CN116223758A - 一种环境工程用在线监测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境工程技术领域，公开了一种环境工程用在线监测设备，包括设于监测区域上的浮台和设于浮台上的采样组件，浮台的横截面为环状结构，采样组件的采样区位于浮台中部的监测区域，采样组件用于对监测区域内液体进行随机采样，还包括转动组件和切换组件，采样组件安装在切换组件的底端，转动组件的顶部设有驱动轴，转动组件的端部与切换组件的驱动端相连接。本发明通过浮台形式监测采样，采样过程通过水流波动进入采样管内，定时切换采样管，使浮台的采样点根据风向实现随机，同时水流波动进入采样管内，进一步提高了随机性，浮台所能覆盖的监测水域较传统的投放式取样更大，使监测结果更具代表性。

Description

一种环境工程用在线监测设备

技术领域

本发明涉及环境工程领域，更具体地说，它涉及一种环境工程用在线监测设备。

背景技术

环境工程是环境科学的一个分支，主要研究如何保护和合理利用自然资源，利用科学的手段解决日益严重的环境问题、改善环境质量、促进环境保护与社会发展，是研究和从事防治环境污染和提高环境质量的科学技术。

其中水质监测是环境工程中监测的重要一环，现有的水质监测通过人工利用采样器皿随机向监测水域投放，存储采样器皿收集的采样液体，对这些监测水域的水质进行监测，但是取样的误差较大，而且水域面积较大时，投放式的取样不具备代表性，不能很好地监测出水质的好坏。

发明内容

本发明提供一种环境工程用在线监测设备，解决相关技术中监测采样随机性差，且采样范围局限的技术问题。

本发明提供了一种环境工程用在线监测设备，包括设于监测区域上的浮台和设于浮台上的采样组件，浮台的横截面为环状结构，采样组件的采样区位于浮台中部的监测区域，采样组件用于对监测区域内液体进行随机采样，还包括转动组件和切换组件，采样组件安装在切换组件的底端，转动组件的顶部设有驱动轴，转动组件的端部与切换组件的驱动端相连接，驱动轴带动转动组件转动时，切换组件切换不同的采样组件进入采样区进行取样作业；

采样组件包括采样管、采样隔板、旋盖和检测液腔，采样隔板设于采样管的管壁底侧，且旋盖安装在采样管的管端，检测液腔设于采样管的管体内，检测液腔水平设置于旋盖的下方，旋盖的底端内壁设有旋进尖；

转动组件的底端连接有旋进件，旋进件与旋盖的外壁抵靠连接，在旋进件随转动组件转动时，旋进件带动旋盖旋进采样管的管端一侧，检测液腔内设有检测液，旋进尖刺破检测液腔中，检测液和采样管内的采样液体混合。

进一步地，浮台包括壳体和浮圈，浮圈设于壳体的下端面上。

进一步地，壳体的竖截面结构为U型结构，壳体的内侧壁设有板槽，板槽的内边安装有内隔水板，转动组件带动采样组件切换工位时，采样组件抵靠连接在内隔水板的壁体上，并顶开内隔水板切换不同的采样组件进入采样区。

进一步地，转动组件包括拨盘、转动槽轮和转动拨轮，转动拨轮与转动槽轮相连接，拨盘与转动拨轮同轴连接，驱动轴带动转动拨轮转动，转动槽轮和拨盘随之间隔转动。

进一步地，切换组件包括切换槽轮，切换槽轮上设有安装孔，采样组件的端部安装在安装孔内。

进一步地，采样隔板的外边设有复位弹簧和杆件，复位弹簧设于杆件上，杆件安装在采样管的管壁上，复位弹簧用于提供采样隔板抵靠在采样管的管壁的恢复力。

进一步地，拨盘和转动槽轮的连接轴底端连接有绞龙杆，绞龙杆用于将采样区的液体进行搅动，使采样区的液体进入采样管的管体内部。

进一步地，旋进件包括连杆和驱动齿轮柱，旋盖的外侧壁设有齿轮槽，驱动齿轮柱安装在连杆的杆端上，驱动齿轮柱的外壁与旋盖上的齿轮槽啮合连接。

进一步地，旋盖的端部设有固定柱，固定柱的端部插接在安装孔内。

进一步地，驱动轴的轴端设有驱动组件，驱动组件的端部连接有动力源。

本发明的有益效果在于：

本在线监测设备通过浮台形式监测采样，采样过程通过水流波动进入采样管内，定时切换采样管，使浮台的采样点根据风向实现随机，同时水流波动进入采样管内，进一步提高了随机性，浮台所能覆盖的监测水域较传统的投放式取样更大，使监测结果更具代表性；

