CN117647286B - 一种地质环境监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地质监测领域，公开了一种地质环境监测装置，包括固定在地面上的装置主体，装置主体包括十字形顶板，十字形顶板的四周端面一体化连接有斜支撑柱，斜支撑柱通过螺栓与地面固定连接，十字形顶板的底部固定连接有矩形柱，矩形柱下端固定连接有插柱，十字形顶板的上端连接安装有取样组件，插柱和矩形柱内安装有监测组件。相较于现有技术，本申请通过水质传感器、流速传感器和水温传感器分别检测地下水的水质、流速和水温，因为地下水始终在流动，所以循环流动的地下水在循环泵的驱动下，在检测管内循环流动，通过水质传感器、流速传感器和水温传感器能够即时的对地下水进行检测，保证地下水检测的时效性。
Description
技术领域
本发明涉及地质监测领域，具体为一种地质环境监测装置。
背景技术
地质环境主要分为水环境、岩石环境和土壤环境。地下水地质环境监测。针对区域地下水超采、地下水水位上升和地下水污染等问题，选择有代表性的钻孔、水井、泉等，按照一定的时间间隔和技术要求，开展地下水的水位、水温、水量、水质等要素随时间变化的监测，以反映地下水环境的动态变化过程，并且，也能够工具地下水的检测状况反映出地质状态。
经过海量检索，发现现有技术公开号为CN112268996 A，公开了一种地质环境监测装置及监测方法，包括一个或多个监测设备，监测设备通过通信模块与上位机连接，监测设备用于采集地质环境监测区域不同地点的地下水水位、水温和水质数据，通信模块基于移动通讯网络实现数据传输，上位机包括用户管理模块、地下水监测模块、数据处理模块、数据存储模块和历史数据查询模块。
因此，基于上述检索以及结合现有的地质监测装置，无法对地下水进行具有时效性的检测，无法反映地下水的实时情况，且取样不便，不利于更加精细化的取样检测，此外，地下水一般都是富含泥沙，首先需要排除泥沙的影响并直接对地下水进行检测，传统的装置直接抽出的水都是富含泥沙，不仅仅抽取费力钻孔麻烦，且检测麻烦，效率不高，因此，本申请提供了一种地质环境监测装置，通过水质传感器、流速传感器和水温传感器分别检测地下水的水质、流速和水温，因为地下水始终在流动，所以循环流动的地下水在循环泵的驱动下，在检测管内循环流动，通过水质传感器、流速传感器和水温传感器能够即时的对地下水进行检测，保证地下水检测的时效性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种地质环境监测装置，具备地下水连续检测等优点，解决了泥沙对地下水检测造成影响等系列问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地质环境监测装置，包括固定在地面上的装置主体，所述装置主体包括十字形顶板，所述十字形顶板的四周端面一体化连接有斜支撑柱，所述斜支撑柱通过螺栓与地面固定连接，所述十字形顶板的底部固定连接有矩形柱，所述矩形柱下端固定连接有插柱，所述十字形顶板的上端连接安装有取样组件，所述插柱和矩形柱内安装有监测组件，所述监测组件包括固定在矩形柱内的安装板，所述安装板的上端面安装有循环水泵，所述循环水泵的输入端连接有进水管，所述循环水泵的输出端连接有连接管，所述连接管上端连接有取样管，所述连接管侧端连接有回流管，所述进水管和回流管的下端分别连接有检测管和出水缓流管，所述检测管和出水缓流管的下端分别连接有抽水管和出水管，所述抽水管伸入插柱内底部，所述出水管下端伸入插柱内，所述插柱插装在地面内，所述插柱的下端一体化连接有锥头，所述检测管上自下而上依次安装有水质传感器、流速传感器和水温传感器。
