(14)、出水管(15)、选水器(23)、选水口(24)、聚水器(25)、双轴电机(26)、涡轮(28)、聚水腔(29)和过度池(36)，八根采水管、聚水器(25)、选水器(23)、涡轮(28)、输水管(13)、出水管(15)、过度池(36)和排水管(14)构成水循环机构；
其特征在于：湖泊一侧的堤岸内设有窨井式的过度池(36)，过度池(36)的靠近湖泊一面设有出水管(15)和排水管(14)，排水管(14)的底边略低于出水管(15)的底边，靠近岸边湖底的平台上设有八根采水管，分别为第一采水管(3)、第二采水管(5)、第三采水管(7)、第四采水管(9)、第五采水管(11)、第六采水管(17)、第七采水管(19)和第八采水管(21)，八根采水管在俯视图上均为喇叭形，尺寸相同，且组成米字形，喇叭口朝外，其细管口朝内且在米字形的中心通过聚水器(25)互相联通，聚水器(25)为桶形，其顶面和底面均为密封且底面呈碗状；
聚水器(25)内设有双轴电机(26)、涡轮(28)和选水器(23)，选水器(23)的形状为圆柱面，涡轮(28)设在选水器(23)内，双轴电机(26)的主轴(27)为高速，主轴(27)与涡轮(28)的中心连接即构成水泵，双轴电机(26)的辅轴为低速，且为套筒式，由主轴通过减速齿轮驱动套筒获得，辅轴通过六星形平面横向支架与选水器(23)的底边沿口连接，选水器(23)的侧壁上设有选水口(24)，涡轮(28)与聚水器(25)的底面之间形成聚水腔(29)，涡轮(28)在双轴电机(26)主轴的驱动下在聚水器(25)内高速转动，选水器(23)和选水口(24)在双轴电机(26)辅轴的驱动下在聚水器(25)内慢速转动，涡轮(28)起抽水作用，选水口(24)起选通作用，选水器(23)上的选水口(24)围绕辅轴转动时，选水口(24)轮流与八个采水管中的一个细管口对齐，八个采水管中的水轮流进入选水器(23)和聚水腔(29)中，聚水腔(29)中的水通过输水管(13)和出水管(15)灌入过度池(36)中，过度池(36)中的水通过排水管(14)排回湖中，从而在过度池(36)中形成水循环。
2.根据权利要求1所述的一种湖泊生态环境信息采集与处理系统，其特征在于：过度池(36)内设有L形的弯形支架(37)，弯形支架(37)上面且在过度池(36)的水中设有水温传感器(38)、盐度传感器(39)、酸碱度传感器(39)和氨氮浓度传感器(41)，所有传感器分别通过屏蔽线与信号处理板(30)上的多路前置放大器(42)的相关输入端连接，多路前置放大器(42)的多个输出端分别与单片机(43)的多个模拟输入端连接，经放大后的传感器的信号由单片机(43)进行信号处理，信号处理至少包括分路采样、模数转换、编码合成和信号调制等功能，信号处理板(30)上至少包括运算放大器、单片机和存储器，存储器中至少存储了人工智能的程序和信息处理所需的各种软件模块，信号处理板(30)上的通信模块(44)是载波电路或电力猫，载波电路或电力猫的输出端(45)与电力线路连接且通过电力线实现远程通信。
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