CN115541315A - 一种智能水质监测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能水质监测装置及其方法，涉及水质监测技术领域，包括监测体和监测器，监测体内安装有取样组件，取样组件包括取样管、检测区，检测区内设有检测腔，监测器位于检测腔内，检测区一侧设有控制区，控制区和检测区之间通过进水管连接，控制区一端连接有细管，细管另一端与取样管连接，进水管和细管上均安装有截止阀，用于控制管路的通断，调整进入控制区和检测区内的样本数；控制区内设有活塞，所述活塞将控制区分为上腔体和下腔体，活塞上安装有活塞杆，活塞杆顶端穿过控制区并延伸至控制区的上方，活塞杆下推活塞时，样本经过所述细管流进上腔体；活塞上移，上腔体内的样本经过进水管流进检测腔，对样本进行多次检测。

Description

一种智能水质监测装置及其方法

技术领域

本发明属于水质监测技术领域，具体涉及一种智能水质监测装置及其方法。

背景技术

在工业生产过程中，加工、制造、冷却等多处使用到水资源，工业用水就是工业生产中直接和间接使用的水量，为了节约水资源，可将间接使用的水量经过检测达标后使用到其他工序之中，例如将空调用水、冷却用水使用到加工、制造中。

如一公开号为CN114814142A公开了一种实时水质监测装置，解决现有水质监测器的续航问题，包括，漂浮组件能浮在水面上；吸附组件设置在漂浮组件上，吸附组件的吸附端与航行的船只相对应；取样组件设置在漂浮组件上，取样组件的进样管与水相对应，水质监测器设置在取样组件内并与抽取的水样相对应。通过设置漂浮组件使装置漂浮在水面上，通过吸附组件将监测装置吸附在水中行走的船只上，船只移动时能带动监测装置移动，通过取样组件进行水质取样，通过水质监测器实现对更大区域的水域的水质进行实时监测，同时由于监测装置靠近船只，还能监测从船只上排出的污水。

上述水质监测器内部仅设置有一处检测区，通过重复检测达到检测多处水质的目的，检测时需要将检测完成的水排出再引入新的水，此过程中，前一检测中残留的水质会影响后一检测的结果的准确性，取样时也无法及时调整一次取样的质量。

发明内容

本发明的目的是，为了解决现有技术的问题，提供一种智能水质监测装置及其方法。

一种智能水质监测装置，包括监测体和监测器，监测体内安装有取样组件，用于抽取待检测的样本，

取样组件，其包括取样管、检测区，检测区内设有检测腔，所述监测器位于检测腔内，所述检测区一侧设有控制区，控制区和检测区之间通过进水管连接，取样管倾斜设置在监测体上，所述控制区一端连接有细管，细管另一端与取样管连接，细管和取样管之间安装有连接环，连接环安装在监测体内壁，

进水管和细管上均安装有截止阀，用于控制管路的通断，调整进入控制区和检测区内的样本数；

控制区，其内设有活塞，所述活塞将控制区分为上腔体和下腔体，活塞上安装有活塞杆，活塞杆顶端穿过控制区并延伸至控制区的上方，活塞杆下推活塞时，样本经过所述细管流进上腔体；活塞杆上拉活塞时，上腔体内的样本经过进水管流进检测腔。

进一步地，所述监测体内对称安装有立杆，立杆上安装有承载板，用于放置使监测体悬浮在水面的气囊，所述气囊上方安装有上压板，承载板和上压板两端通过阻挡杆连接，用于限制位于承载板和上压板之间的气囊的位置，承载板顶端和下压板底端设有防滑垫，监测体外圈设有多个圆孔，圆孔沿监测体圆周方向布设，所述圆孔内底端设有内置凹槽。

进一步地，所述承载板内设有气罐，所述气罐与气囊之间连接有气管，用于补充气囊内的气体，调整所述监测体浸入水面的体积。

进一步地，所述圆孔从下至上分为四层，依次为一层圆孔、二层圆孔、三层圆孔和四层圆孔，一层圆孔位于监测体的底部，四层圆孔位于监测体的顶部，且各层圆孔之间高度方向的距离均不相同，一层圆孔到二层圆孔的距离小于二层圆孔到三层圆孔之间的距离，二层圆孔到三层圆孔小于三层圆孔到四层圆孔之间的距离，取样管位于三层圆孔和四层圆孔之间。

