CN114487329A - 一种水环境监测采样一体设备及其系统 - Google Patents
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Abstract
一种水环境监测采样一体设备，涉及水环境监测技术领域；包括外壳和潜水主体，潜水主体外侧套设有外壳，外壳外侧与潜水主体之间连接有连接块，外壳与潜水主体位于连接块之间设有间隙，外壳外侧位于连接块之间的位置设有开口，开口内活动设置有切割组件，套筒内部与连接块之间间隙连通，潜水主体外侧与单向排水孔相对一侧设有螺旋桨，潜水主体外侧设有包围螺旋桨的滤筒二，滤筒二与套筒之间的间隙活动设置有套环一，套环一外侧连接有滤筒一，滤筒一远离滤筒二一端内侧设有切割刀，套环一内侧设有导块，滤筒二外侧设有螺旋槽。解决现有技术中水样采取设备不能够多点进行采样，进入深水域会有水草等影响采样，导致水样数据不够准确的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及水环境监测技术领域，更具体的说，本发明涉及一种水环境监测采样一体设备及其系统。
背景技术
水是生命之源，水对地球上的生物非常重要，随着社会高速发展，水域污染非常严重，我国对于水污染也非常重视，现阶段加大对水域的管理和治理；
现有的水样采取设备存在一定缺陷：1.不能够多点进行采样；2.进入深水域会有水草等影响采样；为了能够对水域的水环境数据监测更为精准，提供一种水环境监测采样一体设备来解决问题。
发明内容
本发明旨在于解决现有技术中水样采取设备不能够多点进行采样，进入深水域会有水草等影响采样，导致水样数据不够准确的技术问题。
本发明的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：
一种水环境监测采样一体设备，包括外壳和潜水主体，潜水主体外侧套设有外壳，外壳一侧设有单向排水孔，外壳另一侧设有套筒，外壳外侧与潜水主体之间连接有连接块，外壳与潜水主体位于连接块之间设有间隙，外壳外侧位于连接块之间的位置设有开口，开口内活动设置有切割组件，套筒内部与连接块之间间隙连通，潜水主体外侧与单向排水孔相对一侧设有螺旋桨，潜水主体外侧设有包围螺旋桨的滤筒二，滤筒二与套筒之间的间隙活动设置有套环一，套环一外侧连接有滤筒一，滤筒一远离滤筒二一端内侧设有切割刀，套环一内侧设有导块，滤筒二外侧设有螺旋槽；切割组件包括上连接板、下连接板和切割片，上连接板与下连接板之间连接有切割片，上连接板设置于外壳外侧，下连接板设置于外壳内侧，切割片与上连接板、下连接板呈“工”状，上连接板外侧设有刀刃。
优选的，切割片通过转轴转动设置于开口处，下连接板末端与外壳内侧连接弹簧，初始上连接板封闭开口，且弹簧处于伸开状。
优选的，套筒外侧设有吊环，吊环通过拉绳连接水面船体上端的卷收设备。
优选的，滤筒二外侧位于套环一的内侧一端套设有套环二，套环二与潜水主体连接固定弹簧，套环二与套环一转动连接。
优选的，滤筒一内壁设有螺旋状的螺旋刷，套筒外侧与滤筒一外侧相接处设为锯齿状。
优选的，潜水主体内中心安装有步进电机、蓄电池、中央处理器、GPS定位器、水质监测仪，潜水主体内部远离螺旋桨一端设有监测腔，水质监测仪一端设置有探针，且探针贯穿至监测腔内，监测腔外侧设有进水的进水网。
优选的，潜水主体内部设有蓄水腔，蓄水腔外侧上端设有进水孔，蓄水腔外侧下端设有排水孔，进水孔与排水孔内均设有阀门。