优选地，所述取样组件包括固定在十字形顶板上的套柱，所述套柱内转动安装有转动柱，所述转动柱上端固定连接有转把，所述转动柱下端穿设有取样水孔，所述套柱的侧壁连接有取样出水管，所述取样管上端与转动柱底端面固定连接并与取样水孔连通，所述取样管的下端转动安装在连接管内，所述取样管的侧壁穿设有侧孔，所述取样管内固定设置有固定板，所述固定板上方固定设置有连接板，所述连接板底端固定连接弹簧一端，所述弹簧另一端固定连接有阀球，所述固定板上穿设有取样出水孔，所述阀球置于取样出水孔处。
优选地，所述装置主体中相邻的斜支撑柱之间连接安装有太阳能板，所述太阳能板用于循环水泵、水质传感器、流速传感器和水温传感器的供电。
优选地，所述插柱的左右两侧下方分别设置有泥沙出口和泥沙进口，所述锥头和插柱的下端连接处设置有过滤网，所述泥沙出口和泥沙进口内固定设置有左端筒，左右两侧的左端筒之间转动连接有转轴，所述转轴外表面设置有螺旋叶，所述转轴的左右两端分别伸入左右两侧的左端筒内，所述左端筒内的转轴外表面连接有若干驱动涡叶，所述插柱内固定设置有矩形框，所述出水管和抽水管的下端与矩形框上端连接，所述矩形框底端面左右两侧分别连接有左上出水管和右上进水管，所述左上出水管和右上进水管的下端分别与左右两侧的左端筒上端连接，左右两侧的左端筒下端分别连接有左下出水管和右下进水管，所述右下进水管下端置于锥头内底部。
优选地，所述左上出水管和左下出水管位于左侧左端筒上下方的前后侧，所述右上进水管和右下进水管位于右侧左端筒上下方的前后侧。
优选地，所述矩形框内上下侧分别设置有出水加速腔和进水加速腔，所述循环水泵的中心轴下端通过联轴器连接有竖轴，所述竖轴在矩形框内中间转动安装，所述竖轴的上下侧外表面分别套装有上涡叶和下涡叶，所述上涡叶和下涡叶分别位于出水加速腔和进水加速腔内，所述出水管下端和左上出水管的上端与出水加速腔连通，所述抽水管的下端和右上进水管的上端与进水加速腔连通。
优选地，所述检测管的管径大于进水管和抽水管的管径，所述出水缓流管的管径大于回流管和出水管的管径。
与现有技术相比，本发明提供了一种地质环境监测装置，具备以下有益效果：
1、该一种地质环境监测装置，地下水在检测管内流动过程中，通过水质传感器、流速传感器和水温传感器分别检测地下水的水质、流速和水温，其中，水质检测器包括水温传感器、pH传感器、电导率传感器和溶解氧传感器，实现地下水地质矿产的检测，实现地下水的安全监控，提高用水安全，且能够从地下水的质量检测反映地质污染情况，地下水在循环泵的驱动下，能够在检测管内循环流动，保证抽出的地下水为当前地质水的实时状态，通过水质传感器、流速传感器和水温传感器能够即时的对当前时间当前状态的地下水进行检测，保证地下水检测的时效性，且可以实现连续检测作业。
2、该一种地质环境监测装置，地下水通过循环水泵在管道内循环流动并检测时，取样管侧壁上的侧孔与回流管连通，需要对检测水进行取样时，手握转把并旋转转动柱，取样管随之旋转，将侧孔和回流管管口错开，此时，在地下水的冲击作用下，地下水将阀球顶开，地下水进入取样水孔内并从取样出水管排出，实现地下水取样。
3、该一种地质环境监测装置，装置主体中相邻的斜支撑柱之间连接安装有太阳能板，太阳能板用于循环水泵、水质传感器、流速传感器和水温传感器的供电，节能环保，实现地下水的长时间监测。
4、该一种地质环境监测装置，能够将富含泥沙的地下水抽出，能够推动泥沙能够在插柱内不断的流动，将流动泥沙内的水过滤并抽出，不仅避免了泥沙对水质检测的影响，还能够不断的对检测水进行更换，进一步保证地下水检测的时效性。
附图说明
图1为本发明装置主体结构示意图；
图2为本发明装置主体在地面内安装结构示意图；
图3为本发明矩形柱和插柱结构示意图；
图4为本发明循环水泵安装结构示意图；
图5为本发明取样管内部结构示意图；
图6为本发明插柱内部结构示意图；
