CN116087439A - 一种非水相液体监测系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种非水相液体监测系统。所述系统包括中央控制装置、实时监测装置、靶向取样装置、样品监测装置、清洗装置和供电装置。所述非水相液体监测系统通过中央控制装置将实时监测装置、靶向取样装置、样品监测装置、供电装置和清洗装置集成为一体，形成一种地下水NAPLs污染物动态在线监测及靶向定深无扰动自动采样、清洗一体化系统，使操作便捷、采样准确性强，监测结果精度高，适用范围广，可在重点区域和工业园区内地下水监测预警和污染防治工作中广泛推广应用。
Description
技术领域
本公开涉及环境监测技术领域，具体而言，涉及一种非水相液体监测系统。
背景技术
随着我国工业的快速发展，“工业三废”大量排放、石油及其化工产品大量使用生产使我国地下水环境质量状况受到了严重威胁。
在众多地下水污染物中有机污染物是治理的难点和重点。有机污染物进入地下水后通常以非水相液体(英文全称Non-aqueous Phase Liquids，简称NAPLs)形式污染地下水，其中密度比水小漂浮于表面的称为轻非水相液体(英文全称Light Non-Aqueous PhaseLiquid，简称LNAPL)，密度比水大沉于底部的称为重非水相液体(英文全称Dense Non-Aqueous Phase Liquid，简称DNAPL)，NAPLs污染物因其比重比水大或比水小，在地下水中的迁移运动规律和污染扩散路径十分复杂。对高风险区域的地下水进行NAPLs实时取样和在线监测，对有效防止地下水污染，保障地下水环境质量安全有着重要意义。
目前，取样人员仅能对水体环境进行常规水质监测，且多采用现场取样，耗时耗力，监测精度低。当地下水中存在NAPLs时，取样人员无法对含非水相液体的地下水样品进行准确采集。且每次取样后残留的滞水均对下次取样造成干扰。
因此，本公开提供了一种非水相液体监测系统，以解决上述技术问题之一。
发明内容
本公开的目的在于提供一种非水相液体监测系统，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：
根据本公开的具体实施方式，本公开提供一种非水相液体监测系统，包括：
实时监测装置，配置为在监测井的水体环境中基于中央控制装置针对每个监测深度发出的监测指令分别获取对应监测深度的多种实时监测数据，其中，所述多种实时监测数据中至少包括第一液位数据和第一非水相液体数据；
靶向取样装置，配置为在所述水体环境中基于中央控制装置针对每个监测深度发出的取样指令分别采集对应监测深度的环境样品；
样品监测装置，与所述靶向取样装置通过管道连通，配置为通过所述靶向取样装置收集每个监测深度的环境样品，且基于每个环境样品获取多种样品监测数据，其中，所述多种样品监测数据的监测种类与所述多种实时监测数据的监测种类相同，且所述多种样品监测数据中至少包括第二液位数据和第二非水相液体数据；
所述中央控制装置，与所述实时监测装置、所述靶向取样装置和所述样品监测装置分别通信连接，配置为：基于每个监测深度的多种实时监测数据和对应监测深度的多种样品监测数据组成监测种类一一对应的多个数据对；当任一数据对中两个数据的对比结果满足预设预警条件时，生成所述数据对所对应的监测深度和监测种类的预警信息。
可选的，所述实时监测装置，包括：探头保护框、监测驱动器以及多种监测探头组成的监测探头组件；
所述监测探头组件中的每种监测探头与所述中央控制装置通信连接，每种监测探头配置为基于中央控制装置针对每个监测深度发出的监测指令获取对应监测深度的一种实时监测数据，其中，所述监测探头组件中至少包括用于获取第一液位数据的第一液位监测探头和用于获取第一非水相液体数据的第一非水相液体监测探头；所述第一液位监测探头的监测深度与所述监测探头组件中的其他监测探头的监测深度一致；
所述探头保护框，固定罩在所述监测探头组件外；
所述监测驱动器，与所述监测探头组件传动连接，且与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置针对每个监测深度发出的第一驱动指令分别控制所述监测探头组件到达对应的监测深度；
所述中央控制装置，配置为针对每个监测深度基于所述第一液位监测探头反馈的第一液位数据分别生成所述监测驱动器的对应监测深度的第一驱动指令。
可选的，所述靶向取样装置，包括：单向取样组件、取样驱动器和可调取样气泵；
所述单向取样组件，与所述中央控制装置通信连接，配置为实时采集所述第二液位数据和各个监测深度的环境样品；
所述取样驱动器，与所述单向取样组件通过取样管道传动连接，且与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置针对每个监测深度发出的第二驱动指令分别传动所述单向取样组件到达对应的监测深度；
所述可调取样气泵，其输入口与所述单向取样组件的输出口通过取样管道连通，且与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置针对每个监测深度发出的取样指令通过所述单向取样组件分别采集对应监测深度的环境样品；
所述中央控制装置，配置为针对每个监测深度基于所述单向取样组件反馈的第二液位数据分别生成所述取样驱动器的对应监测深度的第二驱动指令；且基于预设污染物特征信息生成所述可调取样气泵的取样指令。
