CN217543067U - 一种生态景观湖泊的污染监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生态景观湖泊的污染监测系统，包括水样采集装置、水样检测装置、主控板，太阳能供电装置，数据传输装置和计算机；所述水样采集装置包括抽水泵、电磁门和总泵；所述水样采集装置负责采集水样；所述水样检测装置包括水温检测装置、pH检测装置、浊度检测装置、电导率检测装置、叶绿素α荧光检测装置、总磷检测装置、总氮检测装置和浮游动物物检测装置；所述水样检测装置负责收集信息并实时显示以及对数据进行处理并判断是否发生污染。本实用新型通过设计便捷的远程水质实时监测系统,可实时采集水的温度、pH、浊度、电导率、叶绿素α、浮游动物、总磷及总氮数据,并对数据进行分析，判断水质污染是否发生污染。

Description

一种生态景观湖泊的污染监测系统

技术领域

本实用新型涉及环境工程领域，特别是涉及一种生态景观湖泊的污染监测系统。

背景技术

加快水生态建设，建设水生态文明是我国的热点问题。水体不仅包括水，还包括溶解物、悬浮物、沉积物、水生生物等，生态景观湖泊是常见的人工水体之一。然而随着工业的迅速发展,很多没能有效处理的工业废水和生活污水都会被直接或间接的排放到湖泊当中,加剧了水质的污染,且生态景观湖泊一般建湖面积较小、储水量不大，水体的流动性较差，大多数情况处于相对静止状态，在修建后的两三年里就会出现严重的富营养化问题。

进行生态景观湖泊水质在线实时监测对生态景观湖泊污染修复具有重要意义，当前有不少的水质监测的方式，但大都离不开人力,不仅过程复杂、成本高、周期长，而且往往都需要人工采样或人工采集数据，不能实时查看，十分不便。

因此亟需提供一种生态景观湖泊的污染监测系统来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有监测方式大都离不开人力,不仅过程复杂、成本高、周期长，而且往往都需要人工采样或人工采集数据，不能实时查看，十分不便。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种生态景观湖泊的污染监测系统，包括水样采集装置、水样检测装置、主控板，太阳能供电装置，数据传输装置和计算机；

所述水样采集装置包括抽水泵、电磁门和总泵，以实现抽取水样、排出水样以及保存样本；

进一步的，所述水样采集装置负责采集水样；

所述水样检测装置包括水温检测装置、pH检测装置、浊度检测装置、电导率检测装置、叶绿素α荧光检测装置、总磷检测装置、总氮检测装置和浮游动物物检测装置；

进一步的，所述水样检测装置负责收集信息并实时显示以及对数据进行处理并判断是否发生污染；

进一步的，所述主控板采用一种微控制器，控制所有其他系统的运作；

进一步的，所述太阳能供电装置通过吸收太阳能为整个系统提供电能；

进一步的，所述数据传输装置负责将水质信息传输到计算机；

所述计算机负责收集信息并实时显示以及对数据进行处理并判断是否发生污染；

进一步的，计算机以定义函数的方式对各个模块的功能分别进行具体编辑，包含对各个装置的引脚定义、setup函数(初始化函数)、loop函数、温度函数、电导率函数、浊度函数、pH函数、叶绿素α函数、浮游动物识别程序、总磷函数、总氮函数、水质信息发送函数以及水质信息保存函数；通过调用内置millis计时函数来控制水质检测的时间间隔,控制调用各个传感器来检测水质；

温度函数为计算每周温差变化、如果最大温升大于1摄氏度，最大温降大于2摄氏度，则视为异常；pH函数是pH不在6-9之间时视为异常；浊度函数根据散射光强与水样浊度的线性关系编写，浊度大于10ntu视为异常；电导率函数在所得值大于500μS/cm时视为异常；叶绿素α函数在值大于10g/L时视为异常；浮游动物识别程序通过分析红外成像，外形识别判断浮游动物的种数，若种数发生较大变化，则视为异常；总磷函数为值大于0.4mg/L时视为异常；总氮函数为值大于2mg/L时视为异常；分析完毕后，若有异常项，则由水质信息发送函数将其发送(无则不发送)，然后所有数据通过水质信息保存函数进行保存。

优选的，所述水样采集装置中总泵负责抽取水样,并将水样送入水样检测装置，抽水泵配合多个电磁门保存水样。

优选的，所述水温检测装置为一个容器，内置数字温度传感器，可以测量温度数据并将其保存。

优选的，所述pH检测装置为一个内置数字pH传感器的容器，可以测量pH值并将其保存。

优选的，所述浊度检测装置由比浊管、半导体激光器、硅光电池、进水管和出水管组成，半导体激光器产生的光束射入水中形成一个光柱，当被测水样流过时，水中的胶体颗粒被光柱照射后产生散射光，散射光照射到硅光电池上产生光电流。硅光电池产生的光电流与被测水样浊度成线性关系。