图7为本发明左端筒内部结构示意图；
图8为本发明取样组件结构示意图。
图中：1、装置主体；2、十字形顶板；3、斜支撑柱；4、太阳能板；5、插柱；6、矩形柱；7、出水管；8、出水缓流管；9、监测组件；10、安装板；11、回流管；12、取样组件；13、进水管；14、循环水泵；15、水温传感器；16、检测管；17、流速传感器；18、水质传感器；19、抽水管；20、取样管；21、连接管；22、侧孔；23、固定板；24、连接板；25、弹簧；26、阀球；27、上涡叶；28、下涡叶；29、左上出水管；30、泥沙出口；31、左端筒；32、锥头；33、转把；34、转动柱；35、套柱；36、取样水孔；37、取样出水管；38、左下出水管；39、右下进水管；40、转轴；41、驱动涡叶；42、螺旋叶；43、泥沙进口；44、右上进水管；45、进水加速腔；46、出水加速腔；47、矩形框；48、竖轴；49、过滤网。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种地质环境监测装置。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1-8所示，一种地质环境监测装置，包括固定在地面上的装置主体1，装置主体1包括十字形顶板2，十字形顶板2的四周端面一体化连接有斜支撑柱3，斜支撑柱3通过螺栓与地面固定连接，十字形顶板2的底部固定连接有矩形柱6，矩形柱6下端固定连接有插柱5，十字形顶板2的上端连接安装有取样组件12，插柱5和矩形柱6内安装有监测组件9，监测组件9包括固定在矩形柱6内的安装板10，安装板10的上端面安装有循环水泵14，循环水泵14的输入端连接有进水管13，循环水泵14的输出端连接有连接管21，连接管21上端连接有取样管20，连接管21侧端连接有回流管11，进水管13和回流管11的下端分别连接有检测管16和出水缓流管8，检测管16和出水缓流管8的下端分别连接有抽水管19和出水管7，抽水管19伸入插柱5内底部，出水管7下端伸入插柱5内，插柱5插装在地面内，插柱5的下端一体化连接有锥头32，检测管16上自下而上依次安装有水质传感器18、流速传感器17和水温传感器15。
取样组件12包括固定在十字形顶板2上的套柱35，套柱35内转动安装有转动柱34，转动柱34上端固定连接有转把33，转动柱34下端穿设有取样水孔36，套柱35的侧壁连接有取样出水管37，取样管20上端与转动柱34底端面固定连接并与取样水孔36连通，取样管20的下端转动安装在连接管21内，取样管20的侧壁穿设有侧孔22，取样管20内固定设置有固定板23，固定板23上方固定设置有连接板24，连接板24底端固定连接弹簧25一端，弹簧25另一端固定连接有阀球26，固定板23上穿设有取样出水孔，阀球26置于取样出水孔处。
整个装置主体1安装在地面上，通过螺栓进行固定，插柱5下端置于地下水流中，通过循环水泵14将地下水从抽水管19抽入，地下水依次沿着检测管16和进水管13流动并流入循环水泵14内，随后，沿着回流管11和出水缓流管8流动，从出水管7泵出，在此过程中，地下水在检测管16内流动过程中，通过水质传感器18、流速传感器17和水温传感器15分别检测地下水的水质、流速和水温，其中，水质检测器包括水温传感器、pH传感器、电导率传感器和溶解氧传感器，实现地下水地质矿产的检测，实现地下水的安全监控，提高用水安全，且能够从地下水的质量检测反映地质污染情况，因为地下水虽然是活水，但是自身在地底流动十分缓慢，所以，地下水在循环水泵14的驱动下，能够在检测管16内循环流动，保证抽出的地下水为当前地质水的实时状态，通过水质传感器18、流速传感器17和水温传感器15能够即时的对当前时间当前状态的地下水进行检测，保证地下水检测的时效性，且可以实现连续检测作业；