可选的，所述单向取样组件，包括用于获取第二液位数据的第二液位监测探头和用于采集环境样品的单向气囊泵取样器；
所述单向气囊泵取样器，包括：气囊泵腔体、设置于气囊泵腔体底部的第一球型止回阀和设置于气囊泵腔体顶部的第二球型止回阀，配置为保证液体从所述第一球型止回阀的输入口流入，且从所述第二球型止回阀的输出口流出；所述第二球型止回阀的输出口与所述可调取样气泵的输入口通过取样管道连通；
所述第二液位监测探头，与所述单向气囊泵取样器平行设置，所述第二液位监测探头的监测深度与所述单向取样组件中获取环境样品的入口深度一致，且所述第二液位监测探头与所述中央控制装置通信连接。
可选的，所述样品监测装置包括样品收集器和样品监测设备；
所述样品收集器，其输入口与所述可调取样气泵的输出口通过收集管道连通，配置为分别收集每个监测深度的环境样品；
所述样品监测设备，与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述样品收集器中每个监测深度的环境样品分别进行检测，获取对应监测深度的多种样品监测数据。
可选的，所述样品收集器的底部设置有排泄阀门，所述排泄阀门与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置的第一打开指令或第一关闭指令分别控制所述样品收集器中环境样品的排出或收集；
所述样品监测装置还包括样品回收器，所述样品回收器配置为接收所述样品收集器排出的环境样品。
可选的，所述系统还包括清洗装置；所述清洗装置，包括：
供气设备，包括容纳清洗气体的气体容器和气体阀门；所述气体阀门，与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置的第二打开指令或第二关闭指令分别控制所述气体容器排出或存储清洗气体；
供液设备，包括容纳清洗液的液体容器和液体阀门；所述液体阀门，与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置的第三打开指令或第三关闭指令分别控制所述液体容器排出或存储清洗液；
清洗输入泵，其输入口分别与所述气体阀门的输出口和所述液体阀门的输出口连接，且所述清洗输入泵与所述中央控制装置通信连接，配置为：基于所述中央控制装置的启动指令，并配合的第二打开指令或第三打开指令，将所述气体容器中的清洗气体或所述液体容器中的清洗液泵出；
三通阀门，其输入口与所述可调取样气泵的输出口通过收集管道连通，所述三通阀门的第一输出口与所述样品收集器的输入口连通，所述三通阀门的第二输出口与清洗液回收器的输入口连通，所述三通阀门配置为：基于所述中央控制装置的第四打开指令打开所述第一输出口且关闭所述第二输出口，将所述环境样品输入所述样品收集器；基于所述中央控制装置的第五打开指令关闭所述第一输出口且打开所述第二输出口，将所述清洗液或所述清洗气体排入清洗液回收器；
所述单向取样组件还包括反清洗头；所述反清洗头，其输出口与所述单向气囊泵取样器内所述环境样品流过的最低点连接，所述反清洗头的输入口与所述清洗输入泵的输出口通过输入管道连通，配置为使所述清洗输入泵泵出的清洗气体或清洗液单向流入所述气囊泵腔体。
可选的，所述系统还包括供电装置；所述供电装置，包括：风力发电设备、太阳能发电设备、市电供电设备和/或蓄电设备，所述供电装置配置为分别给所述实时监测装置、所述靶向取样装置、所述样品监测装置和所述中央控制装置供电。
可选的，所述中央控制装置包括通信模块，所述通信模块，配置为将所述中央控制装置获得的所述实时监测数据、所述样品监测数据和/或所述预警信息传送至远程终端。
可选的，多个监测深度包括所述监测井的水体环境中自液面以下0.5米开始且基于预设间距值等间距向下的各个深度，以及所述监测井的井底的深度。
本公开实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
本公开提供了一种非水相液体监测系统。所述系统包括中央控制装置、实时监测装置、靶向取样装置、样品监测装置、清洗装置和供电装置。所述非水相液体监测系统通过中央控制装置将实时监测装置、靶向取样装置、样品监测装置、供电装置和清洗装置集成为一体，形成一种地下水NAPLs污染物动态在线监测及靶向定深无扰动自动采样、清洗一体化系统，使操作便捷、采样准确性强，监测结果精度高，适用范围广，可在重点区域和工业园区内地下水监测预警和污染防治工作中广泛推广应用。
该系统可对工业园区等高风险区域的水体环境中不同深度的目标污染物、水位信息、常规水质信息、尤其是NAPLs类物质进行动态实时进行连续监测，完成对监测井内整个水体环境的监测工作，以便后期中央控制装置进行数据分析和水体环境污染状况模拟。
实时监测装置中的监测探头组件与靶向取样装置中的单向取样组件均配备了液位监测探头，可实时反映监测探头组件和单向取样组件的液位数据。监测探头组件对不同监测深度的水体环境进行监测，最后将每个监测深度获取的多种实时监测数据上传至中央控制装置。中央控制装置结合监测深度的监测数据(比如污染数据和污染深度)，控制靶向取样装置将单向取样组件准确调整至对应的监测深度，进行定深无扰动自动取样工作，保证环境样品的精准性和有效性。
该系统配备有管道自动清洗功能和管道内滞残液自动清除功能。监测工作完成后，中央控制装置控制靶向取样装置脱离水面，清洗装置开始工作，清除取样管道和收集管道中的残留液体，可有效减少管中残留液体对新采集的环境样品的影响，减少残留液体对设备的腐蚀。
