CN117517612B - 一种排水口水质监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水质监测设备领域，具体是一种排水口水质监测装置，它包括监测传感器、支架和控制器，监测传感器和控制器信号连接，它还包括安装座、浮漂和沉槽，浮漂通过连接件连接位于所述安装座上的拉力传感器，安装座和浮漂上下滑动设置在支架上；支架竖直固定在排水口的管道上；安装座的一侧通过固定架设置监测传感器，沉槽的底部设置与外部连通的水管；在安装座与支架之间设置锁紧机构，安装座上设置有水位传感器。本发明能够根据水位实时自动升降，不需要复杂的驱动机构，且即便在排水口水位不足以淹没传感器时也能准确监测。
Description
技术领域
本发明涉及水质监测设备领域，具体是一种排水口水质监测装置。
背景技术
污水排水口的水质监测是保障生态环境和水资源安全的关键环节，对于防止水体污染、维护生态平衡具有重要意义。目前，排水口的水质监测方法主要有两种，一种是采样检测法，即人工定期采样检测；另一种是原位监测法，即通过安装各种传感器和监测设备进行实时监测；通过上述两种方法可获取水质参数（如PH值、溶解氧含量、浊度等）的变化情况。但采样检测法不能实时监控，且需要大量人力，已逐渐被原位监测法取代。
由于排水口的结构以及排水量大小因时间不同而有所差异（很多情况下，排水口的水流量较小，水位高度仅两三厘米），固定安装的原位监测装置并不适用。
授权公告号为CN110161201B的中国发明专利公开的一种污水排水口水质远程监测系统，它通过电机来控制，当污水排水口水位较深时，电机可以控制水质检测仪的检测端处于污水排水口水位的中间位置，当水位较低时，通过水泵将污水收集到保护罩内，使得水质检测仪的检测端依然能没入在较深的污水中，实现有效的监测。该装置虽然能适用不同水位，但结构复杂，采用电机驱动齿轮齿条实现升降，容易出现被异物卡住等故障；且时间久了，密闭的保护罩内容易滋生微生物，影响检测结果。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种能够根据水位实时自动升降，运行稳定可靠，不需要复杂的驱动机构，且即便在排水口水位不足以淹没传感器时也能准确监测的排水口水质监测装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种排水口水质监测装置，包括监测传感器、支架和控制器，所述监测传感器和控制器信号连接，所述控制器与上位机通信连接，
它还包括安装座、浮漂和沉槽，
所述浮漂通过连接件连接位于所述安装座上的拉力传感器，所述安装座和浮漂上下滑动设置在所述支架上；所述支架竖直固定在排水口的管道上；
所述安装座的一侧通过固定架设置监测传感器，所述沉槽位于所述监测传感器的下方，且沉槽位于所述管道的底面下方；沉槽的底部设置与外部连通的水管，且水管的横截面积小于沉槽的开口面积；
在所述安装座与支架之间设置锁紧机构，所述安装座上设置有水位传感器，当所述管道内的水没过所述水位传感器，且拉力传感器的拉力值小于设定值时，或者管道内的水位于所述水位传感器下方达到设定时间后，所述锁紧机构将安装座锁定在所述支架上；当所述管道内的水没过所述水位传感器，且拉力传感器的拉力值大于设定值时，或者管道内的水位于所述水位传感器下方未达到设定时间，所述锁紧机构解除安装座和支架之间的互锁。
进一步的，所述支架为方形管，所述方形管内设置螺旋状的线缆，在方形管的一侧开设供线缆穿出的条形通孔。
进一步的，在所述支架的前方竖直设置网孔滤板。
进一步的，在所述安装座内设置配重块。
进一步的，在所述安装座与支架的接触面上设置滚轮。
进一步的，所述连接件为连接绳。
进一步的，所述锁紧机构包括电磁销和位于所述支架表面的限位齿槽，当所述电磁销得电时，电磁销的销体脱离限位齿槽。