地下水通过循环水泵14在管道内循环流动并检测时，取样管20侧壁上的侧孔22与回流管11连通，需要对检测水进行取样时，手握转把33并旋转转动柱34，取样管20随之旋转，能够使得侧孔22和回流管11管口错开，与此同时，回流管11与侧孔22及其所在的取样管20内部连通，此时，在地下水的冲击作用下，地下水将阀球26顶开，地下水进入取样水孔36内并从取样出水管37排出，实现地下水取样，同样的，反向旋转转把33，即可关闭取水。
进一步的，在上述方案中，装置主体1中相邻的斜支撑柱3之间连接安装有太阳能板4，太阳能板4用于循环水泵14、水质传感器18、流速传感器17和水温传感器15的供电，节能环保，实现地下水的长时间监测，上述传感器部件为现有的成熟的技术特征，另外，也是用于地下水监测的常用手段，这里不再赘述其数据处理和数据利用。
进一步的，在上述方案中，插柱5的左右两侧下方分别设置有泥沙出口30和泥沙进口43，锥头32和插柱5的下端连接处设置有过滤网49，泥沙出口30和泥沙进口43内固定设置有左端筒31，左右两侧的左端筒31之间转动连接有转轴40，转轴40外表面设置有螺旋叶42，转轴40的左右两端分别伸入左右两侧的左端筒31内，左端筒31内的转轴40外表面连接有若干驱动涡叶41，插柱5内固定设置有矩形框47，出水管7和抽水管19的下端与矩形框47上端连接，矩形框47底端面左右两侧分别连接有左上出水管29和右上进水管44，左上出水管29和右上进水管44的下端分别与左右两侧的左端筒31上端连接，左右两侧的左端筒31下端分别连接有左下出水管38和右下进水管39，右下进水管39下端置于锥头32内底部，左上出水管29和左下出水管38位于左侧左端筒31上下方的前后侧，右上进水管44和右下进水管39位于右侧左端筒31上下方的前后侧，矩形框47内上下侧分别设置有出水加速腔46和进水加速腔45，循环水泵14的中心轴下端通过联轴器连接有竖轴48，竖轴48在矩形框47内中间转动安装，竖轴48的上下侧外表面分别套装有上涡叶27和下涡叶28，上涡叶27和下涡叶28分别位于出水加速腔46和进水加速腔45内，出水管7下端和左上出水管29的上端与出水加速腔46连通，抽水管19的下端和右上进水管44的上端与进水加速腔45连通，插柱5位于地底，泥沙置于过滤网49上方，泥沙中的地下水置于锥头32内，打开循环水泵14，通过循环水泵14将锥头32内的地下水抽出，地下水沿着右下进水管39流动并进入到右侧的左端筒31内，因为右下进水管39位于左端筒31的下方后侧，以，抽入的水能够推动左端筒31内的驱动涡叶41顺时针旋转，从而推动转轴40及其外表面的螺旋叶42旋转，随后，抽入的水通过右上进水管44进入到进水加速腔45内，因为循环水泵14的旋转轴通过联轴器与竖轴48连接，因此循环水泵14工作能够带动竖轴48外表面的上涡叶27和下涡叶28高速旋转，进入到进水加速腔45内的水被涡旋加速进入到抽水管19内，这就导致了右上进水管44和右下进水管39之间产生压力差，就可以通过循环水泵14抽水时的水流，能够推动左端筒31内的驱动涡叶41旋转，同样的，从出水管7泵出的水，经过高速旋转的上涡叶27进行涡旋加速后进入到左上出水管29内，随后高速进入到左侧的左端筒31内，并推动左侧左端筒31内的驱动涡叶41逆时针旋转，从而驱动转轴40及其外表面的螺旋叶42有力且稳定的旋转，能够将从泥沙进口43进入的泥沙从泥沙出口30送出，在此过程中，泥沙中的水不断进入到锥头32内，并对锥头32内的地下水进行不断更换，进一步保证地下水检测的时效性，且能够有效避免泥沙对抽水造成影响；
上述中的螺旋叶42的外围端面设置有凸起，凸起与过滤网49的上表面抵接，能够对过滤网49上表面进行清理，避免泥沙对过滤网49造成堵塞，影响过滤。