该系统将实时监测数据、所述样品监测数据和/或所述预警信息通过中央控制装置中的通信模块传送至远程终端，将数据上传至云端数据库和电脑智能手机终端，用户通过电脑以及智能终端掌握地水体环境的实时信息，并结合预警信息通过电脑或智能终端对系统进行远程调控，能够在污染发生的第一时间对污染源进行应急处置，防治污染范围进一步扩大。
此外，该系统构成了太阳能、风能和/或市电的多重供电组合模式，解决了部分区域取电供电难的问题，实现了系统的全自动的、智能化的绿色供电，既满足装置正常运行的电力需求，又降低能源消耗，节能环保。
附图说明
图1示出了根据本公开实施例的非水相液体监测系统的关系示意图；
图2示出了根据本公开实施例的非水相液体监测系统的结构示意图；
图3示出了处于同一监测深度的监测探头组件中的监测探头；
附图标记说明
1-中央控制装置，2-实时监测装置，3-靶向取样装置，4-样品监测装置，5-清洗装置，6-供电装置，7-地表，8-监测井，9-监测深度，10-井口保护装置；
21-探头保护框，22-监测驱动器，23-监测探头组件，24-第一液位监测探头，25-第一非水相液体监测探头，26-常规水质监测探头，27-化学成分监测探头；
31-单向取样组件，32-取样驱动器，33-可调取样气泵，34-取样管道；
41-样品收集器，42-样品监测设备，43-样品回收器，44-排泄阀门，45-收集管道；
51-气体容器，52-气体阀门，53-液体容器，54-液体阀门，55-清洗输入泵，56-反清洗头，57-三通阀门，58-清洗液回收器，59-输入管道，5A-输出管道。
具体实施方式
为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本公开实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述，但这些描述不应限于这些术语。这些术语仅用来将描述区分开。例如，在不脱离本公开实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
特别需要说明的是，在说明书中存在的符号和/或数字，如果在附图说明中未被标记的，均不是附图标记。
下面结合附图详细说明本公开的可选实施例。
实施例1
对本公开提供的实施例，即一种非水相液体监测系统的实施例。
下面结合附图对本公开实施例进行详细说明。
如图1和图2所示，一种非水相液体监测系统，包括：中央控制装置1、实时监测装置2、靶向取样装置3、样品监测装置4、清洗装置5和供电装置6。
实时监测装置2，配置为在监测井8的水体环境中基于中央控制装置1针对每个监测深度9发出的监测指令分别获取对应监测深度9的多种实时监测数据。
监测井8的水体环境中常常含有超常规的NAPLs，NAPLs污染物因其比重比水大或比水小，在地下水中的迁移运动规律和污染扩散路径十分复杂。对高风险区域的地下水进行NAPLs实时取样和在线监测，对有效防止地下水污染，保障地下水环境质量安全有着重要意义。
所述中央控制装置1用于控制设备、数据分析、监测预警等功能。其中，监测指令能够控制实时监测装置2到达各个监测深度9并对每个监测深度9的水质进行监测，一次性获得多种实时监测数据。其中，所述多种实时监测数据中至少包括第一液位数据和第一非水相液体数据。此外，还包括：水温值、电导率值、pH值、氧化还原电位值、浊度值和氨氮值；以及化学成分，包括：苯系物、化学需氧量、总悬浮物、三氮和氯化物等。
本公开实施例在中央控制装置1的控制下对水体环境按照多个监测深度9进行监测。多个监测深度9包括所述监测井8的水体环境中自液面以下0.5米开始且基于预设间距值等间距向下的各个深度，以及所述监测井8的井底的深度。由此，中央控制装置1能够对水体环境中不同监测深度9的水质进行顺序监测，比如按照监测深度9的升序或降序进行检测。可选的，预设间距值在2-10米。例如，监测井8自液面到井底深20米，水体环境中自液面以下0.5米开始，预设间距值为2米，则监测深度9分别为：0.5米、2.5米、4.5米、6.5米、8.5米、10.5米、12.5米、14.5米、16.5米、18.5米，以及监测井8的井底的深度20米；中央控制装置1基于上述多个监测深度9，由浅至深或由深至浅，依次进行顺序监测，能够节省监测的时长。按照多个监测深度9进行监测保证监测的水样能代表地下水水质，对整个水体环境进行完整的监测，最后对监测井8的井底地下水进行监测，以便中央控制装置1进行数据分析，并模拟监测井8内地下水环境状况。
在一些具体实施例中，所述实时监测装置2，包括：探头保护框21、监测驱动器22以及多种监测探头组成的监测探头组件23。
所述监测探头组件23中的每种监测探头与所述中央控制装置1通信连接，每种监测探头配置为基于中央控制装置1针对每个监测深度9发出的监测指令获取对应监测深度9的一种实时监测数据。其中，所述监测探头组件23中包括：用于获取第一液位数据的第一液位监测探头24(比如投入式液位传递器探头)、用于获取第一非水相液体数据的第一非水相液体监测探头25(比如油水界面监测探头)、用于获取水温值、电导率值、pH值、氧化还原电位值、浊度值和氨氮值的常规水质监测探头26、以及用于获取苯系物、化学需氧量、总悬浮物、三氮和氯化物的化学成分监测探头27。监测探头组件23能够对水体环境中的NAPLs物质、目标污染物、常规水质、地下水水位以及探头所在深度等信息进行实时监测，并将监测深度9和水质数据通过发送至中央控制装置1进行数据分析。为了保证监测探头组件23中的每个监测探头能够在监测深度9上获得准确的实时监测数据，如图3所示，所述第一液位监测探头24的监测深度9与所述监测探头组件23中的其他监测探头的监测深度9一致。本公开实施例中，所述实时监测装置2所到达的监测深度9均为第一液位监测探头24或监测探头组件23中的其他监测探头所到达的深度。
