CN113029676A - 一种断层基岩地下水环保监测装置及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断层基岩地下水环保监测装置及监测系统，属于生态环境保护技术领域。一种断层基岩地下水环保监测装置，包括取样井，上方设有防盗井盖，用于保护取样点水质；取样管，设置在所述取样井内，延伸至多层深度的地下水；切换组件，设置在所述取样井内；取样组件，设置在所述切换组件上，其中，所述取样组件上设有取样筒，用于从多组取样管内提取水样；储样组件，设置在取样井内，用于收集、检测并保存所述取样筒收集的水样；本发明无需工作人员频繁采样监控，有效减轻工作人员劳动量的同时，可方便现场取样的工作人员可以直接拿取相应试样抽检，确保水质的安全环保。

Description

一种断层基岩地下水环保监测装置及监测系统

技术领域

本发明涉及生态环境保护技术领域，尤其涉及一种断层基岩地下水环保监测装置及监测系统。

背景技术

地下水是农业灌溉和居民用水的重要水源之一，其过度开采和污染在一定条件下可能会引起沼泽化、盐渍化、滑坡和地面下沉等，导致生态环境的破坏。由于断层基岩结构松散，孔隙率高是地下水运动的通道，也是地下水储存的场所，目前根据国土资源部调查，地下水的污染已经十分严重，甚至地表水都受到了不同程度的污染，对地下水进行全面的长期监控有助于有针对地对不同地方的地下水的采取不同的保护措施。

现有技术中，地下水的监测对位人工设定采样点，然后定期去提取水样，由于采样点多为郊外或山区导致采样困难和认为设备损坏，在采样过程中，需要人工携带大量设备到现场进行深井采样，采样时间长且复杂，劳动量较大，并且采样水深不便于控制，导致数据检测偏差大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中水质采样工作量大且检测数据准确性低的缺陷，而提出的一种断层基岩地下水环保监测装置及监测系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种断层基岩地下水环保监测装置，包括取样井，上方设有防盗井盖，用于保护取样点水质；

取样管，设置在所述取样井内，延伸至多层深度的地下水；

切换组件，设置在所述取样井内；

取样组件，设置在所述切换组件上，

其中，所述取样组件上设有取样筒，用于从多组取样管内提取水样；

储样组件，设置在取样井内，用于收集、检测并保存所述取样筒收集的水样。

为了保证三组取样管均可被灵活取样，优选的，所述切换组件包括

第一电机，固定连接在所述取样井内，

其中，所述第一电机的输出端固定连接有第一转轴，所述第一转轴由上至下依次固定连接有安装盘和拨盘，所述取样组件设置在安装盘上。

为了提升取样过程中的高效稳定性，进一步的，所述取样组件包括

第二电机，固定连接在所述安装盘上，

其中，所述安装盘上固定连接有延伸板，所述延伸板上转动连接有绕线筒，所述绕线筒的一端固定连接在第二电机的输出端，所述取样筒通过绳索与绕线筒相连，所述延伸板上转动连接有导线辊，所述绳索绕过导线辊。

为了便于对取样进行收集处理，进一步的，所述取样井内转动连接有第二转轴，所述第二转轴上固定连接有槽盘和第一齿轮，所述槽盘与拨盘相配合，所述第一齿轮与储样组件相配合。

优选的，所述拨盘上固定连接有拨杆，所述槽盘上开设有与拨杆相对应的卡槽。

为了提升处理检测的速度和效率，进一步的，所述取样组件包括储样轮，转动连接在所述取样井内，

其中，所述储样轮底部转动固定连接有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮相啮合，所述储样轮上开设有储样槽，所述储样槽内设有试管，所述储样轮上设有检测组件。

优选的，所述检测组件包括测试盒和磁力取样板，所述测试盒设置在储样轮顶部，所述磁力取样板固定连接在储样槽上方。

为了确保取样的水质准确投放在试管内，进一步的，所述取样筒内开设有储样腔，所述储样腔内滑动连接有储样管，所述储样管顶部固定连接有第一弹簧，所述第一弹簧远离储样管的一端固定连接在储样腔的顶壁，所述储样管侧壁开设有引流槽，所述取样筒侧壁开设有与引流槽相对应的注水孔和导气孔，所述储样腔底壁固定连接有导向柱，所述导向柱延伸至储样管内，所述导向柱上开设有与导气孔相对应的导流槽，所述取样筒顶部开设有与注水孔相对应的排气孔，所述排气孔内设有单向阀。