进一步的，在上述方案中，检测管16的管径大于进水管13和抽水管19的管径，能够提高检测管16内地下水的停留时间，保证水质检测的时效性，出水缓流管8的管径大于回流管11和出水管7的管径，具有缓流作用。
本发明工作原理：在使用时，装置主体1安装在地面上，通过螺栓进行固定，插柱5下端置于地下水流中，通过循环水泵14将地下水从抽水管19抽入，地下水依次沿着检测管16和进水管13流动并流入循环水泵14内，随后，沿着回流管11和出水缓流管8流动，最后从出水管7泵出，在此过程中，地下水在检测管16内流动过程中，通过水质传感器18、流速传感器17和水温传感器15分别检测地下水的水质、流速和水温，其中，水质检测器包括水温传感器、pH传感器、电导率传感器和溶解氧传感器，实现地下水地质矿产的检测，实现地下水的安全监控，提高用水安全，且能够从地下水的质量检测反映地质污染情况，此外，因为地下水始终在流动，所以循环流动的地下水在循环水泵14的驱动下，在检测管16内循环流动，通过水质传感器18、流速传感器17和水温传感器15能够即时的对地下水进行检测，保证地下水检测的时效性；
地下水通过循环水泵14在管道内循环流动并检测时，取样管20侧壁上的侧孔22与回流管11连通，需要对检测水进行取样时，手握转把33并旋转转动柱34，取样管20随之旋转，将侧孔22和回流管11管口错开，此时，在地下水的冲击作用下，地下水将阀球26顶开，地下水进入取样水孔36内并从取样出水管37排出，实现地下水取样；
插柱5位于地底，泥沙置于过滤网49上方，泥沙中的地下水置于锥头32内，打开循环水泵14，通过循环水泵14将锥头32内的地下水抽出，地下水沿着右下进水管39流动并进入到右侧的左端筒31内，因为右下进水管39位于左端筒31的下方后侧，以，抽入的水能够推动左端筒31内的驱动涡叶41顺时针旋转，从而推动转轴40及其外表面的螺旋叶42旋转，随后，抽入的水通过右上进水管44进入到进水加速腔45内，因为循环水泵14的旋转轴通过联轴器与竖轴48连接，因此循环水泵14工作能够带动竖轴48外表面的上涡叶27和下涡叶28高速旋转，进入到进水加速腔45内的水被涡旋加速进入到抽水管19内，这就导致了右上进水管44和右下进水管39之间产生压力差，就可以通过循环水泵14抽水时的水流来推动左端筒31内的驱动涡叶41旋转，同样的，从出水管7泵出的水，经过高速旋转的上涡叶27进行涡旋加速后进入到左上出水管29内，随后高速进入到左侧的左端筒31内，并推动左侧左端筒31内的驱动涡叶41逆时针旋转，从而驱动转轴40及其外表面的螺旋叶42有力且稳定的旋转，能够将从泥沙进口43进入的泥沙从泥沙出口30送出，在此过程中，泥沙中的水不断进入到锥头32内，并对锥头32内的地下水进行不断更换，进一步保证地下水检测的时效性，且能够有效避免泥沙对抽水造成影响。
尽管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 (4)
1.一种地质环境监测装置，其特征在于：包括固定在地面上的装置主体（1），所述装置主体（1）包括十字形顶板（2），所述十字形顶板（2）的四周端面一体化连接有斜支撑柱（3），所述斜支撑柱（3）通过螺栓与地面固定连接，所述十字形顶板（2）的底部固定连接有矩形柱（6），所述矩形柱（6）下端固定连接有插柱（5），所述十字形顶板（2）的上端连接安装有取样组件（12），所述插柱（5）和矩形柱（6）内安装有监测组件（9），所述监测组件（9）包括固定在矩形柱（6）内的安装板（10），所述安装板（10）的上端面安装有循环水泵（14），所述循环水泵（14）的输入端连接有进水管（13），所述循环水泵（14）的输出端连接有连接管（21），所述连接管（21）上端连接有取样管（20），所述连接管（21）侧端连接有回流管（11），所述进水管（13）和回流管（11）的下端分别连接有检测管（16）和出水缓流管（8），所述检测管（16）和出水缓流管（8）的下端分别连接有抽水管（19）和出水管（7），所述抽水管（19）伸入插柱（5）内底部，所述出水管（7）下端伸入插柱（5）内，所述插柱（5）插装在地面内，所述插柱（5）的下端一体化连接有锥头（32），所述检测管（16）上自下而上依次安装有水质传感器（18）、流速传感器（17）和水温传感器（15）；
