CN112611737A - 一种水体监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水体监测装置，包括：支架；透明容器，与所述支架相连，所述透明容器设置于水体中；光学单元，设置于所述透明容器内；运动单元，与所述光学单元相连，并与所述支架转动连接；驱动单元，与所述支架固定连接，并与所述运动单元相连；控制模块，与所述光学单元信号连接。本发明提供的水体监测装置，在水体内设置透明容器，并在透明容器中设置光学单元，通过驱动光学单元同时进行竖直运动以及转动，来对水体中不同深度、不同方位的絮体信息进行直观、准确的检测，再根据该直观获取的检测信息来获取水体中絮凝的整体情况，提高水体监测的准确性，进而有利于准确的控制絮凝剂的投放量。

Description

一种水体监测装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种水体监测装置。

背景技术

絮凝是一种常用的污水处理方法，絮凝的原理是利用絮凝剂的电荷特性，把水中的胶体和微小悬浮物聚合成较大的絮体，随着絮体体积的增大，逐渐沉降成为污泥脱离水体，达到净化污水的效果。

絮凝剂的配方确定后，絮凝效果直接与絮凝剂的投加量相关；絮凝处理过程中，操作人员主要通过观察污水中絮体的形态，根据经验来调整絮凝剂的投加量。

目前对污水中絮体的监测方法，仅从污水表面向下观测水体中絮体的形态，监测范围受限；而实际情况中，污水内不同深度位置处，絮体的形态和分布情况并不相同，仅根据水体中某一点位置处絮体的情况无法准确对污水中的整体絮凝情况进行判断。

发明内容

本发明解决的问题是目前污水中絮体的监测装置无法准确对污水中的整体絮凝情况进行判断。

为解决上述问题，本发明提供一种水体监测装置，包括：

支架；

透明容器，与所述支架相连，所述透明容器设置于水体中；

光学单元，设置于所述透明容器内，所述光学单元用于对所述水体中的絮体进行检测；

运动单元，与所述光学单元相连，并与所述支架转动连接；所述运动单元用于带动所述光学单元于所述透明容器中进行竖直运动或转动中的至少一种运动；

驱动单元，与所述支架固定连接，并与所述运动单元相连；所述驱动单元用于驱动所述运动单元进行运动；

控制模块，与所述光学单元信号连接。

可选地，所述光学单元包括照明组件与感光组件，所述照明组件面向被检测的絮体，且所述照明组件与所述感光组件沿竖直方向分布。

可选地，所述感光组件选自面CCD、线性CCD中的一种。

可选地，所述照明组件选自可见光光源、紫外线光源、红外光光源中的至少一种。

可选地，所述支架包括浮动平台。

可选地，还包括配重结构，所述配重结构安装于所述透明容器的底部。

可选地，还包括倾角传感器，所述倾角传感器设置于所述运动单元上。

可选地，所述运动单元包括直线丝杆或齿条。

可选地，所述驱动单元包括步进电机。

可选地，所述透明容器的材质为石英或PVC。

与现有技术相比，本发明提供的水体监测装置具有如下优势：

本发明提供的水体监测装置，在水体内设置透明容器，并在透明容器中设置光学单元，通过驱动光学单元同时进行竖直运动以及转动，来对水体中不同深度、不同方位的絮体信息进行直观、准确的检测，再根据该直观获取的检测信息来获取水体中絮凝的整体情况，提高水体监测的准确性，进而有利于准确的控制絮凝剂的投放量。

附图说明

图1为本发明所述的水体监测装置的结构示意图；

图2为本发明所述的倾斜状态的水体监测装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-支架；2-透明容器；3-光学单元；4-运动单元；5-驱动单元。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在通过絮凝对污水进行处理的过程中，絮凝剂投加量是否恰当直接关系到污水处理效果以及污水处理成本；而絮凝剂的投加量通常通过对絮凝过程中絮体的大小、形态以及分布情况来确定；因此，准确的获取絮凝过程中水体的整体絮凝情况，有利于准确控制絮凝剂的投加量，在保证污水处理效果的同时，降低污水处理成本。

为解决目前污水中絮体的监测装置无法准确对污水中的整体絮凝情况进行判断的问题，本发明提供一种水体监测装置，参见图1所示，该水体监测装置包括：用于起支撑固定作用的支架1，该支架1可以与进行污水处理的储水装置的侧壁相连，也可以与储水装置的底板相连，或通过设置于储水装置之外的其他结构相连来进行固定。

透明容器2，与支架1相连，透明容器2设置于水体中；本申请优选该透明容器2为圆柱形结构，该透明容器2内设置有容纳腔；本申请优选透明容器2为石英管或PVC管，即透明容器2的材质为石英或PVC，以便于在保证透明容器2具有透明的性质的同时，还具有防水功能。

光学单元3，设置于透明容器2内，光学单元3用于对水体中的絮体进行检测；由于透明容器2设置于水体中，光学元件3能够随透明容器2进入水体内部，对水体内部透明容器2所处位置处的絮体进行检测，从而获取水体内部的絮凝情况。