通过切换采样管同时将检测液释放至采样液体中，监测探头对监测结果实现在线管理，实现了对监测区域中水质的在线监测作业，无需独立存储进入实验室中集中检测，更加便捷高效。

附图说明

图1是本发明提出的一种环境工程用在线监测设备的结构示意图；

图2是图1的另一视角结构示意图；

图3是图2中去除浮台的结构示意图；

图4是本发明提出的一种环境工程用在线监测设备的转动组件、切换组件的俯视图；

图5是图4中转动组件的运行效果示意图；

图6是本发明提出的一种环境工程用在线监测设备的采样组件结构示意图；

图7是图6的竖向截面示意图。

图中：100、浮台；110、浮圈；120、壳体；121、内隔水板；200、采样组件；210、采样管；220、采样隔板；230、旋盖；240、固定柱；250、旋进尖；260、检测液腔；270、复位盘簧；300、转动组件；310、拨盘；311、拨柱；320、旋进件；321、连杆；322、驱动齿轮柱；330、绞龙杆；340、转动槽轮；341、触发槽道；342、接触槽面；350、转动拨轮；351、拨轮柱；400、切换组件；500、驱动组件；510、连接轴座；520、驱动锥齿轮；530、从动锥齿轮。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

实施例

参阅图1-图7所示，一种环境工程用在线监测设备，包括设于监测区域上的浮台100和设于浮台100上的采样组件200，浮台100的横截面为环状结构，采样组件200的采样区位于浮台100中部的监测区域，采样组件200用于对监测区域内液体进行随机采样；

还包括转动组件300和切换组件400，采样组件200安装在切换组件400的底端，转动组件300的顶部设有驱动轴，转动组件300的端部与切换组件400的驱动端相连接，驱动轴带动转动组件300转动时，切换组件400切换不同的采样组件200进入采样区进行取样作业；

如图6和图7所示，采样组件200包括采样管210、采样隔板220、旋盖230和检测液腔260，采样隔板220设于采样管210的管壁底侧，且旋盖230安装在采样管210的管端，检测液腔260设于采样管210的管体内，检测液腔260水平设置于旋盖230的下方，旋盖230的底端内壁设有旋进尖250；

采样隔板220的外边设有复位盘簧270和杆件，复位盘簧270设于杆件上，杆件安装在采样管210的管壁上，复位盘簧270用于提供采样隔板220抵靠在采样管210的管壁的恢复力。

转动组件300的底端连接有旋进件320，旋进件320与旋盖230的外壁抵靠连接，在旋进件320随转动组件300转动时，旋进件320带动旋盖230旋进采样管210的管端一侧，检测液腔260内设有检测液，旋进尖250刺破检测液腔260中，检测液和采样管210内的采样液体混合。

浮台100包括壳体120和浮圈110，浮圈110设于壳体120的下端面上，浮台100使用时，浮圈110水平置于采样区的水面上，浮圈110中围合的区域即为随机取样的采样区；

壳体120的竖截面结构为U型结构，壳体120的内侧壁设有板槽，板槽的内边安装有内隔水板121，转动组件300带动采样组件200切换工位时，采样组件200抵靠连接在内隔水板121的壁体上，并顶开内隔水板121切换不同的采样组件200进入采样区；

转动组件300包括拨盘310、转动槽轮340和转动拨轮350，转动拨轮350与转动槽轮340相连接，拨盘310与转动拨轮350同轴连接，驱动轴带动转动拨轮350转动，转动槽轮340和拨盘310随之间隔转动。

切换组件400包括切换槽轮，切换槽轮上设有安装孔，采样组件200的端部安装在安装孔内，旋盖230的端部设有固定柱240，固定柱240的端部插接在安装孔内。

具体的，拨盘310的一端垂直安装有拨柱311，拨柱311的外径大小和切换槽轮的槽道槽宽相适配；

转动拨轮350的水平截面为凸轮结构，且转动拨轮350靠近凸轮结构的凸出部一端垂直安装有拨轮柱351，拨轮柱351的外径大小和转动槽轮340的槽道槽宽相适配；

在切换组件400切换过程中，如图2和图3所示，位于内侧的采样管210，即靠近拨盘310的一侧的采样管210位于采样区内，其他的采样管210置于壳体120的内腔体中，与采样区之间通过内隔水板121隔断。

转动拨轮350包括触发槽道341和接触槽面342，触发槽道341和接触槽面342环形间隔分布，触发槽道341的槽向是沿着转动拨轮350的径向；

拨盘310和转动槽轮340的连接轴底端连接有绞龙杆330，绞龙杆330用于将采样区的液体进行搅动，使采样区的液体进入采样管210的管体内部。

旋进件320包括连杆321和驱动齿轮柱322，旋盖230的外侧壁设有齿轮槽，驱动齿轮柱322安装在连杆321的杆端上，驱动齿轮柱322的外壁与旋盖230上的齿轮槽啮合连接。