所述取样组件（12）包括固定在十字形顶板（2）上的套柱（35），所述套柱（35）内转动安装有转动柱（34），所述转动柱（34）上端固定连接有转把（33），所述转动柱（34）下端穿设有取样水孔（36），所述套柱（35）的侧壁连接有取样出水管（37），所述取样管（20）上端与转动柱（34）底端面固定连接并与取样水孔（36）连通，所述取样管（20）的下端转动安装在连接管（21）内，所述取样管（20）的侧壁穿设有侧孔（22），所述取样管（20）内固定设置有固定板（23），所述固定板（23）上方固定设置有连接板（24），所述连接板（24）底端固定连接弹簧（25）一端，所述弹簧（25）另一端固定连接有阀球（26），所述固定板（23）上穿设有取样出水孔，所述阀球（26）置于取样出水孔处；
所述装置主体（1）中相邻的斜支撑柱（3）之间连接安装有太阳能板（4），所述太阳能板（4）用于循环水泵（14）、水质传感器（18）、流速传感器（17）和水温传感器（15）的供电；
所述插柱（5）的左右两侧下方分别设置有泥沙出口（30）和泥沙进口（43），所述锥头（32）和插柱（5）的下端连接处设置有过滤网（49），所述泥沙出口（30）和泥沙进口（43）内固定设置有左端筒（31），左右两侧的左端筒（31）之间转动连接有转轴（40），所述转轴（40）外表面设置有螺旋叶（42），所述转轴（40）的左右两端分别伸入左右两侧的左端筒（31）内，所述左端筒（31）内的转轴（40）外表面连接有若干驱动涡叶（41），所述插柱（5）内固定设置有矩形框（47），所述出水管（7）和抽水管（19）的下端与矩形框（47）上端连接，所述矩形框（47）底端面左右两侧分别连接有左上出水管（29）和右上进水管（44），所述左上出水管（29）和右上进水管（44）的下端分别与左右两侧的左端筒（31）上端连接，左右两侧的左端筒（31）下端分别连接有左下出水管（38）和右下进水管（39），所述右下进水管（39）下端置于锥头（32）内底部。
2.根据权利要求1所述的一种地质环境监测装置，其特征在于：所述左上出水管（29）和左下出水管（38）位于左侧左端筒（31）上下方的前后侧，所述右上进水管（44）和右下进水管（39）位于右侧左端筒（31）上下方的前后侧。
3.根据权利要求2所述的一种地质环境监测装置，其特征在于：所述矩形框（47）内上下侧分别设置有出水加速腔（46）和进水加速腔（45），所述循环水泵（14）的中心轴下端通过联轴器连接有竖轴（48），所述竖轴（48）在矩形框（47）内中间转动安装，所述竖轴（48）的上下侧外表面分别套装有上涡叶（27）和下涡叶（28），所述上涡叶（27）和下涡叶（28）分别位于出水加速腔（46）和进水加速腔（45）内，所述出水管（7）下端和左上出水管（29）的上端与出水加速腔（46）连通，所述抽水管（19）的下端和右上进水管（44）的上端与进水加速腔（45）连通。
4.根据权利要求3所述的一种地质环境监测装置，其特征在于：所述检测管（16）的管径大于进水管（13）和抽水管（19）的管径，所述出水缓流管（8）的管径大于回流管（11）和出水管（7）的管径。
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