本发明的有益效果是：它安装在管道内，结构稳定，监测传感器能够实时跟随水位变化而变化，且在水位极低时也能保证水没过监测传感器进行准确监测。
它通过浮漂和安装座配合，在水位传感器和拉力传感器达到设定值时带动监测传感器跟随水位上下移动，保证了测量数据的准确性，尤其对于浊度等受水位影响大的参数。沉槽的设计保证了在水流量很小时监测传感器也能够被水淹没，且沉槽的水管防止水在沉槽内不流动而影响测量准确性。
安装座与支架之间的锁紧机构有效避免了在水流冲击下浮漂一直带动安装座上下震动而降低传感器使用寿命的问题，并减小了浮漂和安装座在支架上的磨损。
附图说明
图1为本发明安装在排水口的结构示意图；
图2为本发明安装在排水口的侧面剖视示意图（排水口内无水）；
图3为本发明安装在排水口的侧面剖视示意图（排水口内有水，且带网孔板）；
图4为本发明的整体结构示意图；
图5为图2中局部A的放大图；
图6为本发明安装V型网孔滤板的俯视示意图；
图7为本发明安装U型网孔滤板的俯视示意图。
图中：1、监测传感器；2、支架；21、条形通孔；22、固定板；23、限位齿槽；3、安装座；31、固定架；32、滚轮；4、浮漂；5、沉槽；51、水管；6、管道；71、V型网孔滤板；72、U型网孔滤板；8、控制箱；9、太阳能板；10、土层；11、线缆；12、电磁销；13、拉力传感器；14、水位传感器。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合图1至图7来详细解释本发明的实施方式。
本发明的排水口水质监测装置包括监测传感器1、支架2、控制器、安装座3、浮漂4和沉槽5。监测传感器1和控制器信号连接，用于将水质监测数据实时上传到控制器。控制器与监控部门的上位机通信连接。本发明优选将控制器安装在排水口的管道6上方的地面上，具体的，如图1中所示，在地面上固定安装控制箱8，控制器位于控制箱8内，控制箱8的上方设置太阳能板9，用于控制箱8内的电池充电。
浮漂4可以采用气囊或泡沫材质等，结构优选如图1所示的环形。浮漂4通过连接件连接在安装座上方设置的拉力传感器13上，具体的，连接件可以采用连接绳，在安装座3的上方设置四个拉力传感器13，浮漂4通过四根连接绳连接四个拉力传感器13。
支架2优选采用单根，且为方形管，方形管内设置螺旋状的线缆11，在方形管的一侧开设供线缆11穿出的条形通孔21。安装座3和浮漂4的中间位置设置供支架2穿过的方形通孔。安装座3和浮漂4通过方形通孔可上下滑动设置在支架2上。支架2竖直固定在排水口的管道6上，且支架2的两端分别固定在管道6的最高点和最低点。当然，支架2可以设置成两根圆杆或其它本领域技术人员很容易想到的结构。位于管道6上方的支架2上设置固定板22，固定板22通过膨胀螺栓固定在管道6上。
安装座3的一侧通过固定架31固定安装监测传感器1，监测传感器1可以设置多个。所述沉槽5位于所述监测传感器1的下方，且沉槽5位于所述管道6的底部，从管道6的底面向下延伸到土层10中。沉槽5的底部设置与外部连通的水管51，水管51埋在土层10中，且水管51的横截面积小于沉槽5的开口面积，在管道6内水位较低时，沉槽5内始终被水填满，且水处于流动状态。优选的，沉槽5的底部设置成向水管51方向逐渐变低的斜面，可避免沉槽5内堆积淤泥和滋生微生物。