驱动轴的轴端设有驱动组件500，驱动组件500的端部连接有动力源，动力源包括但不限于风扇叶或伺服电机，在无风力的情况下，采用伺服电机主动驱动驱动组件500，带动驱动轴转动，实现采样作业；在有风力的情况下，风力驱动风扇叶转动，进而驱动驱动组件500，带动驱动轴转动，实现采样作业。

驱动组件500包括但不限于连接轴座510、驱动锥齿轮520和从动锥齿轮530，从动锥齿轮530安装在驱动轴的轴端，驱动锥齿轮520安装有连接轴，连接轴安装在连接轴座510内。

本在线监测设备在壳体120的内侧腔体中设有监测探头和信号模块，通过监测探头对滴入检测液的采样液体进行监测，检测液与采样液体之间反应后现象可被监测探头记录，被记录的数据通过信号模块发射至监测终端，可实现在线监测。

本环境工程用在线监测设备使用时，将该设备置于需要监测的监测区域，对监测区域内进行随机采样，通过监测探头和信号模块将采样后的液体的检测数据发射至监测终端，具体的，该监测设备的使用流程如下：

一、设备布置

在置于采样区域前，将采样管210内安装至切换槽轮上的安装孔内，接着将浮台100水平放置于采样区域内，设备自重和浮圈110的浮力平衡，采样管210的底端插入采样区域的液面下；

其中浮圈110的一端连接有牵引绳，牵引绳用于回收浮台100，在规定时长内实施采样；

二、随机采样

采样时，分为两种工况，第一种工况时，在无风状态下，无风状态下通过伺服电机驱动驱动组件500，驱动组件500带动驱动轴转动，驱动轴带动转动拨轮350转动，转动拨轮350前端的拨轮柱351进入到转动槽轮340中的触发槽道341内，带动转动槽轮340转动，转动槽轮340转动时带动拨盘310转动，拨盘310带动中部的轴体和轴体上的绞龙杆330转动，绞龙杆330转动带动采样区域内的液体波动，液面波动会随机进入采样管210内；

拨盘310上的拨柱311转动时，进入切换槽轮的槽道内，带动切换槽轮转动，随机采样液体的采样管210随之转动，抵靠内隔水板121打开壳体120的内侧壁，采样管210切换至壳体120内，切换另一个采样管210进入采样区内，在切换过程中，拨盘310上连接轴体所连接的旋进件320随之转动，连杆321前端的驱动齿轮柱322与旋盖230之间抵靠连接，驱动齿轮柱322带动旋盖230转动，旋盖230上的旋进尖250向检测液腔260一侧旋进，旋进尖250刺破检测液腔260内的，将内部的检测液滴入至采样管210内；

其中检测液包括但不限于用于检测pH值、检测氨氮含量、检测COD（化学需氧量）和检测重金属含量的检测试剂；

采样管210的采样是通过水波动，上下波动，采样区域的液体不断顶开采样隔板220，采样隔板220每次顶开，从采样区进入少量的液体，随着浮圈110的移动，多次开启采样隔板220，可对采样区进行局部范围内的多点采样，多点采样的样本混合，均匀了该局部范围内的样本，使样本取样从点取样变为局部范围取样，通过多个局部范围的样本检测，可提高采样样本的代表性；

在液体进入采样管210后，再后续进入壳体120内，与检测液混合实现检测，混合后，可以随着浮台100的上下浮动，使检测液和采样液体快速混合，提高检测液的检测精准度；

另一工况是在有风状态下，风力驱动连接轴转动，连接轴通过驱动锥齿轮520和从动锥齿轮530传动，从动锥齿轮530带动驱动轴转动，驱动轴则不断带动转动拨轮350转动，后续的采样流程与无风工况下相同，转动槽轮340不断转动，实现了多次快速采样，将采样管210不断地切换，切换过程通过槽轮机构进行间隔，采样区域内液体不断通过采样隔板220进入采样管210内，在每次取样后，均释放检测液，通过内侧的监测探头和信号模块将采样后的液体的检测数据发射至监测终端，可得到动态取样过程中，每次取样少量滴入检测液后的检测结果变化，保证了检测和采样的随机性；

在两种工况下，随着采样管210内的采样液体增多，浮台100会下沉一定高度，使采样的液面也随之向下，切换后的采样管210可对不同液面高度的液体进行采样，实现采样的全面性，使采样更具代表性；