所述探头保护框21，固定罩在所述监测探头组件23外。用于保护监测探头组件23，防止监测探头遭到撞击而毁坏。
所述监测驱动器22，与所述监测探头组件23传动连接，且与所述中央控制装置1通信连接，配置为基于所述中央控制装置1针对每个监测深度9发出的第一驱动指令分别控制所述监测探头组件23到达对应的监测深度9。例如，监测驱动器22与监测探头组件23通过传输软线传动连接，传输软线包括芯材和包裹所述芯材的保护套，所述芯材包括：供电导线、数据传输线和牵引纤维拉线；所述供电导线用于对监测探头组件23供电；所述数据传输线用于与中央控制装置1间传递信息；所述牵引纤维拉线用于承载监测探头组件23和探头保护框21的重力；所述保护套具有耐腐蚀和物理性能优良的特性，使传输软线整体能够承受恶劣的水体环境、机械摩擦外力以及监测探头组件23和探头保护框21的重力，监测驱动器22通过传输软线以及监测探头组件23和探头保护框21的重力在水体环境中实现对监测探头组件23和探头保护框21的定向自由移动。
所述中央控制装置1，配置为针对每个监测深度9基于所述第一液位监测探头24反馈的第一液位数据分别生成所述监测驱动器22的对应监测深度9的第一驱动指令。例如，在水体环境中，监测井8自液面到井底深20米，当前监测深度9为6.5米，也就是第一液位数据为6.5米，而目标监测深度9为8.5米；中央控制装置1通过监测驱动器22控制监测探头组件23从当前监测深度9向目标监测深度9移动的过程中，实时获取第一液位监测探头24反馈的第一液位数据，当第一液位数据与目标监测深度9不一致时，生成到达目标监测深度9的第一驱动指令，第一驱动指令中包括监测驱动器22的驱动方向信息，监测驱动器22接收中央控制装置1发送的第一驱动指令，控制传输软线的长度，调整监测探头组件23到达目标监测深度9，比如，如果第一液位数据为7米，与目标监测深度9相差+1.5米，则监测驱动器22向放长传输软线长度的方向转动；如果第一液位数据为9米，与目标监测深度9相差-1.5米，则监测驱动器22向缩短传输软线长度的方向转动；中央控制装置1通过监测探头组件23获取目标监测深度9的实时监测数据。由此，中央控制装置1能够对水体环境中不同监测深度9的水质进行顺序监测，尤其是对漂浮于水面的LNAPL和沉于隔水底板的DNAPL。
靶向取样装置3，配置为在所述水体环境中基于中央控制装置1针对每个监测深度9发出的取样指令分别采集对应监测深度9的环境样品。本公开实施例的靶向取样装置3每当在一个监测深度9采集环境样品后，都将环境样品交由样品监测装置4进行检测；当样品监测装置4检测完后，靶向取样装置3再到下一个监测深度9采集环境样品。
在一些具体实施例中，所述靶向取样装置3，包括：单向取样组件31、取样驱动器32和可调取样气泵33。
所述单向取样组件31，与所述中央控制装置1通信连接，配置为实时采集所述第二液位数据和各个监测深度9的环境样品。
在一些具体实施例中，所述单向取样组件31，包括用于获取第二液位数据的第二液位监测探头(比如投入式液位传递器探头)和用于采集环境样品的单向气囊泵取样器。
所述单向气囊泵取样器，包括：气囊泵腔体、设置于气囊泵腔体底部的第一球型止回阀和设置于气囊泵腔体顶部的第二球型止回阀，配置为保证液体从所述第一球型止回阀的输入口流入，且从所述第二球型止回阀的输出口流出。使流入气囊泵腔体内的液体无法从底部流回至外界，以及进入管道内的液体无法回流至气囊泵腔体内。所述第二球型止回阀的输出口与所述可调取样气泵33的输入口通过取样管道34连通。
所述第二液位监测探头，与所述单向气囊泵取样器平行设置，所述第二液位监测探头的监测深度9与所述单向取样组件31中获取环境样品的入口深度一致，且所述第二液位监测探头与所述中央控制装置1通信连接。可选的，第二液位监测探头与第一液位监测探头24具有相同的性能参数，比如第二液位监测探头与第一液位监测探头24的品牌和型号一致，保证单向气囊泵取样器所取环境样品与监测探头组件23所获得的实时监测数据来自同一监测深度9。相比于不同品牌不同型号的液位监测探头，同品牌同型号的液位监测探头之间的测量误差极小，保证了取样的准确性。第二液位监测探头实时将第二液位数据反馈至中央控制装置1，以便中央控制装置1基于第二液位数据生成所述取样驱动器32的各个监测深度9的第二驱动指令。本公开实施例中，所述靶向取样装置3或单向取样组件31所到达的监测深度9均为第二液位监测探头或第一球型止回阀的输入口所到达的深度。
所述取样驱动器32，与所述单向取样组件31通过取样管道34传动连接，且与所述中央控制装置1通信连接，配置为基于所述中央控制装置1针对每个监测深度9发出的第二驱动指令分别传动所述单向取样组件31到达对应的监测深度9。所述取样驱动器32包括滚轴控制器。所述取样驱动器32通过与单向取样组件31的连接管道控制单向取样组件31在水体环境中升降，直至单向取样组件31到达相应的监测深度9，实现在水体环境中靶向定位取样。