优选的，连接块内部呈空心状，连接块内部与蓄水腔之间设有带阀门开关的的通气孔，连接块内安装有气泵。
优选的，监测腔内固定有固定板，固定板对应探针设有采样管，采样管外侧一端设有细小吸嘴，采样管内部滑动设置活塞，活塞连接活塞杆，活塞杆为内部贯穿的空心杆，探针插入活塞杆内部设置，活塞对应活塞杆内部设有互通的锥形孔，锥形孔内设有塞块，活塞杆外侧设有齿条，采样管内设有驱动齿条的驱动齿轮，活塞杆拉动活塞移动，探针顶动塞块，水样由采样管进入活塞杆内与探针接触进行检测。
一种水环境监测采样一体设备的系统，包括PLC远程控制系统以及与PLC远程控制系统连接的移动模块、开关模块、电池模块、GPS模块、监测模块、深度模块，移动模块用于带动潜水主体进行移动，开关模块用于控制各元件启闭工作，电池模块用于给各元件供电，GPS模块用于潜水主体的定位，监测模块用于监测水质数据，深度模块用于监控潜水主体下潜的深度。
有益效果：
1、当步进电机启动后，步进电机带动螺旋桨转动后带动水流进入滤筒一、滤筒二，然后由滤筒二与套筒之间间隙导入连接块之间的间隙，水流流动则产生吸力带动套环一移动旋转，套环一则带动滤筒一旋转移动，切割刀能够切割进入滤筒一内的杂草和垃圾，水流在连接块之间的间隙流动则推动下连接板往上推动切割片，切割片则探出外壳外侧，上连接板由切割片顶出，切割片跟随外壳移动时切割外侧周围的水草，防止被缠绕影响水环境的监测，当连接块之间的水流冲力力小于下连接板与外壳内侧之间弹簧弹力时候，弹簧复位，在水流冲力力变换情况下，切割片上下浮动进行切割，当外壳被缠住后可以控制步进电机旋转的速度，进而对潜水主体进行自救。
2、在滤筒一移动旋转过程中，螺旋刷旋转刷洗滤筒二的外侧，进而防止滤筒二堵塞，滤筒一外侧与套筒外侧的锯齿摩擦，进而可将滤筒一外侧的水草杂物进行摩擦切割，防止堵塞。
附图说明：
图1为本发明的水环境监测采样一体设备示意图。
图2为本发明的水环境监测采样一体设备剖视示意图。
图3为本发明的潜水主体示意图。
图4为本发明的潜水主体内部示意图。
图5为本发明的采样管内部示意图。
图6为本发明的图2中A处放大示意图。
图7为本发明的滤筒二示意图。
图8为本发明的水环境监测采样一体设备的系统示意图。
图1-8中：外壳1、开口101、潜水主体2、进水网201、进水孔202、排水孔203、套筒3、吊环31、滤筒一4、螺旋刷41、切割刀42、切割组件5、上连接板51、下连接板52、切割片53、单向排水孔6、连接块7、滤筒二8、螺旋槽81、蓄水腔9、套环一10、套环二11、固定弹簧12、导块13、螺旋桨14、步进电机15、蓄电池16、中央处理器17、水质监测仪18、探针181、监测腔19、固定板20、采样管21、活塞杆211、样品腔212、活塞213、气泵22、GPS定位器23、通气孔24、塞块25、格网26、驱动齿轮27。
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。
参照图1-8，一种水环境监测采样一体设备，包括外壳1和潜水主体2，潜水主体2呈圆柱状，两端设为球面，潜水主体2外侧套设固定有圆柱状的外壳1，外壳1右侧设有单向排水孔6，外壳1另一侧固定套筒3，外壳1外侧与潜水主体2之间连接有连接块7，外壳1与潜水主体2位于连接块7之间设有间隙，外壳1外侧位于连接块7之间的位置设有开口101，开口101内通过转轴转动设置有切割组件5；切割组件5具体结构为：包括上连接板51、下连接板52和切割片53，上连接板51与下连接板52之间连接有切割片53，上连接板51设