运动单元4，与光学单元3相连，并与支架1转动连接；运动单元4用于带动光学单元3于透明容器2中进行竖直运动或转动中的至少一种运动，即单独进行竖直运动、单独进行转动或同时进行竖直运动以及转动；通过运动单元4带动光学单元3沿竖直方向运动，使得光学单元3能够对透明容器3所在范围内水体中不同深度位置的絮体进行检测，进而获取该透明容器3所在位置不同深度处的絮凝情况；同时，通过运动单元4带动光学单元3进行转动，使得该光学单元3能够对透明容器2所在位置不同方位处的絮体进行检测，进而获取透明容器3所在位置不同方位处的絮凝情况；本申请通过运动单元4带动光学单元3于透明容器2内同时进行竖直方向运动或转动中的至少一种运动，使得该光学单元3能够对水体中不同深度、不同方位的絮体进行检测，得到不同位置处絮体的大小、形态以及分布情况，从而能够获取污水中絮体的整体分布情况，进而便于对絮凝情况进行准确判断，准确控制絮凝剂的投加量。

具体的，光学单元3的具体运动方式可根据需求进行选择；当该光学单元同时进行竖直运动以及转动时，该光学单元3于透明容器2内进行一个周期的运动，即从上之下，在从下至上运动一次，即可获取水体中不同深度、不同方位处絮体的分布信息以及絮体自身的特征。

此外，当本申请中的光学单元3进行定时运动时，还可根据不同时间获取的絮体分布情况以及絮体自身特征，来得到水体中絮体的运动速度、絮凝速度等信息，进而获取更准确的絮凝整体情况。

驱动单元5，与支架1固定连接，并与运动单元4相连；驱动单元5用于驱动运动单元4进行运动，为运动单元4的运动提供动力。

控制模块，与光学单元3信号连接，以便于通过该控制模块获取光学单元3的检测信息，并根据检测信息来对水体中的絮凝情况进行判断。

本申请中的控制模块可以包括显示装置，以便于通过该显示装置对光学单元3检测到的信息进行显示，方便操作人员通过该显示装置来直观的得到检测信息。

进一步的，该控制模块还可以与驱动单元5信号连接，以便于根据光学单元3的检测信息来控制驱动单元5的运行，进而实现对检测过程以及检测范围的灵活控制，提高检测结果的准确性，扩大该水体监测装置的使用范围。

其中该控制模块的具体组成以及具体控制方法的实现，可通过现有的PLC控制等方式实现，本申请不对控制模块进行具体限定。

该水体监测装置工作过程中，通过支架1对该监测装置的其他构件进行支撑固定，使透明容器2位于水体内；其中透明容器2在水体内的深度可根据检测需求而定；透明容器2位于水体内的深度，决定了该水体监测装置的检测范围；为保证检测效果，也可根据水体深度对该透明容器2的长度进行设计，使得将该透明容器2放置于水体中后，水体中所有深度位置均处于该水体监测装置的检测范围。

再进一步通过驱动单元5带动运动单元4在透明容器2内沿竖直方向运动的同时，进行转动；又由于光学单元3与运动单元4相连，在运动单元4的带动下，光学单元3于透明容器2内进行竖直运动，同时进行转动；在该运动过程中，光学单元3透过透明容器2，对水体中不同深度、不同方位的絮体信息进行采集，再进一步将采集的信息传送至控制模块，控制模块通过相应的显示设备对信息进行显示；该控制模块还可包括分析设备，通过该分析设备对检测到的信息进行相应的分析。

本发明提供的水体监测装置，在水体内设置透明容器2，并在透明容器2中设置光学单元3，通过驱动光学单元3同时进行竖直运动以及转动，来对水体中不同深度、不同方位的絮体信息进行直观、准确的检测，再根据该直观获取的检测信息来获取水体中絮凝的整体情况，提高水体监测的准确性，进而有利于准确的控制絮凝剂的投放量。

此外，本发明提供的水体监测装置，通过将光学单元3设置于透明容器2中，对水体中的絮体进行检测时，透明容器2放置于水体中，且透明容器2保持静止不动，光学单元3的运动不会对水体造成扰动，从而使得本申请能够在水体不受扰动的情况下对絮凝情况进行检测，避免检测活动对絮凝产生影响，减少检测过程的误差，提高检测结果的准确性。

为便于对水体中的絮体信息进行采集，本申请中的光学单元3包括照明组件与感光组件，该照明组件面向被检测的絮体，且照明组件与感光组件沿竖直方向分布。

照明组件与感光组件沿竖直方向分布具体是指，照明组件与感光组件分布于同一方位上，从而在工作过程中，照明组件发出的光线入射至絮体上，该接收了入射光线的絮体对入射光线进散射，感光组件对絮体散射的光线进行检测，即可得到该絮体的检测信息。