所述可调取样气泵33，其输入口与所述单向取样组件31中所述第二球型止回阀的输出口通过取样管道34连通，且与所述中央控制装置1通信连接，配置为基于所述中央控制装置1针对每个监测深度9发出的取样指令通过所述单向取样组件31分别采集对应监测深度9的环境样品。所述可调采样气泵为靶向取样装置3提供了取样动力。例如，可调采样气泵采用极限输出6～10公斤压力的大压缩比，保证监测深度9达80米时依然能够使单向气囊泵取样器正常取样，并且中央控制装置1能够结合污染物的预设污染物特征信息调整可调采样气泵的功率(比如功率范围为0.2～0.5L/min)，对水体环境实现无扰动取样，从而减少对水体环境中挥发性有机物的样品的破坏。预设污染物特征信息包括水体环境中污染物的流动特征信息，比如粘稠度。
所述中央控制装置1，配置为针对每个监测深度9基于所述第二液位监测探头反馈的第二液位数据分别生成所述取样驱动器32的对应监测深度9的第二驱动指令；且基于预设污染物特征信息生成所述可调取样气泵33的取样指令。
例如，在水体环境中，监测井8自液面到井底深20米，当前监测深度9为6.5米，也就是第一液位数据为6.5米，而目标监测深度9为8.5米；中央控制装置1通过取样驱动器32控制单向气囊泵取样器从当前监测深度9向目标监测深度9移动的过程中，实时获取第二液位监测探头反馈的第二液位数据，当第二液位数据与目标监测深度9不一致时，生成到达目标监测深度9的第二驱动指令，第二驱动指令中包括取样驱动器32的驱动方向信息，取样驱动器32接收中央控制装置1发送的第二驱动指令，控制单向取样组件31的升降，比如，如果第二液位数据为7米，与目标监测深度9相差+1.5米，则取样驱动器32控制单向取样组件31下降至8.5米；如果第一液位数据为9米，与目标监测深度9相差-1.5米，则取样驱动器32控制单向取样组件31上升至8.5米；中央控制装置1通过单向取样组件31获取目标监测深度9的环境样品。由此，中央控制装置1能够对水体环境中不同监测深度9的水质进行顺序取样，比如按照监测深度9的升序或降序进行取样。尤其是对漂浮于水面的LNAPL和沉于隔水底板的DNAPL。
样品监测装置4，与所述靶向取样装置3通过管道连通，配置为通过所述靶向取样装置3收集每个监测深度9的环境样品，且基于每个环境样品获取多种样品监测数据。其中，所述多种样品监测数据的监测种类与所述多种实时监测数据的监测种类相同，且所述多种样品监测数据中至少包括第二液位数据和第二非水相液体数据。例如，各个监测深度9的样品监测数据与对应监测深度9的实时监测数据均包括：对应监测深度9的液位数据、非水相液体数据、水温值、电导率值、pH值、氧化还原电位值、浊度值和氨氮值以及化学成分；化学成分包括：苯系物、化学需氧量、总悬浮物、三氮和氯化物。
在一些具体实施例中，如图2所示，所述样品监测装置4包括样品收集器41和样品监测设备42。
所述样品收集器41，其输入口与所述可调取样气泵33的输出口通过收集管道45连通，配置为分别收集每个监测深度9的环境样品。
在一些具体实施例中，所述样品收集器41的底部设置有排泄阀门44，所述排泄阀门44与所述中央控制装置1通信连接，配置为基于所述中央控制装置1的第一打开指令或第一关闭指令分别控制所述样品收集器41中环境样品的排出或收集。每当需要对环境样品进行检测时，中央控制装置1向排泄阀门44发出第一关闭指令，关闭排泄阀门44，使样品收集器41收集环境样品；每当样品收集器41中的环境样品检测完后，中央控制装置1向排泄阀门44发出第一打开指令，通过排泄阀门44排净样品收集器41中的环境样品。然后，再次关闭排泄阀门44，使样品收集器41收集新的环境样品。
所述样品监测装置4还包括样品回收器43，所述样品回收器43配置为接收所述样品收集器41排出的环境样品。样品回收器43是对样品收集器41中检测过的环境样品进行回收，以便于对环境样品进行集中处理，避免随意弃置造成环境污染。同时，保证样品收集器41能够收集新的环境样品进行检测。
所述样品监测设备42，与所述中央控制装置1通信连接，配置为：基于所述样品收集器41中每个监测深度9的环境样品分别进行检测，获取对应监测深度9的多种样品监测数据。样品监测设备42将多种样品监测数据传送至中央控制装置1，由中央控制装置1对同一监测深度9的多种实时监测数据和多种样品监测数据进行分析。
所述中央控制装置1用于控制设备、数据分析、监测预警等功能。可对每个监测深度9的多种实时监测数据和对应监测深度9的多种样品监测数据进行分析，以判断监测深度9，以及对应监测深度9的水体环境是否受到污染，是否存在NAPLs，保证取样的精密性和对监测数据的预警效果。并根据分析结果对各系统下达指令，保证各系统的正常运行。例如，所述中央控制装置1，与所述实时监测装置2、所述靶向取样装置3和所述样品监测装置4分别通信连接，配置为：基于每个监测深度9的多种实时监测数据和对应监测深度9的多种样品监测数据组成监测种类一一对应的多个数据对；当任一数据对中两个数据的对比结果满足预设预警条件时，生成所述数据对所对应的监测深度9和监测种类的预警信息。例如，针对监测深度98.5米，多种实时监测数据中的第一液位数据与多种样品监测数据中的第二液位数据组成第一数据对；将多种实时监测数据中的第一非水相液体数据与多种样品监测数据中的第二非水相液体数据组成第二数据对；将多种实时监测数据中的第一水温值与多种样品监测数据中的第二水温值组成第三数据对；以此类推。例如，预设预警条件为：数据对中的两个数据的绝对误差大于10％，比如，针对监测深度98.5米，如果第一液位数据为8.6米，而第二液位数据为6米，绝对误差＝(8.6-7.58)/8.5＝12％，绝对误差大于10％，则生成监测深度98.5米以及液位数据的预警信息，此时需要对监测深度98.5米重新进行取样。当到达同一监测深度9时，通过实时监测装置2的第一液位数据和靶向取样装置3的第二液位数据之间的差异分析，确保同一监测深度9的第一液位数据与第二液位数据保持一致，以确保检测数据的准确性。