三、在线监测

通过内侧的通过监测探头和信号模块将采样后的液体的检测数据发射至监测终端，因检测液的不同，得到的检测结果也对应不同的检测项目，例如pH值、氨氮含量、COD和重金属含量等，部分检测项目则需要将采样后的液体滴入检测液，利用辅助仪器测定，此时该设备为随机采样的设备，定期利用牵引绳将浮台100拉至近岸处，取下采样管210，对内部采样的液体进行存储，便于后续检测得到所需的检测项目数据，但大部分的数据采样均通过在线监测，避免集中存储进入实验室中测定。

本设备在采样过程通过水流波动进入采样管210内，可定时切换采样管210，使浮台100的采样点根据风向实现随机，同时水流波动进入采样管210内也是随机的，进一步提高了采样的随机性，浮台100所能覆盖的监测水域较传统的投放式取样更大，使监测结果更具代表性。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (10)

1.一种环境工程用在线监测设备，包括设于监测区域上的浮台（100）和设于浮台（100）上的采样组件（200），浮台（100）的横截面为环状结构，采样组件（200）的采样区位于浮台（100）中部的监测区域，采样组件（200）用于对监测区域内液体进行随机采样，其特征在于，还包括转动组件（300）和切换组件（400），采样组件（200）安装在切换组件（400）的底端，转动组件（300）的顶部设有驱动轴，转动组件（300）的端部与切换组件（400）的驱动端相连接，驱动轴带动转动组件（300）转动时，切换组件（400）切换不同的采样组件（200）进入采样区进行取样作业；

采样组件（200）包括采样管（210）、采样隔板（220）、旋盖（230）和检测液腔（260），采样隔板（220）设于采样管（210）的管壁底侧，且旋盖（230）安装在采样管（210）的管端，检测液腔（260）设于采样管（210）的管体内，检测液腔（260）水平设置于旋盖（230）的下方，旋盖（230）的底端内壁设有旋进尖（250）；

转动组件（300）的底端连接有旋进件（320），旋进件（320）与旋盖（230）的外壁抵靠连接，在旋进件（320）随转动组件（300）转动时，旋进件（320）带动旋盖（230）旋进采样管（210）的管端一侧，检测液腔（260）内设有检测液，旋进尖（250）刺破检测液腔（260）中，检测液和采样管（210）内的采样液体混合。

2.根据权利要求1所述的一种环境工程用在线监测设备，其特征在于，浮台（100）包括壳体（120）和浮圈（110），浮圈（110）设于壳体（120）的下端面上。

3.根据权利要求2所述的一种环境工程用在线监测设备，其特征在于，壳体（120）的竖截面结构为U型结构，壳体（120）的内侧壁设有板槽，板槽的内边安装有内隔水板（121），转动组件（300）带动采样组件（200）切换工位时，采样组件（200）抵靠连接在内隔水板（121）的壁体上，并顶开内隔水板（121）切换不同的采样组件（200）进入采样区。

4.根据权利要求3所述的一种环境工程用在线监测设备，其特征在于，转动组件（300）包括拨盘（310）、转动槽轮（340）和转动拨轮（350），转动拨轮（350）与转动槽轮（340）相连接，拨盘（310）与转动拨轮（350）同轴连接，驱动轴带动转动拨轮（350）转动，转动槽轮（340）和拨盘（310）随之间隔转动。

5.根据权利要求4所述的一种环境工程用在线监测设备，其特征在于，切换组件（400）包括切换槽轮，切换槽轮上设有安装孔，采样组件（200） 的端部安装在安装孔内。

6.根据权利要求5所述的一种环境工程用在线监测设备，其特征在于，采样隔板（220）的外边设有复位盘簧（270）和杆件，复位盘簧（270）设于杆件上，杆件安装在采样管（210）的管壁上，复位盘簧（270）用于提供采样隔板（220）抵靠在采样管（210）的管壁的恢复力。

7.根据权利要求6所述的一种环境工程用在线监测设备，其特征在于，拨盘（310）和转动槽轮（340）的连接轴底端连接有绞龙杆（330），绞龙杆（330）用于将采样区的液体进行搅动，使采样区的液体进入采样管（210）的管体内部。

8.根据权利要求1所述的一种环境工程用在线监测设备，其特征在于，旋进件（320）包括连杆（321）和驱动齿轮柱（322），旋盖（230）的外侧壁设有齿轮槽，驱动齿轮柱（322）安装在连杆（321）的杆端上，驱动齿轮柱（322）的外壁与旋盖（230）上的齿轮槽啮合连接。

9.根据权利要求1所述的一种环境工程用在线监测设备，其特征在于，旋盖（230）的端部设有固定柱（240），固定柱（240）的端部插接在安装孔内。

10.根据权利要求1所述的一种环境工程用在线监测设备，其特征在于，驱动轴的轴端设有驱动组件（500），驱动组件（500）的端部连接有动力源。

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