CN205374312U - 一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置，装置部分包括可移动拍照装置、水槽静水模拟装置和射流模拟装置；可移动拍照装置包括：导轨、相机固定装置、防震泡沫块、防滑导轨夹、相机；射流模拟装置包括储液箱、第四导流通道、转子流量计、流量控制阀、T型多孔扩散器、射流管；水槽静水模拟装置包括储水箱、实验水槽、第一恒流泵、第一导流通道、第二导流通道、第三导流通道、溢流通道、阀门、流堰板、支架、废液收集箱、水桶、LGY-II旋浆式流速仪；本实用新型装置合理，相机可随意移动拍摄射流场，进而全面检测射流场的污染物扩散情况，本实用新型结构简单、合理，通用性强，便于维护，能模拟外界条件下水体污染的浓度扩散。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测领域，特别涉及一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置。
背景技术
近年来伴随我国社会经济的快速发展，环境污染问题日益严峻。由于河流本身具有流动特性，因此河流生态系统很容易受到外来污染的影响。而且，一旦发生地表水污染事件，很容易波及整个流域，饮用水自然会受到污染，进而对包括人类在内的一切生物的健康造成威胁。同时，地表水受到污染以后，进一步影响周围陆地的生态，影响流域湖泊水库的生态，也会影响其下游河口、海湾、海洋的生态系统。因此河流水体环境的污染，其危害远比湖泊水库等静态水体大。研究环境污染问题，人们最关心的是污染物在空间的分布。水体中污染物浓度场是衡量水体被污染程度的重要指标，因此成为当前环境工作者研究的热点之一。
射流浓度场的研究至今已有不少学者做了相关的工作。在考察污染物扩散时，离子的浓度分布是分析离子扩散系数等物性参数的重要基础条件。因此，寻求离子扩散中浓度场的快速、准确的检测方法是至关重要的。而离子浓度的传统检测方法多是接触式单点浓度测量法，难以迅速、直观地获得离子在空间上的浓度分布。近几年国内外发展的先进流动显示和测量方法，如PIV技术、激光诱导荧光和全息干涉技术等，因为测量区域小(一般只有几个平方厘米)、价格高、对使用环境要求苛刻等原因大大限制了其在浓度场测量中应用。
发明内容
本发明是一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置，包括可移动拍照装置、水槽静水模拟装置和射流模拟装置；
所述可移动拍照装置包括导轨、相机固定装置、防震泡沫块、导轨夹、相机；
所述导轨由导轨夹固定在水槽上；
所述相机固定装置底部设有滑轮，滑轮与导轨配合连接，滑轮通过驱动电机驱动，可以沿着导轨平缓移动，以满足在不同位置拍摄射流场的需求；
所述防震泡沫块位于相机固定装置底部，具有保护相机的功能，在相机移动的过程中还能起到缓冲作用；
相机固定装置底部的孔可起到固定镜头的作用，使相机拍摄时始终与水面持平，这样得到的图像整齐有序，方便后续的图像处理工作。
所述的相机包括处理器模块、CMOS图像传感器模块、光学系统模块、以太网模块、电源模块、驱动模块；光学系统模块包括双滤镜切换器、三可变镜头、LED补光灯，双滤镜切换器安装在CMOS图像传感器前，内嵌850～1050nm的近红外滤镜和400～1050nm全光谱滤镜；LED补光灯的开闭由光敏电阻和处理器模块控制的继电器共同完成，以满足弱光下的拍摄要求。
所述射流模拟装置包括储液箱、第四导流通道、转子流量计、流量控制阀、T型多孔扩散器、射流管；
储液箱通过第四导流通道与T型多孔扩散器连接，所述的第二恒流泵、转子流量计、流量控制阀按照水流方向依次设置在第四导流通道上；T型多孔扩散器上的每根分流管上都设有一个射流管，每个射流管通过橡皮塞固定在实验水槽对应的射流孔内。
所述实验水槽的出水口与废液收集箱的进水口经第三导流通道相连，防止液体溅出，提高安全性。
所述的储水箱上设有多个不同高度的溢流口；所述储水箱的进水口截面为梯形。
所述实验水槽的进水口截面为梯形。
所述流堰板顶部采用锯齿波结构，根据实验所需水位的高度更换不同尺寸的堰板，使得水槽内水位保持在既定高度，保证实验所需环境的稳定性。
所述水槽静水模拟装置包括储水箱、实验水槽、第一恒流泵、第一导流通道、第二导流通道、第三导流通道、溢流通道、阀门、流堰板、支架、废液收集箱、水桶、LGY-II旋浆式流速仪；