进一步地，所述监测体上安装有动力组件，所述动力组件包括驱动轮，监测体内安装有电机架，电机架上安装有动力电机，动力电机的电机轴穿过电机架，电机轴上安装有连接杆，所述连接杆和电机轴之间安装有联轴器，连接杆底端穿过监测体并套设有传动轮，连接杆一侧设有支撑杆，支撑杆顶端与监测体连接，支撑杆上转动连接有动力转轴，动力转轴一端套设有与传动轮啮合的动力轮，动力转轴另一端套设有驱动轮，所述传动轮和动力轮为锥齿轮。

进一步地，所述连接杆与监测体之间连接有螺纹套，螺纹套与监测体一体式焊接，螺纹套套设在连接杆上，且螺纹套和连接杆转动连接，监测体内涂有防水材料，监测体上螺纹连接有盖板。

进一步地，所述监测体上安装有推拉气缸，推拉气缸底端连接有升降板，升降板控制活塞杆的上升、下降，升降板上设有限位件，限位件上设有中心孔，所述活塞杆穿过所述中心孔，活塞杆上设有限位凹槽一，限位件上设有限位凹槽二，活塞杆和限位件间隙配合，且活塞杆和限位件之间卡接有限位环，限位环上对称设有卡块，卡块位于限位凹槽一和限位凹槽二内，活塞杆和限位环之间连接有液压推杆。

进一步地，所述检测区一侧设有废水区，废水区和检测区之间连接有排水管，排水管上安装有水泵和截止阀，截止阀靠近检测区。

进一步地，所述废水区、检测区和控制区为一组监测组件，上压板上安装有多组监测组件。

基于上述智能水质监测装置，本发明还提出了一种智能水质监测装置的方法，包括以下步骤：

步骤一：将监测体放置在待检测水域，水进入二层圆孔的内置凹槽内；

步骤二：监测体上其中一根细管上的截止阀打开，气囊内的部分气体经过气管回到气罐内，监测体下沉，样本进入取样管和细管内；

步骤三：气罐内的气体经过气管回到气囊内，监测体上移；

步骤四：推拉气缸下推升降板，样本流进上腔体内，细管上的截止阀关闭，进水管上的截止阀打开，活塞上移，样本经进水管进入检测腔，监测器对样本进行检测；

步骤五：动力电机驱动连接杆旋转，动力轮转动，使监测体移动至另一处，重复上述取样动作。

本发明的有益效果是：

1.取样管和检测区之间设有控制区，通过控制区控制进入检测腔内的样本数，避免进入检测腔内样本太少或太多，不便于检测，影响检测结果，同时还可对同处的水样进行多次检测。

2.监测体内设有多组监测组件，当监测水域面积较大时，以便检测多处的水质，达到少量多次的目的，且不同区域的水样通过不同的监测组件检测，以便提高检测结果的准确性。

3.监测体内设有气囊和气罐，可以随时调整监测体浸入水域的体积，监测体上移此时便于监测体移动，可以抽取不同地方的样本进行检测，监测体下移，便于样本进入取样管。

4.监测体上安装有动力组件，一处取样完成后，监测体可自动漂到另一处进行取样检测。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的气囊左视图；

图4是本发明的取样组件主视图；

图5是本发明的实施例一中的上压板俯视图；

图6是本发明的实施例二中的上压板俯视图；

图7是本发明的控制区剖视图；

图8是本发明的限位件俯视图；

图9是本发明的限位件剖视图；

图10是本发明的限位环俯视图；

图11是本发明的限位环剖视图；

图12是本发明的图2中的A部放大图；

图13是本发明的动力组件左视图。

图中标记为：1、监测体；

101、圆孔；102、内置凹槽；103、盖板；104、立杆；105、防滑垫；106、气囊；107、上压板；108、阻挡杆；109、气管；110、气罐；111、承载板；

2、取样管；

201、上腔体；202、推拉气缸；203、升降板；204、连接环；205、废水区；206、水泵；207、排水管；208、截止阀；209、监测器；210、检测区；211、检测腔；212、进水管；213、活塞杆；214、控制区；215、细管；216、活塞；217、下腔体；218、液压推杆；

3、限位环；

301、限位凹槽一；302、限位件；303、限位凹槽二；304、卡块；

4、驱动轮；

401、传动轮；402、动力轮；403、动力电机；404、螺纹套；405、电机架；406、联轴器；407、防水材料；408、连接杆；409、支撑杆；410、动力转轴。