优选的，所述电导率检测装置为一个带有电导率传感器的容器。

优选的，所述叶绿素α荧光检测装置为T形结构，内壁有反光性高铬涂层，激光射出后通过435nm干涉滤光片，而后在分光棱镜上一分为二，射入测量槽内，只要激光的光强一定，荧光强度就会随着叶绿素α浓度的变化而变化。

优选的，所述总磷检测装置由超声装置和紫外发射装置组成，水样中的磷经超声和紫外线联合消解转化为PO₄ ^3-,然后进入检测器检测PO₄ ^3-浓度。

优选的，所述总氮检测装置由电解式臭氧发生器、超声雾化器、石英螺旋管和离子色谱仪组成，电解式臭氧发生器产生的臭氧在石英螺旋管内与超声雾化器雾化后的水样发生氧化消解反应，将水样中含氮物质转化为NO₃ ^-离子，然后将水样通入离子色谱仪检测NO₃ ^-浓度。

优选的，所述浮游动物物检测装置由滤膜和红外装置组成，水体经滤膜过滤后由红外装置进行立体扫描，并将成像进行放大。

本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型通过设计便捷的远程水质实时监测系统,可以实时采集水的温度、pH、浊度、电导率、叶绿素α、浮游动物、总磷及总氮数据,并对数据进行分析，判断水质污染是否发生污染，克服了传统监测方式周期长、成本高、耗费人力物力的问题；

2.本实用新型克服人工采样的诸多弊端，实现对生态景观湖泊的温度、pH、电导率、浊度、颜色、富营养化指标及生物指标进行实时在线监测；

3.本实用新型由水样采集装置负责采集水样，水样检测装置负责检测被测水样的水质信息,数据传输装置负责将水质信息传输到计算机，再由计算机部分负责收集信息并实时显示，系统结构紧凑，运转效率高。

附图说明

图1为本实用新型一种生态景观湖泊的污染监测系统结构示意图。

图中：1、水样采集装置；101、抽水泵；102、电磁门；103、总泵；2、水样检测装置；201、水温检测装置；202、pH检测装置；203、浊度检测装置；204、电导率检测装置；205、叶绿素α荧光检测装置；206、总磷检测装置；207、总氮检测装置；208、浮游动物物检测装置；3、主控板；4、太阳能供电装置；5、数据传输装置；6、计算机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，一种生态景观湖泊的污染监测系统，包括水样采集装置1、水样检测装置2、主控板3，太阳能供电装置4，数据传输装置5和计算机6；

水样采集装置1包括抽水泵101、电磁门102和总泵103，以实现抽取水样、排出水样以及保存样本；进一步的，水样采集装置1负责采集水样，水样采集装置1中总泵103负责抽取水样,并将水样送入水样检测装置2，抽水泵101配合多个电磁门102保存水样；

水样检测装置2包括水温检测装置201、pH检测装置202、浊度检测装置203、电导率检测装置204、叶绿素α荧光检测装置205、总磷检测装置206、总氮检测装置207和浮游动物物检测装置208；

水温检测装置201为一个容器，内置数字温度传感器，可以测量温度数据并将其保存；

pH检测装置202为一个内置数字pH传感器的容器，可以测量pH值并将其保存；

浊度检测装置203由比浊管、半导体激光器、硅光电池、进水管和出水管组成，半导体激光器产生的光束射入水中形成一个光柱，当被测水样流过时，水中的胶体颗粒被光柱照射后产生散射光，散射光照射到硅光电池上产生光电流。硅光电池产生的光电流与被测水样浊度成线性关系；

电导率检测装置204为一个带有电导率传感器的容器；

叶绿素α荧光检测装置205为T形结构，内壁有反光性高铬涂层，激光射出后通过435nm干涉滤光片，而后在分光棱镜上一分为二，射入测量槽内，只要激光的光强一定，荧光强度就会随着叶绿素α浓度的变化而变化；

总磷检测装置206由超声装置和紫外发射装置组成，水样中的磷经超声和紫外线联合消解转化为PO₄ ^3-,然后进入检测器检测PO₄ ^3-浓度；

总氮检测装置207由电解式臭氧发生器、超声雾化器、石英螺旋管和离子色谱仪组成，电解式臭氧发生器产生的臭氧在石英螺旋管内与超声雾化器雾化后的水样发生氧化消解反应，将水样中含氮物质转化为NO₃ ^-离子，然后将水样通入离子色谱仪检测NO₃ ^-浓度；