所述储水箱、实验水槽均放置在支架上；所述流堰板设置在实验水槽内的插口位置，所述的插口位置到距离实验水槽出水侧的距离为六分之一实验水槽长度；所述废液收集箱放置在支架的底部；所述第一恒流泵设置在水桶中，第一恒流泵通过第二导流通道与储水箱的进水口连接，储水箱的溢流口通过溢流通道与水桶连接；储水箱的出水口设有阀门，阀门通过第一导流通道与实验水槽的进水口连接，储水箱的出水口与实验水槽的进水口位于同一水平高度；所述的LGY-II旋浆式流速仪设置在实验水槽内，所述的LGY-II旋浆式流速仪到距离实验水槽进水侧的距离为7/24～1/3实验水槽长度；实验水槽上设置有多个射流孔，射流孔的直径为4cm，每个射流孔的圆心与实验水槽底部的距离均为5cm，且相邻两个射流孔的圆心距为6cm，离实验水槽出水口最近的一个射流孔的圆心与实验水槽的出水侧距离32～40cm。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
(1)本发明装置合理，使用灵活，相机可随意移动拍摄射流场，进而全面检测射流场的污染物扩散情况。
(2)本发明结构简单、合理，通用性强，便于维护，能模拟外界条件下水体污染的浓度扩散。
(3)本发明利用低成本无污染的化学发光试剂替代现有的荧光溶液对污染物排放的浓度场进行测定，降低装置要求、节约能量。
(4)采用单色图像传感器并获取Raw图像数据，不仅可以避免图像转换过程带来的细节损失和冗余计算，而且可以获得比彩色图像传感器更好的近红外响应能力。在前端直接获取数字图像不仅在参数设置上具有更高的灵活性，而且可减少模拟视频信号的重采样次数并消除传输过程中噪声引起的降质。
(5)智能相机通过符合IEEE802.3协议的以太网和上位机通信，用来传输实时采集处理的全部图像数据、流场数据、状态信息及控制指令。用户可通过IP地址访问实时的图像处理图像，支持下载和分析，实现非接触式检测。
附图说明
图1是本发明中一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置可移动拍照装置示意图；
图2是本发明中一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置射流模拟装置示意图；
图3是本发明中一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置水槽静水模拟装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置，包括可移动拍照装置1、射流模拟装置2和水槽静水模拟装置3；
如图1所示，所述可移动相机固定装置1包括导轨1.1、相机固定装置1.2、防震泡沫块1.3、导轨夹1.4、相机1.5。
所述导轨1.1通过导轨夹1.4固定在水槽上；
所述相机固定装置1.2为一块矩形块，相机固定装置1.2底部设有滑轮，滑轮与导轨1.1配合连接，滑轮通过驱动电机驱动，以满足在不同位置拍摄射流场的需求；相机固定装置1.2上开有一个通孔，通孔内设有圆柱形的防震泡沫块1.3，防震泡沫块1.3内固定设置相机1.5；相机的镜头始终与水面平行；这样得到的图像整齐有序，方便后续的图像处理工作。所述的相机1.5包括处理器模块、CMOS图像传感器模块、光学系统模块、以太网模块、电源模块、驱动模块；光学系统模块包括双滤镜切换器、三可变镜头、LED补光灯，双滤镜切换器安装在CMOS图像传感器前，内嵌850～1050nm的近红外滤镜和400～1050nm全光谱滤镜；LED补光灯的开闭由光敏电阻和处理器模块控制的继电器共同完成，以满足弱光下的拍摄要求。
如图2所示，所述射流模拟装置2包括储液箱2.2、、第四导流通道2.4、转子流量计2.5、流量控制阀2.6、T型多孔扩散器2.7、射流管2.8；
储液箱2.2通过第四导流通道2.4与T型多孔扩散器2.7连接，所述的第二恒流泵2.3、转子流量计2.5、流量控制阀2.6按照水流方向依次设置在第四导流通道2.4上；T型多孔扩散器2.7上的每根分流管上都设有一个射流管，每个射流管通过橡皮塞固定在实验水槽对应的射流孔内；
所述实验水槽3.2的出水口与废液收集箱3.8的进水口经第三导流通道3.4.3相连，防止液体溅出，提高安全性。
所述的储水箱上设有多个不同高度的溢流口；所述储水箱的进水口截面为梯形。
所述实验水槽3.2的进水口截面为梯形。
所述流堰板3.7顶部采用锯齿波结构，根据实验所需水位的高度更换不同尺寸的堰板，使得水槽内水位保持在既定高度，保证实验所需环境的稳定性。
如图3所示，所述水槽静水模拟装置包括储水箱3.1、实验水槽3.2、第一恒流泵3.3、第一导流通道3.4.1、第二导流通道3.4.2、第三导流通道3.4.3、溢流通道3.5、阀门3.6、流堰板3.7、支架3.8、废液收集箱3.9、水桶3.10、LGY-II旋浆式流速仪3.11；