优选的，所述取样筒顶部设有压力传感器。

一种监测系统，包括

主控制器；

取样模块，与所述主控制器电连，用于现场检测提供水质样本；

检测模块，与所述主控制器电连，用于检测所述取样模块提取的水样，

其中，所述检测对比模块还包括微生物传感器和电化学传感器，用于测定水质内菌群量和活跃度；

无线传输模块，与所述主控制器电连，用于实时向实验室传送检测数据；

水位检测模块，与所述主控制器电连，用于记录取样检测水质的水深；

存储模块，与所述主控制器电连，用于存储所述检测模块测定的数据，便于历史查询。

与现有技术相比，本发明提供了一种断层基岩地下水环保监测装置及监测系统，具备以下有益效果：

1、该断层基岩地下水环保监测装置，利用取样组件控制取样筒提取三组取样管所在深度的水样，并将提取的水样注入储样组件内进行收集、检测并保存数据，无需工作人员频繁采样监控，有效减轻工作人员劳动量。

2、该断层基岩地下水环保监测装置，取样筒将取样的水质排入试管内，进行存储和检测，大大提升了监测的便捷性和及时性，有效降低工作人员的工作量，并且后续的定期去现场取样的工作人员可以直接根据记录更换试管，并直接抽检部分试管内的水质送入实验室进行进一步的检测，确保水质的安全环保。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明在取样模块对水质采样后，主控制器控制检测模块，对水质菌群的微生物和电化学信号进行检测，并记录水质菌群的活跃度进行数据保存记录，水位检测模块则将记录采集水位的水深，无线传输模块则通过蓝牙或WIFI将监测记录的数据实时传回实验室，整个系统安全灵活，可长时间使用，并且节能环保。

附图说明

图1为本发明提出的一种断层基岩地下水环保监测装置的结构示意图一；

图2为本发明提出的一种断层基岩地下水环保监测装置的结构示意图二；

图3为本发明提出的一种断层基岩地下水环保监测装置图2中A部分的结构示意图；

图4为本发明提出的一种断层基岩地下水环保监测装置的结构示意图三；

图5为本发明提出的一种断层基岩地下水环保监测装置切换组件的结构示意图；

图6为本发明提出的一种断层基岩地下水环保监测装置取样筒的结构示意图；

图7为本发明提出的一种断层基岩地下水环保监测装置储样轮的结构示意图；

图8为本发明提出的一种断层基岩地下水环保监测装置触发盒的结构示意图；

图9为本发明提出的监测系统图。

图中：1、取样井；101、取样管；102、井盖；103、光伏板；104、信号发射器；105、加强筋；2、第一电机；201、第一转轴；202、拨盘；203、拨杆；204、安装盘；205、延伸板；3、第二电机；301、绕线筒；302、导线辊；4、第二转轴；401、第一齿轮；402、槽盘；403、卡槽；5、储样轮；501、第二齿轮；502、储样槽；503、磁力取样板；504、试管；505、测试盒；6、取样筒；601、储样腔；602、导向柱；6021、导流槽；603、注水孔；604、导气孔；605、排气孔；606、压力传感器；7、储样管；701、引流槽；702、第一弹簧；8、触发盒；801、自落槽；802、触发槽；803、通孔；804、触发块；805、第二弹簧；806、定位槽；9、强力磁块；901、导向杆；902、卡杆。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

为了保护野外生态水质和饮用水的安全，提升环保质量，通常在饮用水点或地下水活跃点多设置检测点，用于实时观察地下水的生态安全性，而为了降低工作人员对于生态水监测的工作量，我门提出一种可以有效监测地下水生态安全的装置，现对其使用进行以下说明：