置于外壳1外侧，下连接板52设置于外壳1内侧，切割片53与上连接板51、下连接板52呈“工”状，上连接板51外侧设有刀刃，下连接板52与外壳1内侧连接弹簧，初始上连接板51封闭开口101，且弹簧处于伸开状，切割组件5依次设置有多组；套筒3内部与连接块7之间间隙连通，潜水主体2左侧转动设置有螺旋桨14，潜水主体2内部安装有步进电机15，步进电机15带动螺旋桨14转动，潜水主体2外侧固定有包围螺旋桨14的滤筒二8，滤筒二8外侧套设套环一10，套环一10外侧固定连接有滤筒一4，滤筒一4远离滤筒二8一端内侧倾斜固定有切割刀42，切割刀42设置多组，套环一10内侧设有导块13，滤筒二8外侧设有螺旋槽81，导块13滑动设置与螺旋槽81内；当步进电机15启动后，步进电机15带动螺旋桨14转动后带动水流进入滤筒一4、滤筒二8，然后由滤筒二8与套筒3之间间隙导入连接块7之间的间隙，水流流动则产生吸力带动套环一10移动旋转，套环一10则带动滤筒一4旋转移动，切割刀42能够切割进入滤筒一4内的杂草和垃圾，水流在连接块7之间的间隙流动则推动下连接板52往上推动切割片53，切割片53则探出外壳1外侧，上连接板51由切割片53顶出，切割片53跟随外壳1移动时切割外侧周围的水草，防止被缠绕影响水环境的监测，当连接块7之间的水流冲力力小于下连接板52与外壳1内侧之间弹簧弹力时候，弹簧复位，在水流冲力力变换情况下，切割片53上下浮动进行切割，当外壳1被缠住后可以控制步进电机15旋转的速度，进而对潜水主体2进行自救。
其中，套筒3外侧设有吊环31，吊环31通过拉绳连接水面船体上端的卷收设备；收放卷收设备可以回收潜水主体1。
其中，滤筒二8外侧位于套环一10的内侧一端套设有套环二11，套环二11与潜水主体2连接固定弹簧12，套环二11与套环一10转动连接；套环一10在套环二11上端旋转，滤筒二8外侧的螺旋槽81为往复螺旋设置，通过固定弹簧12可以达到固定套环二11的作用，使得套环二11受水流的吸力进行移动。
其中，滤筒一4内壁设有螺旋状的螺旋刷41，套筒3外侧与滤筒一4外侧相接处设为锯齿状；在滤筒一4移动旋转过程中，螺旋刷41旋转刷洗滤筒二8的外侧，进而防止滤筒二8堵塞，滤筒一4外侧与套筒3外侧的锯齿摩擦，进而可将滤筒一4外侧的水草杂物进行摩擦切割，防止堵塞。
其中，潜水主体2内部安装有蓄电池16、中央处理器17、GPS定位器23、水质监测仪18，潜水主体2内部远离螺旋桨14一端设有监测腔19，水质监测仪18一端连接有探针181，且探针贯穿至监测腔19内，监测腔19外侧设有进水的进水网201，潜水主体2内部设有蓄水腔9，蓄水腔9外侧上端设有进水孔202，蓄水腔9外侧下端设有排水孔203，进水孔202与排水孔203内均设有阀门；通过进水孔202进水增加潜水主体2的整体重力进行潜水，通过排水孔203排水进行减轻潜水主体2的整体重力进而上升，通过探针181监测监测腔19内的水质数据，连接块7内部呈空心状，连接块7内部与蓄水腔9之间设有带阀门开关的的通气孔24，连接块7内安装有气泵22，气泵22充气后，打开通气孔24，有利于蓄水腔9排水。
