CN116593608B - 一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置及方法,包括:设置在岸边的固定平台;固定平台连接设置在水中的浮动平台;在固定平台中放置一台气相质谱仪、一台信号传输设备、一个恒温恒压水样处理池和一套太阳能充蓄设备;浮动平台上放置一台多通道型蠕动泵,在浮动平台下端设置垂向测链,在垂向测链的不同深度上固定水温、溶解气体、水压感知探头、取水口和探头清洁器。本发明克服了现有技术尚无专门针对深库动水环境下总溶解气体和组分浓度同时测量的不足,解决了深库含沙流动水体中测量溶解气体饱和度及气体组分浓度的难题,同时,该方法的操控简单,可降低推广应用的难度。
Description
技术领域
本发明涉及水体溶解气体饱和度及气体组分浓度监测技术领域,具体涉及一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置及方法。
背景技术
河流筑坝蓄水是人类现有拦截洪水、利用水资源的主要方式之一,高坝大库建设与流域梯级开发均取得了巨大成就。水坝泄水主要导致坝下溶解气体过饱和,梯级开发致使上游水坝泄水产生的过饱和溶解气体进入到下游库区。在温度、泥沙等密度流作用下在深水库区以水团形式向下游输运,水中溶解气体过多会造成溶解气体过饱和,可能会使鱼类患“气泡病”(Gas Bubble Disease),严重影响鱼类的生长繁殖,溶解气体过饱和也会对其他水生动植物正常的生命节律产生影响,因此监测库区溶解气体在垂向的分布变化具有重要意义。
目前对于水体中总溶解气体饱和度的测定主要是通过便携式PT4,虽然检测时可以加长测量导线,但存在深度定位困难,且不能同时感知深度变化等问题;对于水体中部分气体组分(氧气)的测定,虽然可以利用常规的多参数水质仪进行垂向监测,但无法测量除溶解氧以外的溶解气体组分,且一次只能测定一个深度,无法实现同时多深度数据获取。此外,对于溶解气体组分组成及各组分浓度,也可以通过现场采集水样并运输回实验室利用气相质谱仪进行测定,但这种测量方法存在水样采集和运输过程中的溶解气体发生变化的问题,由此可见,目前尚缺少大深水库适用的总溶解气体及其组分的垂向在线监测技术。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置,
本发明采用下述的技术方案:
一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置,包括设置在岸边的固定平台;固定平台通过防水软管连接设置在水中的浮动平台;
所述固定平台上方设置太阳能板,太阳能板连接设置在固定平台内部的太阳能充蓄设备;所述固定平台内部设置恒温恒压水样处理池;恒温恒压水样处理池依次连接气相质谱仪、信号传输设备;所述太阳能充蓄设备为气相质谱仪和信号传输设备提供电能;
所述浮动平台内部设置蠕动泵;所述蠕动泵连接恒温恒压管路;恒温恒压管路一端连接恒温恒压水样处理池,另一端连接取水口;所述浮动平台下方设置垂向测链;垂向测链下端设置防止测链随水流漂浮的锚重;垂向测链上自上而下设置多个探头组;探头组连接信号传输设备;所述探头组上设置探头清洁器;
所述探头组用于测量不同深度的总溶解气体饱和度、水压和水温;
所述信号传输设备连接显示装置。
进一步的,所述防水软管可伸缩。
进一步的,浮动平台上设置固定锚。
进一步的,所述探头组包括水温探头、溶解气体探头和水压感知探头。
进一步的,所述垂向测链为不锈钢圆管。
进一步的,所述垂向测链内部设置恒温恒压管路和数据传感线。
进一步的,所述取水口的口径大于恒温恒压管路的口径。
本发明的另一方面提供一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测方法,包括以下步骤:
S1、根据测定的地形和河道两岸的情况安装监测装置,将固定平台安装在岸边,浮动平台安装在河道最深处,锚重进行固定;
S2、通过智能定时设备设置装置测定数据的频率,实现定时的数据的监测,并通过智能定时设备设置探头清洁器的开闭时间进行定时的探头清洗;
S3、在垂向测链上安装不同数量的探头组,设置数据测量的间隔,信号传输设备实时接收探头组测量的数据并传输至显示装置,进行测量数据的分析和可视化。
本发明的有益效果是:
1、该装置中太阳能充蓄设备为信号传输设备提供电能,并且信号传输设备可根据实际测量需要设置自动测量和传输的时间;装置中蠕动泵和恒温恒压水样处理池使用保证装置在动水和含沙水体中测量气体组分浓度;垂向测链上的探头组可以根据测量的需要调节安装的高度和数量,实现深水垂向分层数据测量。
2、本发明所述装置实现了深库含沙流动水体中溶解气体饱和度及气体组分浓度测量,对于明析深库环境中溶解气体饱和度和气体组分浓度是一种操作性较强的措施,并且装置结构和操作方法简单,可以根据测量的需要灵活的调整监测的时空分布,且成本低,具有很高推广前景。
3、本发明还提供了深库溶解气体饱和度及气体组分浓度在线监测的方法,该方法依靠太阳能供电,实现了对深库水体中溶解气体饱和度及气体组分浓度实时在线监测,克服了现有技术尚无专门针对深库动水环境下总溶解气体和组分浓度同时测量的不足,解决了深库含沙流动水体中测量溶解气体饱和度及气体组分浓度的难题,同时,该方法的操控简单,可降低推广应用的难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例,而非对本发明的限制。
图1为本发明装置示意图;
图2为本发明固定平台示意图;
图3为本发明浮动平台示意图;
图4为本发明垂向测链局部放大示意图;
