CN217156274U - 一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，包括通信设备(14)、水质监测设备(18)、流量监测设备(101)、基站(102)、监测中心的服务器(103)、监测中心的显示器(104)；通信设备(14)用于将流量监测设备(101)监测到的污水流量数据通过基站(102)发送到监测中心的服务器(103)；水质监测设备(18)用于对排放的污水的水质进行实时监测并反馈到通信设备(14)；其中，通信设备(14)与基站(102)之间的通信为无线通信。通过本实用新型的系统，解决了对污水水质无测量的情况下，排放的污水存在超标排放的可能，且可以实时远程工作。

Description

一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统

技术领域

本实用新型自动监测领域，具体涉及一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统。

背景技术

由于中国城镇化进展的速度较快，农村常驻人口也不稳定。因此针对农村生活污水处理的设施一般也比较分散，且处理量很不稳定，农村生活污水处理设施的出水流量也不稳定，经常出现非满管的排放的情况。

通常监测流量的方式则是在管道外夹电磁流量计来监测流量。电磁流量计则是利用流量计中的励磁线圈形成的感应磁场，而管道内安装有垂直于感应磁场的测量电极，当导电的出水流经感应磁场时形成一个与流体平均速度成比例关系的感应电动势，监测电极检出该电信号并通过信号转换器转换成流量信号。该监测方式需要管道内充满液体，而农村生活污水处理设施的出水非满管排放则不能满足这一条件。

而且，现有监测方式也不能同时对污水水质进行测量，在对污水水质无测量的情况下，排放的污水存在超标排放的可能，从而导致对周边环境的污染，后期污染治理成本高昂。

发明内容

为达到上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，包括通信设备、水质监测设备、流量监测设备、基站、监测中心的服务器、监测中心的显示器，通信设备用于将流量监测设备监测到的污水流量数据通过基站发送到监测中心的服务器；水质监测设备用于对排放的污水的水质进行实时监测并反馈到通信设备；其中，通信设备与基站之间的通信为无线通信。

进一步地，通信设备包括电源模块、通信模块和数据处理模块；电源模块负责为通信设备、水质监测设备以及流量监测设备供电；数据处理模块负责处理水质监测设备获取的水质数据和流量监测设备获取的流量数据；通信模块负责将数据处理模块处理好的水质数据和流量数据发送到基站；

进一步地，流量监测设备包括进水管段、过渡管段、进水承接口、外壳、排水漏斗、翻斗、控制器盒、干簧管、轴承螺钉、支撑板螺钉、支撑板、接线端子、出水仓口和排水管段，其中，进水管段与外壳连接，进水承接口设置于外壳内，进水承接口通过底部的开口与排水漏斗顶部的开口密封连接；排水漏斗的底部开口朝向翻斗设置；翻斗通过轴承螺钉固定在支柱上；支柱上部的两端分别设置有干簧管；在翻斗的下方设置有支撑板，支撑板通过支撑板螺钉被固定在该支撑板下方左右两侧的两根立柱上，支撑板上左右两侧分别设置控制器盒，在两个立柱的其中一根立柱旁设置有接线端子；控制器盒与干簧管电连接，接线端子分别与控制器盒以及通信设备连接。

进一步地，翻斗的中间设置有中间隔板，从而将翻斗左右各形成一个等容积的斗室；翻斗的左斗室外壁设置有第一磁钢，翻斗的右斗室的外壁设置有第二磁钢。

进一步地，进水管段通过过渡管段与外壳的开口连接，所述过渡管段为喇叭形。

进一步地，进水承接口与排水漏斗呈上大下小的漏斗形，且均为上部呈圆柱形下部呈圆锥形结构。

进一步地，排水漏斗的容量比进水承接口的容量大，并且排水漏斗上部圆柱形部分的直径还比进水承接口上部圆柱形的直径大。

进一步地，进水承接口与外壳之间具有间隙。

进一步地，水质监测设备和流量监测设备分别通过各自的RS485接口与通信设备的通信模块连接，且水质监测设备为光学法COD传感器。

进一步地，所述无线通信为3G、4G、5G或WIFI。

通过本实用新型的系统，解决了对污水水质无测量的情况下，排放的污水存在超标排放的可能，且可以实时远程工作。

附图说明

图1为本实用新型提出的基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统的通信架构图；

图2为本实用新型提出的基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统的结构截面图；

图3为翻斗装置的局部放大图。

具体实施方式

本发明提出的一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统包括排水系统、水质监测系统、流量监测系统；排水系统用于农村生活污水的排放；水质监测系统用于监测排放的污水水质；流量监测系统用于计量排放的污水流量。