其中，监测腔19内固定有固定板20，固定板20对应探针181固定有采样管21，采样管21设置4组，采样管21外侧一端设有细小吸嘴，采样管21内部滑动设置活塞213，活塞213连接活塞杆211，活塞杆211为内部贯穿的空心杆，探针181插入活塞杆211内部设置，活塞213对应活塞杆211内部设有互通的锥形孔，锥形孔内滑动设置塞块25，塞块25呈锥形状，锥形孔外侧一端口径逐级增大，且外侧固定有格网26，格网26与塞块25之间连接弹簧，活塞杆211外侧设有齿条，采样管21内通过转轴转动设置驱动齿轮27，采样管21外侧安装旋转气缸，旋转气缸与驱动齿轮27连接，活塞杆211拉动活塞213移动，探针181顶动塞块25，水样由采样管21进入活塞杆211内与探针181接触进行检测。
一种水环境监测采样一体设备的系统，其特征在于，包括PLC远程控制系统以及与PLC远程控制系统连接的移动模块、开关模块、电池模块、GPS模块、监测模块、深度模块，移动模块用于带动潜水主体2进行移动，移动模块采用步进电机15带动螺旋桨14转动，开关模块用于控制各元件启闭工作，开关模块采用继电器开关，电池模块用于给各元件供电，电池模块为蓄电池16，GPS模块用于潜水主体2的定位，GPS模块为GPS定位器23，监测模块用于监测水质数据，监测模块为水质监测仪18，深度模块用于监控潜水主体2下潜的深度，深度模块为测深仪。
工作原理：
利用吊环31连接船体上端的拉绳，将潜水主体2放入水中，启动步进电机15带动螺旋桨14转动，进而移动位置，当需要下潜时，打开进水孔202，水进入蓄水腔9，增加潜水主体2的重力进行下潜，当需要上升时，将排水孔203打开，同时打开通气孔24，并启动气泵22充气，气压将蓄水腔9的水挤出，潜水主体2移动至合适位置后，启动水质监测仪18对监测腔19内的水进行监测，将数据上传给PLC远程控制系统，在船体上端设置接收PLC远程控制系统的人机交互界面，可以更好的观察水质数据，当步进电机15启动后，步进电机15带动螺旋桨14转动后带动水流进入滤筒一4、滤筒二8，然后由滤筒二8与套筒3之间间隙导入连接块7之间的间隙，水流流动则产生吸力带动套环一10移动旋转，套环一10则带动滤筒一4旋转移动，切割刀42能够切割进入滤筒一4内的杂草和垃圾，水流在连接块7之间的间隙流动则推动下连接板52往上推动切割片53，切割片53则探出外壳1外侧，上连接板51由切割片53顶出，切割片53跟随外壳1移动时切割外侧周围的水草，防止被缠绕影响水环境的监测，当连接块7之间的水流冲力力小于下连接板52与外壳1内侧之间弹簧弹力时候，弹簧复位，在水流冲力力变换情况下，切割片53上下浮动进行切割，当外壳1被缠住后可以控制步进电机15旋转的速度，进而对潜水主体2进行自救。
Claims (10)
1.一种水环境监测采样一体设备，包括外壳（1）和潜水主体（2），其特征在于，所述潜水主体（2）外侧套设有外壳（1），外壳（1）一侧设有单向排水孔（6），外壳（1）另一侧设有套筒（3），外壳（1）外侧与潜水主体（2）之间连接有连接块（7），外壳（1）与潜水主体（2）位于连接块（7）之间设有间隙，外壳（1）外侧位于连接块（7）之间的位置设有开口（101），开口（101）内活动设置有切割组件（5），套筒（3）内部与连接块（7）之间间隙连通，潜水主体（2）外侧与单向排水孔（6）相对一侧设有螺旋桨（14），潜水主体（2）外侧设有包围螺旋桨（14）的滤筒二（8），滤筒二（8）与套筒（3）之间的间隙活动设置有套环一（10），套环一（10）外侧连接有滤筒一（4），滤筒一（4）远离滤筒二（8）一端内侧设有切割刀（42），套环一（10）内侧设有导块（13），滤筒二（8）外侧设有螺旋槽（81）；切割组件（5）包括上连接板（51）、下连接板（52）和切割片（53），上连接板（51）与下连接板（52）之间连接有切割片（53），上连接板（51）设置于外壳（1）外侧，下连接板（52）设置于外壳（1）内侧，切割片（53）与上连接板（51）、下连接板（52）呈“工”状，上连接板（51）外侧设有刀刃。