所述中央控制装置1结合地下水深度及其对应的污染物浓度，对地下水污染状况进行模拟，能够生成监测井8的污染物分布图和整个场地水体环境中的污染分布图。
在一些具体实施例中，所述系统还包括清洗装置5。所述清洗装置5，包括：供气设备、供液设备、清洗输入泵55和三通阀门57。
所述供气设备，包括容纳清洗气体的气体容器51和气体阀门52。所述气体阀门52，与所述中央控制装置1通信连接，配置为基于所述中央控制装置1的第二打开指令或第二关闭指令分别控制所述气体容器51排出或存储清洗气体。供气设备用于为清洗系统内部提供气源。待管道经过清洗液清洗完成后，通过清洗输入泵55将气体泵入管道内将管道内的残留液体清除至清洗液回收器58，防止管道中滞留液体污染取样管道34，造成检测的环境样品失真。由于清洗气体比重较轻，比如氦气，因此，所述气体阀门52设置于气体容器51的上部，以便于清洗气体能够快速排出。
所述供液设备，包括容纳清洗液的液体容器53和液体阀门54；所述液体阀门54，与所述中央控制装置1通信连接，配置为基于所述中央控制装置1的第三打开指令或第三关闭指令分别控制所述液体容器53排出或存储清洗液。供液设备用于为清洗系统内部提供清洗液。待监测结束后，通过清洗输入泵55将清洗液泵入管道内进行管道清洗，以消除管道内残留的环境样品，防止此轮境样品污染取样管道34，造成下一轮检测的环境样品污染。由于清洗液比重较重，因此，所述液体阀门54设置于液体容器53的下部，以便于清洗液体能够快速排出。
所述清洗输入泵55，其输入口分别与所述气体阀门52的输出口和所述液体阀门54的输出口连接，且所述清洗输入泵55与所述中央控制装置1通信连接，配置为：基于所述中央控制装置1的启动指令，并配合的第二打开指令或第三打开指令，将所述气体容器51中的清洗气体或所述液体容器53中的清洗液泵出。清洗输入泵55用于为清洗系统提供动力。由于先使用清洗液清洗管道，再使用清洗气体清洗管道，因此，在清洗时，首先，中央控制装置1通过启动指令控制清洗输入泵55启动的同时，通过第三打开指令控制液体阀门54打开，并通过第二关闭指令控制气体阀门52关闭，通过清洗液清洗管道；然后，中央控制装置1通过启动指令控制清洗输入泵55启动的同时，通过第二打开指令控制气体阀门52打开，并通过第三关闭指令控制液体阀门54关闭，通过清洗气体清洗管道；当不清洗管道时，中央控制装置1控制清洗输入泵55停止工作，同时，关闭液体阀门54和气体阀门52。
所述三通阀门57，其输入口与所述可调取样气泵33的输出口通过收集管道45连通，所述三通阀门57的第一输出口与所述样品收集器41的输入口连通，所述三通阀门57的第二输出口与清洗液回收器58的输入口通过输出管道5A连通，所述三通阀门57配置为：基于所述中央控制装置1的第四打开指令打开所述第一输出口且关闭所述第二输出口，将所述环境样品输入所述样品收集器41；基于所述中央控制装置1的第五打开指令关闭所述第一输出口且打开所述第二输出口，将所述清洗液或所述清洗气体排入清洗液回收器58。清洗液回收器58的输入口设置于清洗液回收器58的上部，有利于清洗液顺利排入。将三通阀门57设置于样品收集器41上，有利于更彻底的清除系统中的残留液体。
所述单向取样组件31还包括反清洗头56；所述反清洗头56，其输出口与所述单向气囊泵取样器内所述环境样品流过的最低点连接，所述反清洗头56的输入口与所述清洗输入泵55的输出口通过输入管道59连通，配置为使所述清洗输入泵55泵出的清洗气体或清洗液单向流入所述气囊泵腔体。反清洗头56可防止流入气囊泵腔体内的环境样品、清洗液或清洗气体反方向流入输入管道59。
在一些具体实施例中，所述系统还包括供电装置6。所述供电装置6，包括：风力发电设备、太阳能发电设备、市电供电设备和/或蓄电设备，所述供电装置6配置为分别给所述实时监测装置2、所述靶向取样装置3、所述样品监测装置4、所述中央控制装置1和清洗装置5供电。风力发电设备、太阳能发电设备通过风光互补与蓄电池连接，且増设市电供电设备对系统进行供电，构成了太阳能、风能和/或市电的多重供电组合模式，解决了部分区域取电供电难的问题，实现了系统的全自动的、智能化的绿色供电，既满足装置正常运行的电力需求，又降低能源消耗，节能环保。
此外，中央控制装置1对供电装置6中的蓄电池也存在一定的管控作用，用于避免蓄电池的过度充电、过度放电以及线路的短路或开路。
在一些具体实施例中，所述中央控制装置1包括通信模块，所述通信模块，配置为将所述中央控制装置1获得的所述实时监测数据、所述样品监测数据和/或所述预警信息传送至远程终端。通信模块包括有线通信模块和/或无线通信模块。包括但不限于：红外通信模块、蓝牙通信模块、2G/3G/4G/5G通信模块、WIFI通信模块和/或以太网通信模块。中央控制装置1通过通信模块将获得的监测数据上传至云端数据库进行储存备查。以便通过电脑和智能终端对云端数据库中的监测数据进行实时查询和分析，做出业务决策。此外，电脑以及智能终端也可根据监测数据对系统进行远程调控，在污染发生的第一时间对污染源进行预警和反馈处置，防止污染范围进一步扩大。