具体实施方式

实施例一

如图2和图4所示，一种智能水质监测装置，包括监测体1和监测器209，监测体1上螺纹连接有盖板103，监测体1内设有检测区210，检测区210上设有检测腔211，监测器209位于检测腔211内，监测体1内安装有取样组件，取样组件包括取样管2，通过取样管2抽取样本，监测体1位于检测水域内，通过取样组件抽取部分样本到检测腔211内，再通过监测器209对样本进行检测。

为了便于控制进入检测腔211内的样本数，检测区210和取样管2之间设有控制区214，控制区214和检测区210之间通过进水管212连接。

如图1所示，取样管2倾斜设置在监测体1上，且取样管2顶端进水口的水平高度高于取样管2的顶端出水口，控制区214一端连接有细管215，细管215另一端与取样管2连接，细管215的直径小于取样管2的直径，以便减小水样的流速。为了保证监测体1的密封性能，细管215和取样管2之间安装有连接环204，连接环204安装在监测体1内壁。

如图7所示，控制区214内设有活塞216，活塞216将控制区214分为上腔体201和下腔体217，活塞216上安装有活塞杆213，活塞杆213顶端穿过控制区214并延伸至控制区214的上方，通过上腔体201和下腔体217的压力差达到抽取样本的目的，活塞杆213上连接有动力结构，通过动力结构使活塞杆213上升下降，活塞杆213下推活塞216时，样本经过细管215流进上腔体201；活塞杆213上拉活塞216时，上腔体201内的样本经过进水管212流进检测腔211。

为了配合活塞216运动，同时进一步控制检测的样本数，进水管212和细管215上均安装有截止阀208，用于控制管路的通断，调整进入控制区214和检测区210内的样本数，另外，还可实现对同一取样管2内的样本进行少量多次检测。

如图4和图7所示，工作时，进水管212上的截止阀208关闭，细管215上的截止阀208打开，随着活塞216缓慢下移取样管2内的样本进入上腔体201内，上腔体201内的样本量的最高水位低于进水管212的高度；

细管215上的截止阀208关闭，进水管212上的截止阀208打开，随着活塞216缓慢上移上腔体201内的样本进入检测腔211内，当进入检测腔211内样本数达到检测量时，进水管212上的截止阀关闭，通过监测器209对样本进行检测。

控制区214位于检测区210的一侧，检测区210另一侧设有废水区205，为了实现对取样管2抽取样本的少量多次检测。

废水区205和检测区210之间连接有排水管207，排水管207上安装有水泵206和截止阀208，通过水泵206将检测腔211内检测完成的样本抽取至废水区205内，以便检测腔211进行下一次检测，排水管207上的截止阀208靠近检测区210，排水管207上的截止阀208在水泵206工作时打开，其他时间排水管207上的截止阀208处于关闭状态，废水区205、检测区210和控制区214为一组监测组件，为了多次检测水域不同区域的样本，监测体1内设有多组监测组件。

如图2所示，监测体1内对称安装有立杆104，立杆104上安装有承载板111，用于放置使监测体1悬浮在水面的气囊106，气囊106上方安装有上压板107，承载板111和上压板107两端通过阻挡杆108连接，承载板111顶端和下压板107底端设有防滑垫105。

监测组件安装在上压板107上，监测体1上取样管2的数量与监测体1内监测组件的数量对应，以便抽取同一水域的多处样本进行检测，且样本在不同的检测腔211内检测，保证检测结果的准确性。

此外，通过在承载板111和上压板107两端设置阻挡杆108，还用于限制位于承载板111和上压板107之间的气囊106的位置。

如图3所示，承载板111内设有气罐110，气罐110与气囊106之间连接有气管109，用于补充气囊106内的气体，调整监测体1浸入水面的体积，以便取样管2抽取样本。

如图5所示，检测区210、控制区214、废水区205为矩形箱体。

基于上述智能水质监测装置，本发明还提出了一种智能水质监测装置的方法，包括以下步骤：

将监测体1放置在待检测水域，细管215上的截止阀打开，气囊106内的部分气体经过气管109回到气罐110内，监测体1下沉，位于监测体1四周的样本进入取样管2和细管215内；

待取样管2取完样本后，气罐110内的气体经过气管109回到气囊106内，监测体1上移；

动力机构下推活塞杆213，活塞216缓慢下移，样本流进上腔体201内，细管215上的截止阀关闭，进水管212上的截止阀打开，活塞216上移，样本经进水管212进入检测腔211，监测器209对样本进行检测，上述截止阀的开、关及气罐、气囊的动作通过监测体1控制系统完成。