在使用过程中，水流冲击浮漂4上下波动而带动安装座3和监测传感器1上下震动，安装座3内的元器件以及监测传感器1、线缆接头等的使用寿命会降低，而且浮漂和安装座在支架上一直滑动摩擦，造成配合间隙过大，形成更大的震动。本发明在安装座3与支架2之间设置锁紧机构，安装座3上设置有水位传感器14，当管道6内的水没过水位传感器14，且拉力传感器13的拉力值小于设定值时，或者管道6内的水位于所述水位传感器14下方达到设定时间（如10秒）后，锁紧机构将安装座3锁定在支架2上。当管道6内的水没过水位传感器14，且拉力传感器13的拉力值大于设定值时，或者管道6内的水位于水位传感器14下方未达到设定时间，锁紧机构解除安装座3和支架2之间的互锁。作为锁紧机构的一种优选方案，本发明的锁紧机构包括电磁销12和位于支架2上的限位齿槽23，支架2的表面上下等间距设置限位齿槽23，电磁销12不得电时，销体位于所述限位齿槽23内，当电磁销12得电时，销体脱离限位齿槽23。
为了保证安装座3顺利下滑，在安装座3与支架2的接触面上设置滚轮32，并在安装座3内设置配重块。
有些地方的排水管道中可能存在垃圾等异物，为了防止异物影响本装置的工作，在支架2的前方竖直设置网孔滤板，网孔滤板高度与支架2相同。网孔滤板可采用如图6所示的V型网孔滤板71或图7所示的U型网孔滤板72。优选采用U型网孔滤板72，将整个沉槽5围起来，避免异物落入沉槽5。图6和图7中箭头为水流方向。
本发明的工作原理如下：
无水时，安装座3位于支架2底部，监测传感器1位于沉槽5内；随着水位的上升，水没过安装座3上的水位传感器14，随着水位的进一步上升，浮漂4浮在水面，但此时的拉力传感器13的拉力值仍小于设定值，这个阶段支架2和安装座3锁定。水位进一步上升，水完全没过浮漂4，拉力传感器13的拉力值大于设定值（设定值为浮漂4完全没入水中时的浮力），电磁销12得电，支架2和安装座3之间解锁，浮漂4浮出水面，待设定时间（如10秒）后，电磁销12失电，支架2和安装座3锁定。
当水位下降，水位于水位传感器14下方时，电磁销12得电，支架2和安装座3之间解锁，安装座3和浮漂4下降，浮漂4浮在水面，达到设定时间（如10秒）后，电磁销12失电，支架2和安装座3锁定。
尽管上述文字以及说明书附图已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种排水口水质监测装置，包括监测传感器、支架和控制器，所述监测传感器和控制器信号连接，所述控制器与上位机通信连接，其特征在于：
它还包括安装座、浮漂和沉槽，
所述浮漂通过连接件连接位于所述安装座上的拉力传感器，所述安装座和浮漂上下滑动设置在所述支架上；所述支架竖直固定在排水口的管道内；所述管道为水平方向设置；
所述安装座的一侧通过固定架设置监测传感器，所述沉槽位于所述监测传感器的下方，且沉槽位于所述管道的底面下方；沉槽的底部设置与外部连通的水管，且水管的横截面积小于沉槽的开口面积；沉槽的底部设置成向水管方向逐渐变低的斜面；
在所述安装座与支架之间设置锁紧机构，所述安装座上设置有水位传感器，当所述管道内的水没过所述水位传感器，且拉力传感器的拉力值小于设定值时，或者管道内的水位于所述水位传感器下方达到设定时间后，所述锁紧机构将安装座锁定在所述支架上；当所述管道内的水没过所述水位传感器，且拉力传感器的拉力值大于设定值时，或者管道内的水位于所述水位传感器下方未达到设定时间，所述锁紧机构解除安装座和支架之间的互锁；所述连接件为连接绳；所述锁紧机构包括电磁销和位于所述支架表面的限位齿槽，当所述电磁销得电时，电磁销的锁舌脱离限位齿槽。
2.如权利要求1中所述的一种排水口水质监测装置，其特征在于：所述支架为方形管，所述方形管内设置螺旋状的线缆，在方形管的一侧开设供线缆穿出的条形通孔。
3.如权利要求1中所述的一种排水口水质监测装置，其特征在于：在所述支架的前方竖直设置网孔滤板。
4.如权利要求1中所述的一种排水口水质监测装置，其特征在于：在所述安装座内设置配重块。
5.如权利要求1中所述的一种排水口水质监测装置，其特征在于：在所述安装座与支架的接触面上设置滚轮。
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