实施例1：

参照图1-6，一种断层基岩地下水环保监测装置，包括取样井1，上方设有防盗井盖102，用于保护取样点水质；取样管101，设置在取样井1内，延伸至多层深度的地下水；切换组件，设置在取样井1内；取样组件，设置在切换组件上，其中，取样组件上设有取样筒6，用于从多组取样管101内提取水样；储样组件，设置在取样井1内，用于收集、检测并保存取样筒6收集的水样。

在传统的地下水取样点位置确定后，使用打井装置将三根长度不同的取样管101打入地下水层，以对不同的地下水层进行取样监测，而为了防止取样管101内落入杂物，在打入取样管101后，将取样井1使用混凝土规定在取样点，并且为了加强稳固效果，在取样井1底部焊接多组U形加强筋105，在取样井1顶部设置可锁的防盗井盖102，确保使用的安全性，在对地下水位进行监测时，利用取样组件控制取样筒6提取三组取样管101所在深度的水样，并将提取的水样注入储样组件内进行收集、检测并保存数据，无需工作人员频繁采样监控，有效减轻工作人员劳动量。

参照图2-5，切换组件包括第一电机2，固定连接在取样井1内，其中，第一电机2的输出端固定连接有第一转轴201，第一转轴201由上至下依次固定连接有安装盘204和拨盘202，取样组件设置在安装盘204上，在设定的取样时间内，第一电机2会启动控制安装盘204依次转动至三组取样管101的上方，进行取样，方便快捷，且无需人工操作。

参照图2和图4-5，取样组件包括第二电机3，固定连接在安装盘204上，其中，安装盘204上固定连接有延伸板205，延伸板205上转动连接有绕线筒301，绕线筒301的一端固定连接在第二电机3的输出端，取样筒6通过绳索与绕线筒301相连，延伸板205上转动连接有导线辊302，绳索绕过导线辊302，在取样时，第二电机3启动，通过绳索将取样筒6放置取样管101底部直至到达地下水位，在放线过程中，取样筒6在导线辊302的引导下，始终保持在取样管101的中心位置，放置取样筒6受到撞击或卡住，保证水质取样的准确性和及时性。

参照图2-5，取样井1内转动连接有第二转轴4，第二转轴4上固定连接有槽盘402和第一齿轮401，槽盘402与拨盘202相配合，第一齿轮401与储样组件相配合，拨盘202上固定连接有拨杆203，槽盘402上开设有与拨杆203相对应的卡槽403，取样组件包括储样轮5，转动连接在取样井1内，其中，储样轮5底部转动固定连接有第二齿轮501，第一齿轮401与第二齿轮501相啮合，储样轮5上开设有储样槽502，储样槽502内设有试管504，储样轮5上设有检测组件。

在取样筒6收集完水样后，第二电机3将其提升出取样管101，随后第一电机2再次启动，将取样筒6送至试管504的正上方，在转送过程中，拨杆203通过与卡槽403配合拨动槽盘402转动，从而使与槽盘402固定连接的第一齿轮401带动第二齿轮501转动，当拨杆203运动直卡槽403最内端时，试管504和取样筒6处于同一直线上，取样筒6将取样的水质排入试管504内，进行存储和检测，大大提升了监测的便捷性和及时性，有效降低工作人员的工作量。

检测组件包括测试盒505和磁力取样板503，测试盒505设置在储样轮5顶部，磁力取样板503固定连接在储样槽502上方。

实施例2：

参照图4和图6，与实施例1基本相同，所不同的是，为了确保在取样管101内的水样准确投放入试管504内，确保水质监测的正常进行，在取样筒6内开设有储样腔601，储样腔601内滑动连接有储样管7，储样管7顶部固定连接有第一弹簧702，第一弹簧702远离储样管7的一端固定连接在储样腔601的顶壁，储样管7侧壁开设有引流槽701，取样筒6侧壁开设有与引流槽701相对应的注水孔603和导气孔604，储样腔601底壁固定连接有导向柱602，导向柱602延伸至储样管7内，导向柱602上开设有与导气孔604相对应的导流槽6021，取样筒6顶部开设有与注水孔603相对应的排气孔605，排气孔605内设有单向阀，取样筒6顶部设有压力传感器606。