在一些具体实施例中，所述系统还包括井口保护装置10。井口保护装置10用于保护监测井8，防止外部灰尘以及大气降水对井内地下水造成影响。传输软线穿过井口保护装置10分别与监测驱动器22与监测探头组件23相连；取样管道34穿过井口保护装置10分别与单向取样组件31和可调取样气泵33相连。
本公开实施例所述非水相液体监测系统通过中央控制装置1将实时监测装置2、靶向取样装置3、样品监测装置4、供电装置6和清洗装置5集成为一体，形成一种地下水NAPLs污染物动态在线监测及靶向定深无扰动自动采样、清洗一体化系统，使操作便捷、采样准确性强，监测结果精度高，适用范围广，可在重点区域和工业园区内地下水监测预警和污染防治工作中广泛推广应用。
该系统可对工业园区等高风险区域的水体环境中不同深度的目标污染物、水位信息、常规水质信息、尤其是NAPLs类物质进行动态实时进行连续监测，完成对监测井8内整个水体环境的监测工作，以便后期中央控制装置1进行数据分析和水体环境污染状况模拟。
实时监测装置2中的监测探头组件23与靶向取样装置3中的单向取样组件31均配备了液位监测探头，可实时反映监测探头组件23和单向取样组件31的液位数据。监测探头组件23对不同监测深度9的水体环境进行监测，最后将每个监测深度9获取的多种实时监测数据上传至中央控制装置1。中央控制装置1结合监测深度9的监测数据(比如污染数据和污染深度)，控制靶向取样装置3将单向取样组件31准确调整至对应的监测深度9，进行定深无扰动自动取样工作，保证环境样品的精准性和有效性。
该系统配备有管道自动清洗功能和管道内滞残液自动清除功能。监测工作完成后，中央控制装置1控制靶向取样装置3脱离水面，清洗装置5开始工作，清除取样管道34和收集管道45中的残留液体，可有效减少管中残留液体对新采集的环境样品的影响，减少残留液体对设备的腐蚀。
该系统将实时监测数据、所述样品监测数据和/或所述预警信息通过中央控制装置1中的通信模块传送至远程终端，将数据上传至云端数据库和电脑智能手机终端，用户通过电脑以及智能终端掌握地水体环境的实时信息，并结合预警信息通过电脑或智能终端对系统进行远程调控，能够在污染发生的第一时间对污染源进行应急处置，防治污染范围进一步扩大。
此外，该系统构成了太阳能、风能和/或市电的多重供电组合模式，解决了部分区域取电供电难的问题，实现了系统的全自动的、智能化的绿色供电，既满足装置正常运行的电力需求，又降低能源消耗，节能环保。
最后应说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种非水相液体监测系统，其特征在于，包括：
实时监测装置，配置为在监测井的水体环境中基于中央控制装置针对每个监测深度发出的监测指令分别获取对应监测深度的多种实时监测数据，其中，所述多种实时监测数据中至少包括第一液位数据和第一非水相液体数据；
靶向取样装置，配置为在所述水体环境中基于中央控制装置针对每个监测深度发出的取样指令分别采集对应监测深度的环境样品；
样品监测装置，与所述靶向取样装置通过管道连通，配置为通过所述靶向取样装置收集每个监测深度的环境样品，且基于每个环境样品获取多种样品监测数据，其中，所述多种样品监测数据的监测种类与所述多种实时监测数据的监测种类相同，且所述多种样品监测数据中至少包括第二液位数据和第二非水相液体数据；
所述中央控制装置，与所述实时监测装置、所述靶向取样装置和所述样品监测装置分别通信连接，配置为：基于每个监测深度的多种实时监测数据和对应监测深度的多种样品监测数据组成监测种类一一对应的多个数据对；当任一数据对中两个数据的对比结果满足预设预警条件时，生成所述数据对所对应的监测深度和监测种类的预警信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实时监测装置，包括：探头保护框、监测驱动器以及多种监测探头组成的监测探头组件；
所述监测探头组件中的每种监测探头与所述中央控制装置通信连接，每种监测探头配置为基于中央控制装置针对每个监测深度发出的监测指令获取对应监测深度的一种实时监测数据，其中，所述监测探头组件中至少包括用于获取第一液位数据的第一液位监测探头和用于获取第一非水相液体数据的第一非水相液体监测探头；所述第一液位监测探头的监测深度与所述监测探头组件中的其他监测探头的监测深度一致；
所述探头保护框，固定罩在所述监测探头组件外；
所述监测驱动器，与所述监测探头组件传动连接，且与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置针对每个监测深度发出的第一驱动指令分别控制所述监测探头组件到达对应的监测深度；
所述中央控制装置，配置为针对每个监测深度基于所述第一液位监测探头反馈的第一液位数据分别生成所述监测驱动器的对应监测深度的第一驱动指令。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述靶向取样装置，包括：单向取样组件、取样驱动器和可调取样气泵；
所述单向取样组件，与所述中央控制装置通信连接，配置为实时采集所述第二液位数据和各个监测深度的环境样品；