实施例二

在上述实施例一的基础上，如图6所示，检测区210、控制区214、废水区205为圆柱形箱体，为了充分利用上压板107上的空间，同时也为了扩大检测区210、控制区214、废水区205的容量，以便抽取更多的检测样本，本实施例中其他结构及原理与实施例一相同。

实施例三

在上述实施例二的基础上，如图1所示，由于监测体1需要下沉进行取样，为了保证取样的稳定性，监测体1外圈设有多个圆孔101，圆孔101沿监测体1圆周方向布设，圆孔101内底端设有内置凹槽102，本实施例中其他部件及原理与实施例二相同。

圆孔101从下至上分为四层，依次为一层圆孔、二层圆孔、三层圆孔和四层圆孔，一层圆孔位于监测体1的底部，四层圆孔位于监测体1的顶部，且各层圆孔之间高度方向的距离均不相同，一层圆孔到二层圆孔的距离小于二层圆孔到三层圆孔之间的距离，二层圆孔到三层圆孔小于三层圆孔到四层圆孔之间的距离，取样管2位于三层圆孔和四层圆孔之间。

监测体1下沉时，水进入内置凹槽102内，使监测体1底部保持平稳，以便其下沉平缓。

实施例四

在上述实施例三的基础上，如图1-图2、图12-图13所示，监测体1上安装有动力组件，使监测体1自动移动至水域的不同区域进行取样，此时取样管2错落布置在监测体1上，本实施例中的其他部件及原理与实施例三相同。

动力组件包括驱动轮4，监测体1内安装有电机架405，电机架405上安装有动力电机403，动力电机403的电机轴穿过电机架405，电机轴上安装有连接杆408，连接杆408和电机轴之间安装有联轴器406，连接杆408底端穿过监测体1并套设有传动轮401。

连接杆408一侧设有支撑杆409，支撑杆409顶端与监测体1连接，支撑杆409上转动连接有动力转轴410，动力转轴410一端套设有与传动轮401啮合的动力轮402，动力转轴410另一端套设有驱动轮4，传动轮401和动力轮402为锥齿轮。

动力电机403将动力传递给连接杆408，套设在连接杆408上的传动轮401旋转，由于动力轮402与传动轮401啮合，因此动力转轴410旋转，驱动轮4转动，此时监测体1移动，继续重复取样、检测动作。

为了进一步保证监测体1的密封性能，连接杆408与监测体1之间连接有螺纹套404，螺纹套404与监测体1一体式焊接，螺纹套404套设在连接杆408上，且螺纹套404和连接杆408转动连接，监测体1内涂有防水材料407，防止水进入监测体1内部。

为了配合取样管进行取样，如图2，图8-图11所示，监测体1上安装有动力结构，动力结构包括推拉气缸202，推拉气缸202底端连接有升降板203，升降板203控制活塞杆213的上升、下降，升降板203上设有限位件302，限位件302上设有中心孔，活塞杆213穿过中心孔，活塞杆213上设有限位凹槽一301，限位件302上设有限位凹槽二303，活塞杆213和限位件302间隙配合，且活塞杆213和限位件302之间卡接有限位环3，限位环3上对称设有卡块304，卡块304位于限位凹槽一301和限位凹槽二303内。

由于取样管2错落布置在监测体1上，因此各取样管2分开进行取样，为了避免活塞216重复不必要的动作，通过限位环3将活塞杆213和升降板203锁紧，活塞杆213顶部安装有与限位环3连接的液压推杆218，对应的取样管2取样时，液压推杆218将限位环3推进限位件302内，使卡块304与限位凹槽二303、限位凹槽一301卡紧，使对应的活塞杆随升降板203一起工作。

推拉气缸202下推升降板203，活塞216下移，样本流进上腔体201内，细管215上的截止阀关闭，进水管212上的截止阀打开，推拉气缸202上拉升降板203，活塞216上移，样本经进水管212进入检测腔211，监测器209对样本进行检测。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能水质监测装置，包括监测体和监测器，监测体内安装有取样组件，用于抽取待检测的样本，其特征在于，

取样组件，其包括取样管、检测区，检测区内设有检测腔，所述监测器位于检测腔内，所述检测区一侧设有控制区，控制区和检测区之间通过进水管连接，取样管倾斜设置在监测体上，所述控制区一端连接有细管，细管另一端与取样管连接，细管和取样管之间安装有连接环，连接环安装在监测体内壁，