取样筒6进入水中，取样筒6底部的配重块带动取样筒6竖直下沉，水压逐渐增大，进而挤压储样腔601，使带有磁性的储样管7在取样筒6内向上运动挤压第一弹簧702，直至，引流槽701与上方的注水孔603相连通，取样管101内的地下水进入储样管7内，并将储样管7内的气体从带有单向阀的排气孔605排出，静置一段时间至储样管7注满，再次启动第二电机3将取样筒6提出取样管101，第一电机2动作将取样筒6送至试管504正上方，此时，磁力取样板503与带有磁性的储样管7相互吸引，储样管7在储样腔601内向下移动，直至下方的导气孔604与引流槽701相连通，此时导流槽6021也被导通，水流顺着导流槽6021流出进入试管504内的同时部分粘附在磁力取样板503上进行检测，水流排净后移走取样筒6即可进行下一次取样或下一组深度的取样管101取样，方便快捷的同时，大大节省人力。

实施例3：

参照图9，在水质取样检测的过程中，为了减少工作人员的野外采样时间和劳动量，需要一种可以实时对水质进行监测的同时可以将采集的数据发送给工作人员进行人工核验，提升水质监测的准确性和及时性，所以我们提出一种监测系统，包括主控制器；取样模块，与主控制器电连，用于现场检测提供水质样本；检测模块，与主控制器电连，用于检测取样模块提取的水样，其中，检测对比模块还包括微生物传感器和电化学传感器，用于测定水质内菌群量和活跃度；无线传输模块，与主控制器电连，用于实时向实验室传送检测数据；水位检测模块，与主控制器电连，用于记录取样检测水质的水深；存储模块，与主控制器电连，用于存储检测模块测定的数据，便于历史查询。

在取样模块即对应的取样筒6对水质采样后，主控制器控制检测模块，在此处，主控制器和存储模块设在测试盒505内部，检测模块对应磁力取样板503，对水质菌群的微生物和电化学信号进行检测，并记录水质菌群的活跃度进行数据保存记录，水位检测模块则将记录采集水位的水深，即包括了压力传感器606记录取样筒6的下潜深度，通常控制在水深为30-60cm,以确保水质检测的普遍性，无线传输模块则包括了固定在井盖102上的信号发射器104，可以通过蓝牙或WIFI将监测记录的数据实时传回实验室，而且在井盖102上设置的光伏板103可以配合蓄电池对整个监测系统进行供电，可长时间使用，节能环保。

实施例4：

参照图6-8，为了确保取样筒6内的水可以准确注入试管504内，在储样轮5顶部对应储样槽502的上方固定连接有有触发盒8，触发盒8由上至下依次开设有触发槽802和自落槽801，并且在触发槽802上开设有两组贯穿通孔803使触发槽802和自落槽801相连通，在自落槽801内滑动有一组强力磁块9，强力磁块9的顶部固定有两根导向杆901，在导向杆901上环切有直径小于导向杆901的卡杆902，在触发槽802内滑动有触发块804，并且触发块804上开设有一端大一端小的定位槽806，小的一端用于收纳卡杆902可以将强力磁块9卡在空中，大的一端用于释放导向杆901，使强力磁块9在重力作用下自由落体，当取样筒6取水样完毕移动至试管504上方时，强力磁块9会吸附带有磁力的储样管7，从而确保取样筒6可以竖直对准试管504，当取样筒6竖直贴附在触发盒8上时，触发块804被向内挤压，从而释放导向杆901使强力磁块9带着储样管7自由落体运动，确保导流槽6021可以被开启，取样水可以准确流入试管504内，由于储样轮5上设有多组试管504，所以可以储存多组水样，在操作人员定期去现场收集水样时，只需更换试管504内的水样，手动向上拉起导向杆901，使定位槽806卡住卡柱即可，并且触发块804上固定连接有第二弹簧805且与触发槽802内壁固定连接，第二弹簧805可以保证卡合的我稳定性，由此，进一步保证了取样筒6的准确投水，防止取样筒6倾斜导致水样无法准确流入试管504内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种断层基岩地下水环保监测装置，其特征在于，包括