图1示出了本发明提出的一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统中水质监测模块和流量监测模块的通信架构图。

包括通信设备14、水质监测设备18、流量监测设备101、基站102、监测中心的服务器103、监测中心的显示器104。

其中，通信设备14用于将流量监测设备101监测到的污水流量数据通过基站102发送到监测中心的服务器103；通信设备14包括电源模块141、通信模块142和数据处理模块143。电源模块141负责为通信设备14、水质监测设备18以及流量监测设备101供电；数据处理模块143负责处理水质监测设备18获取的水质数据和流量监测设备101获取的流量数据；通信模块142负责将数据处理模块143处理好的水质数据和流量数据发送到基站102。

水质监测设备18负责对排放的污水的水质进行实时监测，获取水质数据并反馈到通信设备14的数据处理模块143中；流量监测设备101负责对污水的流量进行计量以获取流量数据，并反馈到通信设备14的数据处理模块143中。

基站102接收到通信模块142发送来的水质数据和流量数据后将上述数据发送到监测中心的服务器103，监测中心的服务器103获取上述数据后在监测中心的显示器104上进行显示，以便监测中心工作人员及时了解污水水质和污水流量的情况。

水质监测设备18和流量监测设备101分别通过各自的RS485接口与通信设备14的通信模块142连接，从而实现水质监测设备18和流量监测设备101分别与通信设备14的通信。在本发明中，可以采用光学法COD传感器作为水质监测设备18。

进一步的，通信设备14与基站102之间的通信为无线通信，例如：3G、4G、5G通信，或者为WIFI通信。

进一步的，如图2所示，流量监测设备101包括进水管段2、过渡管段23、进水承接口3、外壳4、排水漏斗5、翻斗6、控制器盒7、干簧管8、轴承螺钉9、支撑板螺钉10、支撑板11、接线端子12、出水仓口13、排水管段17。其中，进水承接口3、外壳4、排水漏斗5、翻斗6、控制器盒7、干簧管8、轴承螺钉9、支撑板螺钉10、支撑板11以及接线端子12均位于外壳4的内部。

进水管段2通过过渡管段23与外壳4连接。并且进水管段2与外壳4的开口24连接的过渡管段23为喇叭形，即自进水管段2向进水承接口3的方向，过渡管段23的管径呈连续的由粗到细设置。并且在进水管段2与过渡管段23的连接端处，进水管段2的管径与过渡管段23的管径相同；在过渡管段23与外壳4的开口24的连接处，过渡管段23的管径与开口24的口径相同。进水承接口3设置于外壳4内，其用于承接进水管段2排放过来的污水，并通过进水承接口3流向与具体监测流量的装置。并且进水承接口3与外壳4之间具有一定的间隙。通过这样的设置，当发生过量污水排放时，进水承接口3由于污水排放流量超荷，不能及时通过进水承接口3排放的污水可以通过该间隙迅速排走，从而避免上游污水形成内涝。

进水承接口3呈上大下小的漏斗形，如图2所示。进水承接口3通过底部的开口25与排水漏斗5顶部的开口密封连接，两个开口是等径的。在结构外形上，进水承接口3与排水漏斗5相似，均为上部呈圆柱形下部呈圆锥形设置。进水承接口3上部的圆柱形直径为进水管段2的管径的1.2-1.5倍。这样设置的作用是使得从进水管段2流向进水承接口3的污水在进水承接口3内得到缓冲。并且排水漏斗5的容量要比进水承接口3的容量大，这样设置，相对于进水承接口3而言，排水漏斗5的污水承载力要大于进水承接口3，从而在排水漏斗5中形成污水载荷冗余，这是因为具体的流量监测模块即翻斗6在计量流量的时候需要一定的反应时间，设置排水漏斗5正是为了给翻斗6留出充足的时间，从而避免故障。具体而言，排水漏斗5的容量为进水承接口3的容量的2或3倍，与此同时，排水漏斗5上部圆柱形部分的直径还必须比进水承接口3上部圆柱形的直径大。这样的设置是因为，在容量比进水承接口3大的情况下，排水漏斗5上部圆柱形的直径大于进水承接口3上部圆柱形的直径，那么相对的排水漏斗5内的污水高度就会相对更小，从而避免了水位过高而带来的过大水压。一个典型的数据是，排水漏斗5上部圆柱形的直径为进水承接口3上部圆柱形的直径的2倍。开口24的直径与开口25的直径相等。