为保证检测效果，本申请优选感光组件选自面CCD、线性CCD中的一种，并进一步优选该感光组件为线性CCD。

本申请通过选用线性CCD作为感光组件，有利于实现多方向，360°对水体中的絮体进行检测，从而扩大检测范围，提高对絮凝整体情况进行判断的准确性。

由于水体中絮体的尺寸范围很大，从100μm到10mm不等；本申请通过后向散射的方法来对絮体进行检测，检测范围不受絮体尺寸限制，能够对水体中各种尺寸的絮体进行准确检测；而现有的通过透射法对絮体进行检测的方法，开口的大小对检测结果的影响很大，开口太小，检测不到尺寸较大的絮体；开口太大，又检测不到尺寸偏小的絮体，导致检测范围受限，无法准确获取絮凝的整体情况。

本申请优选照明组件选自可见光光源、紫外线光源、红外光光源中的至少一种。

本申请中的支架1可以为连接杆、连接板等结构构成的支撑架；本申请优选支架1包括浮动平台，以便于通过浮动平台使得该水体监测装置漂浮于水面上，即位于上部的驱动单元5位于液面上，同时位于下方的透明容器2位于水体中。

该浮动平台的具体材质以及结构可根据水体监测装置的型号、尺寸、重量等情况进行确定，浮动平台的具体材质以及结构可选用相关的现有技术；通过对材质以及结构进行设计、选择，使得浮动平台的浮力与水体监测装置的重力相适配，通过对浮动平台的浮力进行优化，一方面保证驱动单元5能够位于水面之上，同时，又能够保证透明容器2位于水体中。

进一步的，为避免水体波动影响水体监测装置的稳定性，本申请优选该水体监测装置还包括配重结构，通过配重结构增加水体监测装置的重量，避免因微小波动而引起水体监测装置进行晃动；本申请进一步优选该配重结构安装于透明容器2的底部，以便于在通过该配重结构提高水体监测装置稳定性的同时，还有利于使得该水体监测装置保持竖直状态，从而提高检测结果的准确性。

为进一步提高检测结果的准确性，本申请提供的水体监测装置还包括倾角传感器，通过该倾角传感器测量检测过程中光学单元3的垂直度，再根据该测量的垂直度对检测结果进行修正，在图像处理过程中加以补偿；由于光学单元3连接于运动单元4上，光学单元3的垂直度与运动单元4的垂直度一致，因此，本申请优选将倾角传感器设置于运动单元4上。

参见图2所示，具体修正过程如下，当倾角传感器检测到运动单元4相对垂直线的倾角为α，而光学单元3距离浮动平台的距离为L，则光学单元3在水面下的实际深度为L×cos(α)。

本申请中的运动单元4可以为直线丝杆，也可以为齿条；相应的，驱动单元5包括步进电机，也可以是步进电机驱动的涡轮。

本发明提供的水体监测装置，可以自水面向下，直观的提供不同深度位置的絮凝情况，降低对絮体具体沉降速度进行计算的难度，还能够准确测量絮体沉降后的污泥界面，取代基于超声技术的污泥界面仪。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水体监测装置，其特征在于，包括：

支架(1)；

透明容器(2)，与所述支架(1)相连，所述透明容器(2)设置于水体中；

光学单元(3)，设置于所述透明容器(2)内，所述光学单元(3)用于对所述水体中的絮体进行检测；

运动单元(4)，与所述光学单元(3)相连，并与所述支架(1)转动连接；所述运动单元(4)用于带动所述光学单元(3)于所述透明容器(2)中进行竖直运动或转动中的至少一种运动；

驱动单元(5)，与所述支架(1)固定连接，并与所述运动单元(4)相连；所述驱动单元(5)用于驱动所述运动单元(4)进行运动；

控制模块，与所述光学单元(3)信号连接。

2.如权利要求1所述的水体监测装置，其特征在于，所述光学单元(3)包括照明组件与感光组件，所述照明组件面向被检测的絮体，且所述照明组件与所述感光组件沿竖直方向分布。

3.如权利要求2所述的水体监测装置，其特征在于，所述感光组件选自面CCD、线性CCD中的一种。

4.如权利要求2所述的水体监测装置，其特征在于，所述照明组件选自可见光光源、紫外线光源、红外光光源中的至少一种。

5.如权利要求1～4任一项所述的水体监测装置，其特征在于，所述支架(1)包括浮动平台。

6.如权利要求5所述的水体监测装置，其特征在于，还包括配重结构，所述配重结构安装于所述透明容器(2)的底部。

7.如权利要求5所述的水体监测装置，其特征在于，还包括倾角传感器，所述倾角传感器设置于所述运动单元(4)上。

8.如权利要求1～4任一项所述的水体监测装置，其特征在于，所述运动单元(4)包括直线丝杆或齿条。

9.如权利要求8所述的水体监测装置，其特征在于，所述驱动单元(5)包括步进电机。

10.如权利要求1所述的水体监测装置，其特征在于，所述透明容器(2)的材质为石英或PVC。

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