取样井(1)，上方设有防盗井盖(102)，用于保护取样点水质；

取样管(101)，设置在所述取样井(1)内，延伸至多层深度的地下水；

切换组件，设置在所述取样井(1)内；

取样组件，设置在所述切换组件上，

其中，所述取样组件上设有取样筒(6)，用于从多组取样管(101)内提取水样；

储样组件，设置在取样井(1)内，用于收集、检测并保存所述取样筒(6)收集的水样。

2.根据权利要求1所述的断层基岩地下水环保监测装置，其特征在于，所述切换组件包括

第一电机(2)，固定连接在所述取样井(1)内，

其中，所述第一电机(2)的输出端固定连接有第一转轴(201)，所述第一转轴(201)由上至下依次固定连接有安装盘(204)和拨盘(202)，所述取样组件设置在安装盘(204)上。

3.根据权利要求2所述的断层基岩地下水环保监测装置，其特征在于，所述取样组件包括

第二电机(3)，固定连接在所述安装盘(204)上，

其中，所述安装盘(204)上固定连接有延伸板(205)，所述延伸板(205)上转动连接有绕线筒(301)，所述绕线筒(301)的一端固定连接在第二电机(3)的输出端，所述取样筒(6)通过绳索与绕线筒(301)相连，所述延伸板(205)上转动连接有导线辊(302)，所述绳索绕过导线辊(302)。

4.根据权利要求2所述的断层基岩地下水环保监测装置，其特征在于，所述取样井(1)内转动连接有第二转轴(4)，所述第二转轴(4)上固定连接有槽盘(402)和第一齿轮(401)，所述槽盘(402)与拨盘(202)相配合，所述第一齿轮(401)与储样组件相配合。

5.根据权利要求4所述的断层基岩地下水环保监测装置，其特征在于，所述拨盘(202)上固定连接有拨杆(203)，所述槽盘(402)上开设有与拨杆(203)相对应的卡槽(403)。

6.根据权利要求4所述的断层基岩地下水环保监测装置，其特征在于，所述取样组件包括

储样轮(5)，转动连接在所述取样井(1)内，

其中，所述储样轮(5)底部转动固定连接有第二齿轮(501)，所述第一齿轮(401)与第二齿轮(501)相啮合，所述储样轮(5)上开设有储样槽(502)，所述储样槽(502)内设有试管(504)，所述储样轮(5)上设有检测组件。

7.根据权利要求6所述的断层基岩地下水环保监测装置，其特征在于，所述检测组件包括测试盒(505)和磁力取样板(503)，所述测试盒(505)设置在储样轮(5)顶部，所述磁力取样板(503)固定连接在储样槽(502)上方。

8.根据权利要求7所述的断层基岩地下水环保监测装置，其特征在于，所述取样筒(6)内开设有储样腔(601)，所述储样腔(601)内滑动连接有储样管(7)，所述储样管(7)顶部固定连接有第一弹簧(702)，所述第一弹簧(702)远离储样管(7)的一端固定连接在储样腔(601)的顶壁，所述储样管(7)侧壁开设有引流槽(701)，所述取样筒(6)侧壁开设有与引流槽(701)相对应的注水孔(603)和导气孔(604)，所述储样腔(601)底壁固定连接有导向柱(602)，所述导向柱(602)延伸至储样管(7)内，所述导向柱(602)上开设有与导气孔(604)相对应的导流槽(6021)，所述取样筒(6)顶部开设有与注水孔(603)相对应的排气孔(605)，所述排气孔(605)内设有单向阀。

9.根据权利要求8所述的断层基岩地下水环保监测装置，其特征在于，所述取样筒(6)顶部设有压力传感器(606)。

10.一种监测系统，包括权利要求1-9任一项所述的断层基岩地下水环保监测装置，其特征在于，还包括

主控制器；

取样模块，与所述主控制器电连，用于现场检测提供水质样本；

检测模块，与所述主控制器电连，用于检测所述取样模块提取的水样，

其中，所述检测对比模块还包括微生物传感器和电化学传感器，用于测定水质内菌群量和活跃度；

无线传输模块，与所述主控制器电连，用于实时向实验室传送检测数据；

水位检测模块，与所述主控制器电连，用于记录取样检测水质的水深；

存储模块，与所述主控制器电连，用于存储所述检测模块测定的数据，便于历史查询。

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