所述取样驱动器，与所述单向取样组件通过取样管道传动连接，且与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置针对每个监测深度发出的第二驱动指令分别传动所述单向取样组件到达对应的监测深度；
所述可调取样气泵，其输入口与所述单向取样组件的输出口通过取样管道连通，且与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置针对每个监测深度发出的取样指令通过所述单向取样组件分别采集对应监测深度的环境样品；
所述中央控制装置，配置为针对每个监测深度基于所述单向取样组件反馈的第二液位数据分别生成所述取样驱动器的对应监测深度的第二驱动指令；且基于预设污染物特征信息生成所述可调取样气泵的取样指令。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述单向取样组件，包括用于获取第二液位数据的第二液位监测探头和用于采集环境样品的单向气囊泵取样器；
所述单向气囊泵取样器，包括：气囊泵腔体、设置于气囊泵腔体底部的第一球型止回阀和设置于气囊泵腔体顶部的第二球型止回阀，配置为保证液体从所述第一球型止回阀的输入口流入，且从所述第二球型止回阀的输出口流出；所述第二球型止回阀的输出口与所述可调取样气泵的输入口通过取样管道连通；
所述第二液位监测探头，与所述单向气囊泵取样器平行设置，所述第二液位监测探头的监测深度与所述单向取样组件中获取环境样品的入口深度一致，且所述第二液位监测探头与所述中央控制装置通信连接。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述样品监测装置包括样品收集器和样品监测设备；
所述样品收集器，其输入口与所述可调取样气泵的输出口通过收集管道连通，配置为分别收集每个监测深度的环境样品；
所述样品监测设备，与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述样品收集器中每个监测深度的环境样品分别进行检测，获取对应监测深度的多种样品监测数据。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述样品收集器的底部设置有排泄阀门，所述排泄阀门与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置的第一打开指令或第一关闭指令分别控制所述样品收集器中环境样品的排出或收集；
所述样品监测装置还包括样品回收器，所述样品回收器配置为接收所述样品收集器排出的环境样品。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括清洗装置；所述清洗装置，包括：
供气设备，包括容纳清洗气体的气体容器和气体阀门；所述气体阀门，与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置的第二打开指令或第二关闭指令分别控制所述气体容器排出或存储清洗气体；
供液设备，包括容纳清洗液的液体容器和液体阀门；所述液体阀门，与所述中央控制装置通信连接，配置为基于所述中央控制装置的第三打开指令或第三关闭指令分别控制所述液体容器排出或存储清洗液；
清洗输入泵，其输入口分别与所述气体阀门的输出口和所述液体阀门的输出口连接，且所述清洗输入泵与所述中央控制装置通信连接，配置为：基于所述中央控制装置的启动指令，并配合的第二打开指令或第三打开指令，将所述气体容器中的清洗气体或所述液体容器中的清洗液泵出；
三通阀门，其输入口与所述可调取样气泵的输出口通过收集管道连通，所述三通阀门的第一输出口与所述样品收集器的输入口连通，所述三通阀门的第二输出口与清洗液回收器的输入口连通，所述三通阀门配置为：基于所述中央控制装置的第四打开指令打开所述第一输出口且关闭所述第二输出口，将所述环境样品输入所述样品收集器；基于所述中央控制装置的第五打开指令关闭所述第一输出口且打开所述第二输出口，将所述清洗液或所述清洗气体排入清洗液回收器；
所述单向取样组件还包括反清洗头；所述反清洗头，其输出口与所述单向气囊泵取样器内所述环境样品流过的最低点连接，所述反清洗头的输入口与所述清洗输入泵的输出口通过输入管道连通，配置为使所述清洗输入泵泵出的清洗气体或清洗液单向流入所述气囊泵腔体。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括供电装置；所述供电装置，包括：风力发电设备、太阳能发电设备、市电供电设备和/或蓄电设备，所述供电装置配置为分别给所述实时监测装置、所述靶向取样装置、所述样品监测装置和所述中央控制装置供电。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央控制装置包括通信模块，所述通信模块，配置为将所述中央控制装置获得的所述实时监测数据、所述样品监测数据和/或所述预警信息传送至远程终端。
10.根据权利要求1-9任一项所述的系统，其特征在于，多个监测深度包括所述监测井的水体环境中自液面以下0.5米开始且基于预设间距值等间距向下的各个深度，以及所述监测井的井底的深度。
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