所述储水箱3.1、实验水槽3.2均放置在支架3.8上；所述流堰板3.7设置在实验水槽3.1内的插口位置，所述的插口位置到距离实验水槽出水侧的距离为六分之一实验水槽长度；所述废液收集箱3.9放置在支架3.8的底部；所述第一恒流泵3.3设置在水桶3.10中，第一恒流泵3.3通过第二导流通道3.4.2与储水箱3.1的进水口连接，储水箱的溢流口通过溢流通道3.5与水桶连接；储水箱3.1的出水口设有阀门3.6，阀门3.6通过第一导流通道3.4.1与实验水槽3.2的进水口连接，储水箱3.1的出水口与实验水槽3.2的进水口位于同一水平高度；所述的流速仪3.11设置在实验水槽3.2内，所述的流速仪3.11到距离实验水槽进水侧的距离为7/24～1/3实验水槽长度；实验水槽上设置有多个射流孔，射流孔的直径为4cm，每个射流孔的圆心与实验水槽底部的距离均为5cm，且相邻两个射流孔的圆心距为6cm，离实验水槽出水口最近的一个射流孔的圆心与实验水槽3.2的出水侧距离32～40cm。
Claims (3)
1.一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置，包括可移动拍照装置、水槽静水模拟装置和射流模拟装置；
其特征在于：可移动拍照装置包括导轨、相机固定装置、防震泡沫块、导轨夹、相机；
所述导轨由导轨夹固定在水槽上；所述相机固定装置底部设有滑轮，滑轮与导轨配合连接，滑轮通过驱动电机驱动，可以沿着导轨平缓移动，以满足在不同位置拍摄射流场的需求；
所述防震泡沫块位于相机固定装置底部，具有保护相机的功能，在相机移动的过程中还能起到缓冲作用；
相机固定装置底部的孔可起到固定镜头的作用，使相机拍摄时始终与水面持平，这样得到的图像整齐有序，方便后续的图像处理工作；
所述的相机包括处理器模块、CMOS图像传感器模块、光学系统模块、以太网模块、电源模块、驱动模块；光学系统模块包括双滤镜切换器、三可变镜头、LED补光灯，双滤镜切换器安装在CMOS图像传感器前，内嵌850～1050nm的近红外滤镜和400～1050nm全光谱滤镜；LED补光灯的开闭由光敏电阻和处理器模块控制的继电器共同完成，以满足弱光下的拍摄要求；
所述射流模拟装置包括储液箱、第四导流通道、转子流量计、流量控制阀、T型多孔扩散器、射流管；
储液箱通过第四导流通道与T型多孔扩散器连接，第二恒流泵、转子流量计、流量控制阀按照水流方向依次设置在第四导流通道上；T型多孔扩散器上的每根分流管上都设有一个射流管，每个射流管通过橡皮塞固定在实验水槽对应的射流孔内；
所述实验水槽的出水口与废液收集箱的进水口经第三导流通道相连，防止液体溅出，提高安全性；
储水箱上设有多个不同高度的溢流口；
流堰板顶部采用锯齿波结构，根据实验所需水位的高度更换不同尺寸的堰板，使得水槽内水位保持在既定高度，保证实验所需环境的稳定性；
所述水槽静水模拟装置包括储水箱、实验水槽、第一恒流泵、第一导流通道、第二导流通道、第三导流通道、溢流通道、阀门、流堰板、支架、废液收集箱、水桶、LGY-II旋浆式流速仪；
所述储水箱、实验水槽均放置在支架上；所述流堰板设置在实验水槽内的插口位置，所述的插口位置到距离实验水槽出水侧的距离为六分之一实验水槽长度；所述废液收集箱放置在支架的底部；所述第一恒流泵设置在水桶中，第一恒流泵通过第二导流通道与储水箱的进水口连接，储水箱的溢流口通过溢流通道与水桶连接；储水箱的出水口设有阀门，阀门通过第一导流通道与实验水槽的进水口连接，储水箱的出水口与实验水槽的进水口位于同一水平高度；所述的LGY-II旋浆式流速仪设置在实验水槽内，所述的LGY-II旋浆式流速仪到距离实验水槽进水侧的距离为7/24～1/3实验水槽长度；实验水槽上设置有多个射流孔，射流孔的直径为4cm，每个射流孔的圆心与实验水槽底部的距离均为5cm，且相邻两个射流孔的圆心距为6cm，离实验水槽出水口最近的一个射流孔圆心与实验水槽的出水侧距离为32～40cm。
2.根据权利要求1所述的一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置，其特征在于：所述的所述储水箱的进水口截面为梯形。
3.根据权利要求1所述的一种基于可移动跟踪拍摄的扩散浓度场全场瞬时检测装置，其特征在于：所述实验水槽的进水口截面为梯形。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108205068A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-26 | 浙江海洋大学 | 一种波浪水槽内全场流速测量装置 |
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2015
- 2015-12-02 CN CN201520987333.8U patent/CN205374312U/zh not_active Expired - Fee Related
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