结合图2和图3，排水漏斗5的底部开口朝向翻斗6设置。翻斗6通过轴承螺钉9倍固定在支柱30上。翻斗6是一个可以通过轴承螺钉9左右翻倒的装置。翻斗6用于承接污水并在达到预定值时翻倒。

支柱30上部的两端分别设置有干簧管8。干簧管是一种磁敏的开关，它的两个触点由磁敏材料制成，被封装在真空的玻璃管里。

在翻斗6的下方设置有支撑板11，支撑板11通过螺钉10被固定在左右两侧的两根立柱上，支撑板11上左右两侧分别设置有控制器盒7，在两个立柱的其中一根立柱旁设置有接线端子12。控制器盒7与干簧管8电连接，用于在干簧管8闭合时计数。接线端子12分别与控制器盒7以及通信设备14连接，具体来说，接线端子12与控制器盒7是有线电连接。而接线端子12与通信设备14既可以是有线连接，也可以通过无线模块实现与通信设备14连接。当然，由于流量监测设备常常工作在比较恶劣的环境中，为了保证工作的稳定，有线连接是最优的。

具体而言，参见图2和图3，翻斗6是一个机械双稳态结构，翻斗6的中间设置有中间隔板(图中未示出)，从而将翻斗6左右各形成一个等容积的斗室。翻斗6左斗室外壁设置有磁钢601，右斗室的外壁同样设置有磁钢602，磁钢601和磁钢602为同样型号的器件。具体工作时，例如当左斗室接水时，右斗室处于等待状态。当接水的左斗室所接污水容积达到预定值时，由于重力作用，翻斗6发生左翻倒101，翻到的过程中，右斗室外壁的磁钢602将扫描经过支柱30上部右侧的干簧管8。只要用磁钢602接近它，干簧管两个触点就会吸合在一起，使电路导通。因此，当磁钢602扫描经过右侧干簧管8时，右侧的干簧管8接通，从而在与右侧干簧管8电连接的右侧控制器盒7内形成电路导通状态，该右侧控制器盒7将计数一次，并将计数一次的信息反馈到通信设备14的数据处理模块143，再经由通信设备14的通信模块142反馈到监测中心服务器103。由于翻斗6的左斗室翻倒，斗室内的污水就会通过左侧的出水仓口13排走。此时，翻斗6的右斗室处于接水状态，当右斗室所接污水容积达到预定值时，由于重力作用，翻斗6发生右翻倒201，翻倒过程中，左斗室外壁上的磁钢601将扫描经过支柱30上部左侧的干簧管8，从而与前文类似，左侧的干簧管8接通，从而在与左侧干簧管8电连接的左侧控制器盒7内形成电路导通状态，进而完成有一次的计数。如此反复，通过翻斗6的左右翻倒，也就完成了污水流量的计数。当污水流量小时，翻斗6翻倒需要的时间就长，反之，当污水流量大时，翻斗6翻倒需要的时间就短。通过每次翻斗6翻倒需要的时间结合翻斗6左右斗室的实现翻倒的预定值，通过通信设备14的数据处理模块143，就能实时计算出单位时间内污水的流量。

进一步需要说明的是，水质监测设备18通过通信电缆与通信设备14连接，通信电缆的接口如前文所述的RS485。水质监测设备18为光学法COD传感器，在具体设置水质监测点时，可以根据水质监测设备18与通信设备14连接的简易程度而定。例如水质监测设备18的传感器既可以设置于进水管段2内，也可以设置于排水管段17内，甚至可以设置于流量监测设备101内部任何一个可以稳定接触到污水的地方，例如排水漏斗5内，只要该传感器的设置不给系统造成负面影响即可。

进一步需要说明的是，图2为本实用新型的基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统的典型实施方案，需要说明的是，该方案仅仅只是举例，并非本实用新型的唯一方案，任何基于本实用新型发明构思的方案均可适用。