进水管和细管上均安装有截止阀，用于控制管路的通断，调整进入控制区和检测区内的样本数；

控制区，其内设有活塞，所述活塞将控制区分为上腔体和下腔体，活塞上安装有活塞杆，活塞杆顶端穿过控制区并延伸至控制区的上方，活塞杆下推活塞时，样本经过所述细管流进上腔体；活塞杆上拉活塞时，上腔体内的样本经过进水管流进检测腔。

2.根据权利要求1所述的智能水质监测装置，其特征在于，所述监测体内对称安装有立杆，立杆上安装有承载板，用于放置使监测体悬浮在水面的气囊，所述气囊上方安装有上压板，承载板和上压板两端通过阻挡杆连接，用于限制位于承载板和上压板之间的气囊的位置，承载板顶端和下压板底端设有防滑垫，监测体外圈设有多个圆孔，圆孔沿监测体圆周方向布设，所述圆孔内底端设有内置凹槽。

3.根据权利要求2所述的智能水质监测装置，其特征在于，所述承载板内设有气罐，所述气罐与气囊之间连接有气管，用于补充气囊内的气体，调整所述监测体浸入水面的体积。

4.根据权利要求2所述的智能水质监测装置，其特征在于，所述圆孔从下至上分为四层，依次为一层圆孔、二层圆孔、三层圆孔和四层圆孔，一层圆孔位于监测体的底部，四层圆孔位于监测体的顶部，且各层圆孔之间高度方向的距离均不相同，一层圆孔到二层圆孔的距离小于二层圆孔到三层圆孔之间的距离，二层圆孔到三层圆孔小于三层圆孔到四层圆孔之间的距离，取样管位于三层圆孔和四层圆孔之间。

5.根据权利要求1所述的智能水质监测装置，其特征在于，所述监测体上安装有动力组件，所述动力组件包括驱动轮，监测体内安装有电机架，电机架上安装有动力电机，动力电机的电机轴穿过电机架，电机轴上安装有连接杆，所述连接杆和电机轴之间安装有联轴器，连接杆底端穿过监测体并套设有传动轮，连接杆一侧设有支撑杆，支撑杆顶端与监测体连接，支撑杆上转动连接有动力转轴，动力转轴一端套设有与传动轮啮合的动力轮，动力转轴另一端套设有驱动轮，所述传动轮和动力轮为锥齿轮。

6.根据权利要求5所述的智能水质监测装置，其特征在于，所述连接杆与监测体之间连接有螺纹套，螺纹套与监测体一体式焊接，螺纹套套设在连接杆上，且螺纹套和连接杆转动连接，监测体内涂有防水材料，监测体上螺纹连接有盖板。

7.根据权利要求1所述的智能水质监测装置，其特征在于，所述监测体上安装有推拉气缸，推拉气缸底端连接有升降板，升降板控制活塞杆的上升、下降，升降板上设有限位件，限位件上设有中心孔，所述活塞杆穿过所述中心孔，活塞杆上设有限位凹槽一，限位件上设有限位凹槽二，活塞杆和限位件间隙配合，且活塞杆和限位件之间卡接有限位环，限位环上对称设有卡块，卡块位于限位凹槽一和限位凹槽二内，活塞杆和限位环之间连接有液压推杆。

8.根据权利要求1所述的智能水质监测装置，其特征在于，所述检测区一侧设有废水区，废水区和检测区之间连接有排水管，排水管上安装有水泵和截止阀，截止阀靠近检测区。

9.根据权利要求8所述的智能水质监测装置，其特征在于，所述废水区、检测区和控制区为一组监测组件，上压板上安装有多组监测组件。

10.一种使用如权利要求1-9中任意一项所述智能水质监测装置的方法，包括以下步骤：

步骤一：将监测体放置在待检测水域，水进入二层圆孔的内置凹槽内；

步骤二：监测体上其中一根细管上的截止阀打开，气囊内的部分气体经过气管回到气罐内，监测体下沉，样本进入取样管和细管内；

步骤三：气罐内的气体经过气管回到气囊内，监测体上移；

步骤四：推拉气缸下推升降板，样本流进上腔体内，细管上的截止阀关闭，进水管上的截止阀打开，活塞上移，样本经进水管进入检测腔，监测器对样本进行检测；

步骤五：动力电机驱动连接杆旋转，动力轮转动，使监测体移动至另一处，重复取样动作。

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