浮游动物物检测装置208由滤膜和红外装置组成，水体经滤膜过滤后由红外装置进行立体扫描，并将成像进行放大；

进一步的，水样检测装置2负责收集信息并实时显示以及对数据进行处理并判断是否发生污染；

进一步的，主控板3采用一种微控制器，控制所有其他系统的运作；

进一步的，太阳能供电装置4通过吸收太阳能为整个系统提供电能；

进一步的，数据传输装置5负责将水质信息传输到计算机6；

计算机6负责收集信息并实时显示以及对数据进行处理并判断是否发生污染；

进一步的，计算机6以定义函数的方式对各个模块的功能分别进行具体编辑，包含对各个装置的引脚定义、setup函数(初始化函数)、loop函数、温度函数、电导率函数、浊度函数、pH函数、叶绿素α函数、浮游动物识别程序、总磷函数、总氮函数、水质信息发送函数以及水质信息保存函数；通过调用内置millis计时函数来控制水质检测的时间间隔,控制调用各个传感器来检测水质；

温度函数为计算每周温差变化、如果最大温升大于1摄氏度，最大温降大于2摄氏度，则视为异常；pH函数是pH不在6-9之间时视为异常；浊度函数根据散射光强与水样浊度的线性关系编写，浊度大于10ntu视为异常；电导率函数在所得值大于500μS/cm时视为异常；叶绿素α函数在值大于10g/L时视为异常；浮游动物识别程序通过分析红外成像，外形识别判断浮游动物的种数，若种数发生较大变化，则视为异常；总磷函数为值大于0.4mg/L时视为异常；总氮函数为值大于2mg/L时视为异常；分析完毕后，若有异常项，则由水质信息发送函数将其发送(无则不发送)，然后所有数据通过水质信息保存函数进行保存。

本实用新型在使用时，水样采集装置1中总泵负责抽取水样,并将水样送入水样检测装置2，抽水泵101配合多个电磁门102保存水样，主控板3控制其余装置的工作，由太阳能供电装置4对整个系统进行供电，水样检测装置2分别负责检测水温、pH、浊度、电导率、叶绿素α、浮游动物、总磷及总氮，所得数据由无线传输装置5传送到计算机6上进行分析，并针对水质状况选择是否发送报警信息。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种生态景观湖泊的污染监测系统，其特征在于：包括水样采集装置(1)、水样检测装置(2)、主控板(3)，太阳能供电装置(4)，数据传输装置(5)和计算机(6)；

所述水样采集装置(1)包括抽水泵(101)、电磁门(102)和总泵(103)；

所述水样检测装置(2)包括水温检测装置(201)、pH检测装置(202)、浊度检测装置(203)、电导率检测装置(204)、叶绿素α荧光检测装置(205)、总磷检测装置(206)、总氮检测装置(207)和浮游动物物检测装置(208)。

2.根据权利要求1所述的一种生态景观湖泊的污染监测系统，其特征在于：所述水样采集装置(1)中总泵(103)负责抽取水样,并将水样送入水样检测装置(2)，抽水泵(101)配合多个电磁门(102)保存水样。

3.根据权利要求1所述的一种生态景观湖泊的污染监测系统，其特征在于：所述水温检测装置(201)为一个容器，内置数字温度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种生态景观湖泊的污染监测系统，其特征在于：所述pH检测装置(202)为一个内置数字pH传感器的容器。

5.根据权利要求1所述的一种生态景观湖泊的污染监测系统，其特征在于：所述浊度检测装置(203)由比浊管、半导体激光器、硅光电池、进水管和出水管组成。

6.根据权利要求1所述的一种生态景观湖泊的污染监测系统，其特征在于：所述电导率检测装置(204)为一个带有电导率传感器的容器。

7.根据权利要求1所述的一种生态景观湖泊的污染监测系统，其特征在于：所述叶绿素α荧光检测装置(205)为T形结构，内壁有反光性高铬涂层。

8.根据权利要求1所述的一种生态景观湖泊的污染监测系统，其特征在于：所述总磷检测装置(206)由超声装置和紫外发射装置组成。

9.根据权利要求1所述的一种生态景观湖泊的污染监测系统，其特征在于：所述总氮检测装置(207)由电解式臭氧发生器、超声雾化器、石英螺旋管和离子色谱仪组成。

10.根据权利要求1所述的一种生态景观湖泊的污染监测系统，其特征在于：所述浮游动物物检测装置(208)由滤膜和红外装置组成。

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