参见图2，在实际建设中，在需要部署本实用新型系统的位置，在地上挖出深井，并采取砖砌、埋管的方式来部署本实用新型的基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统。深井内同样通过砖砌结构划分出流量监测井和水质监测井19。进水管段2埋设于砖砌结构内，其具有进水口21，流量监测设备101部署在流量监测井19中，并且在出水仓口13下部埋设排水管段17，排水管段17通过排水口20将污水排放到污水处理厂进行无害化处理。水质监测设备18部署在水质监测井19中，水质监测井19与排水管段17连通。同时，为了检修的方便，水质监测井内设有爬梯22，方便维护人员进行检修。同样的，流量监测井内也可以设置爬梯(图2中未示出)以方便检修。流量监测设备101的具体部署结构与前文相同，在此不再赘述。

以上阐述了本实用新型的技术方案,一切不脱离本实用新型的技术方案之实质的替代，都应在本实用新型的权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，包括通信设备(14)、水质监测设备(18)、流量监测设备(101)、基站(102)、监测中心的服务器(103)、监测中心的显示器(104)，其特征在于：

通信设备(14)用于将流量监测设备(101)监测到的污水流量数据通过基站(102)发送到监测中心的服务器(103)；水质监测设备(18)用于对排放的污水的水质进行实时监测并反馈到通信设备(14)；

其中，通信设备(14)与基站(102)之间的通信为无线通信；

其中，流量监测设备(101)包括进水管段(2)、过渡管段(23)、进水承接口(3)、外壳(4)、排水漏斗(5)、翻斗(6)、控制器盒(7)、干簧管(8)、轴承螺钉(9)、支撑板螺钉(10)、支撑板(11)、接线端子(12)、出水仓口(13)和排水管段(17)；

其中，进水管段(2)通过过渡管段(23)与外壳(4)连接，进水承接口(3)设置于外壳(4)内，进水承接口(3)通过底部的开口(25)与排水漏斗(5)顶部的开口密封连接；排水漏斗(5)的底部开口朝向翻斗(6)设置；翻斗(6)通过轴承螺钉(9)固定在支柱(30)上；支柱(30)上部的两端分别设置有干簧管(8)；在翻斗(6)的下方设置有支撑板(11)，支撑板(11)通过支撑板螺钉(10)被固定在该支撑板(11)下方左右两侧的两根立柱上，支撑板(11)上左右两侧分别设置控制器盒(7)，在两个立柱的其中一根立柱旁设置有接线端子(12)；控制器盒(7)与干簧管(8)电连接，接线端子(12)分别与控制器盒(7)以及通信设备(14)连接。

2.如权利要求1所述的一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，其特征在于：通信设备(14)包括电源模块(141)、通信模块(142)和数据处理模块(143)；电源模块(141)负责为通信设备(14)、水质监测设备(18)以及流量监测设备(101)供电；数据处理模块(143)负责处理水质监测设备(18)获取的水质数据和流量监测设备(101)获取的流量数据；通信模块(142)负责将数据处理模块(143)处理好的水质数据和流量数据发送到基站(102)。

3.如权利要求2所述的一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，其特征在于：翻斗(6)的中间设置有中间隔板，从而将翻斗(6)左右各形成一个等容积的斗室；翻斗(6)的左斗室外壁设置有第一磁钢(601)，翻斗(6)的右斗室的外壁设置有第二磁钢(602)。

4.如权利要求2所述的一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，其特征在于：所述过渡管段为喇叭形。

5.如权利要求1所述的一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，其特征在于：进水承接口(3)与排水漏斗(5)呈上大下小的漏斗形，且均为上部呈圆柱形下部呈圆锥形结构。

6.如权利要求1所述的一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，其特征在于：排水漏斗(5)的容量比进水承接口(3)的容量大，并且排水漏斗(5)上部圆柱形部分的直径比进水承接口(3)上部圆柱形的直径大。

7.如权利要求1所述的一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，其特征在于：进水承接口(3)与外壳(4)之间具有间隙。

8.如权利要求1所述的一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，其特征在于：水质监测设备(18)和流量监测设备(101)分别通过各自的RS485接口与通信设备(14)的通信模块(142)连接，且水质监测设备(18)为光学法COD传感器。

9.如权利要求1所述的一种基于无线传输的农村生活污水水质及流量监测系统，其特征在于：所述无线通信为3G、4G、5G或WIFI。

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