图中:1-锚重、2-探头组、3-探头清洁器、4-取水口、5-恒温恒压管路、6-垂向测链、7-浮动平台、8-蠕动泵、9-固定锚、10-固定平台、11-太阳能板、12-太阳能充蓄设备、13-恒温恒压水样处理池、14-气相质谱仪、15-信号传输设备、16-防水软管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示,一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置,包括设置在岸边的固定平台10,所述固定平台10用于给气相质谱仪14提供稳定的环境,保证准确的测量值;固定平台10通过防水软管16连接设置在水中的浮动平台7,所述防水软管16可伸缩;所述固定平台10上端设置太阳能板11,太阳能板11连接设置在固定平台10内部的太阳能充蓄设备12;所述固定平台10内部设置恒温恒压水样处理池13;恒温恒压水样处理池13连接气相质谱仪14,所述恒温恒压水样处理池可以将收集的水样进行泥沙沉淀前处理,为质谱仪提供可利用的水样;所述气相质谱仪14连接信号传输设备15;所述太阳能充蓄设备12为气相质谱仪14和信号传输设备15提供电能。
所述浮动平台7内部设置为采集水样提供动力的蠕动泵8;蠕动泵8连接恒温恒压管路5;恒温恒压管路5一端连接恒温恒压水样处理池13,另一端连接取水口4;所述浮动平台7下端设置垂向测链6,垂向测链6可随着水库水位变动调节高度;垂向测链6下端设置防止测链随水流漂浮的锚重1;所述垂向测链6上自上而下设置若干探头组2;探头组2连接信号传输设备15;所述探头组2可以测量不同深度的总溶解气体饱和度、水压和水温。
所述信号传输设备15连接用于测量数据的分析和可视化的显示装置。
浮动平台7上设置固定锚9。
所述探头组2上设置探头清洁器3,可以定时对探头表面的泥沙和附着物进行清洗。
所述探头组2包括水温探头、溶解气体探头和水压感知探头。
所述垂向测链6为不锈钢圆管,所述垂向测链6内部设置恒温恒压管路5和数据传感线,可避免直接暴露在水中影响使用寿命。
所述取水口4的口径大于恒温恒压管路5的口径,取水口深度和数量可根据实际测量要求进行安装,根据测量的需要可以通过智能设备设置取水口的取水时间,在抽水过程中利用蠕动泵8提供动力,因此需要设置蠕动泵和取水口同时的启闭时间。
一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测方法,包括以下步骤:
S1、根据测定的地形和河道两岸的情况安装监测装置,将固定平台10安装在岸边,浮动平台7安装在河道最深处,锚重1进行固定;
S2、通过智能定时设备设置装置测定数据的频率,实现定时的数据的监测,并通过智能定时设备设置探头清洁器3的开闭时间进行定时的探头清洗;
S3、在垂向测链6上安装不同数量的探头组2,设置数据测量的间隔,信号传输设备15实时接收探头组2测量的数据并传输至显示装置,进行测量数据的分析和可视化。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置,其特征在于,包括设置在岸边的固定平台(10);固定平台通过防水软管(16)连接设置在水中的浮动平台(7);
所述固定平台上方设置太阳能板(11),太阳能板(11)连接设置在固定平台内部的太阳能充蓄设备(12);所述固定平台内部设置恒温恒压水样处理池(13);恒温恒压水样处理池(13)依次连接气相质谱仪(14)、信号传输设备(15);所述太阳能充蓄设备(12)为气相质谱仪(14)和信号传输设备(15)提供电能;
所述浮动平台(7)内部设置蠕动泵(8);所述蠕动泵(8)连接恒温恒压管路(5);恒温恒压管路(5)一端连接恒温恒压水样处理池(13),另一端连接取水口(4);所述浮动平台(7)下方设置垂向测链(6);垂向测链(6)下端设置防止测链随水流漂浮的锚重(1);垂向测链(6)上自上而下设置多个探头组(2);探头组(2)连接信号传输设备(15);所述探头组(2)上设置探头清洁器(3);
所述探头组(2)用于测量不同深度的总溶解气体饱和度、水压和水温;
所述信号传输设备(15)连接显示装置。
2.根据权利要求1所述一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置,其特征在于,所述防水软管(16)可伸缩。
3.根据权利要求1所述一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置,其特征在于,所述浮动平台(7)上设置固定锚(9)。
4.根据权利要求1所述一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置,其特征在于,所述探头组(2)包括水温探头、溶解气体探头和水压感知探头。
5.根据权利要求1所述一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置,其特征在于,所述垂向测链(6)为不锈钢圆管。
6.根据权利要求5所述一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置,其特征在于,所述垂向测链(6)内部设置恒温恒压管路(5)和数据传感线。
7.根据权利要求1所述一种深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置,其特征在于,所述取水口(4)的口径大于恒温恒压管路(5)的口径。
8.采用如权利要求1-7任一所述深库总溶解气体及组分浓度在线监测装置的监测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、根据测定的地形和河道两岸的情况安装监测装置,将固定平台(10)安装在岸边,浮动平台(7)安装在河道最深处,锚重(1)进行固定;
S2、通过智能定时设备设置装置测定数据的频率,实现定时的数据的监测,并通过智能定时设备设置探头清洁器(3)的开闭时间进行定时的探头清洗;
S3、在垂向测链(6)上安装不同数量的探头组(2),设置数据测量的间隔,信号传输设备(15)实时接收探头组(2)测量的数据并传输至显示装置,进行测量数据的分析和可视化。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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