2.如权利要求1所述的水环境监测采样一体设备，其特征在于，所述切割片（53）通过转轴转动设置于开口（101）处，下连接板（52）末端与外壳（1）内侧连接弹簧，初始上连接板（51）封闭开口（101），且弹簧处于伸开状。
3.如权利要求1所述的水环境监测采样一体设备，其特征在于，所述套筒（3）外侧设有吊环（31），吊环（31）通过拉绳连接水面船体上端的卷收设备。
4.如权利要求1所述的水环境监测采样一体设备，其特征在于，所述滤筒二（8）外侧位于套环一（10）的内侧一端套设有套环二（11），套环二（11）与潜水主体（2）连接固定弹簧（12），套环二（11）与套环一（10）转动连接。
5.如权利要求1所述的水环境监测采样一体设备，其特征在于，所述滤筒一（4）内壁设有螺旋状的螺旋刷（41），套筒（3）外侧与滤筒一（4）外侧相接处设为锯齿状。
6.如权利要求1所述的水环境监测采样一体设备，其特征在于，所述潜水主体（2）内中心安装有步进电机（15）、蓄电池（16）、中央处理器（17）、GPS定位器（23）、水质监测仪（18），潜水主体（2）内部远离螺旋桨（14）一端设有监测腔（19），水质监测仪（18）一端设置有探针（181），且探针贯穿至监测腔（19）内，监测腔（19）外侧设有进水的进水网（201）。
7.如权利要求1所述的水环境监测采样一体设备，其特征在于，所述潜水主体（2）内部设有蓄水腔（9），蓄水腔（9）外侧上端设有进水孔（202），蓄水腔（9）外侧下端设有排水孔（203），进水孔（202）与排水孔（203）内均设有阀门。
8.如权利要求1所述的水环境监测采样一体设备，其特征在于，所述连接块（7）内部呈空心状，连接块（7）内部与蓄水腔（9）之间设有带阀门开关的通气孔（24），连接块（7）内安装有气泵。
9.如权利要求7所述的水环境监测采样一体设备，其特征在于，所述监测腔（19）内固定有固定板（20），固定板（20）对应探针（181）设有采样管（21），采样管（21）外侧一端设有细小吸嘴，采样管（21）内部滑动设置活塞（213），活塞（213）连接活塞杆（211），活塞杆（211）为内部贯穿的空心杆，探针（181）插入活塞杆（211）内部设置，活塞（213）对应活塞杆（211）内部设有互通的锥形孔，锥形孔内设有塞块（25），活塞杆（211）外侧设有齿条，采样管（21）内设有驱动齿条的驱动齿轮（27），活塞杆（211）拉动活塞（213）移动，探针（181）顶动塞块（25），水样由采样管（21）进入活塞杆（211）内与探针（181）接触进行检测。
10.如权利要求1-9所述的水环境监测采样一体设备的系统，其特征在于，包括PLC远程控制系统以及与PLC远程控制系统连接的移动模块、开关模块、电池模块、GPS模块、监测模块、深度模块，移动模块用于带动潜水主体（2）进行移动，开关模块用于控制各元件启闭工作，电池模块用于给各元件供电，GPS模块用于潜水主体（2）的定位，监测模块用于监测水质数据，深度模块用于监控潜水主体（2）下潜的深度。
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| CN114487329B (zh) | 2024-01-19 |
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