CN219302437U - 一种小型地表水水质监测站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种小型地表水水质监测站，包括柜体以及采样单元、检测单元、PLC控制器、集成了通信模块的人机交互装置，人机交互装置、检测单元、采样单元均连接PLC控制器，PLC控制器接入供电装置；检测单元包括多种检测传感器，采样单元包括多个流通池、设有进样调节阀的进水支管、一设有进样电动阀的进水主管、一设有排放电动阀的排放主管以及一水泵，水泵的出水口连通进水主管，各流通池的底部通过一进水支管连通进水主管，各流通池还通过管路连接至排放主管，各流通池的顶部设置若干个所述检测传感器，检测传感器的探头伸入流通池中。本实用新型的优点：降低设备功耗低，提升蓄电池的续航能力，尤其适用于太阳能供电场景。

Description

一种小型地表水水质监测站

技术领域

本实用新型涉及水质监测设备领域，尤其涉及一种小型地表水水质监测站。

背景技术

现有地表水水质自动监测装置多安置在城市周边河流湖泊等位置，采用市电供电。为保证水质监测的连续性及污染物控制，则应增加城市周边以及野外的河流、湖泊支流等位置的水质采集监测设施。而相应的市电接入困难问题相应产生，从而使得水质无法实现有效的连续自动检测。

因此，需要采用太阳能供电的水质监测装置孕育而生。然而，装置整体用电大，尤其是在采样时需要启动抽水泵将水样输送至流通池，需要蓄满整个流通池，水泵工作时间越长耗电量越大。在连续阴雨天，尤其需要密切关注水质变化，因此，水质检测频率也会增加，由于现有的监测装置为了能够同时容置多个检测探头，都是采用大容量的流通池，无论是采样一种参数，还是多种参数，都需要抽水泵抽取整个流通池的蓄水量，对于阴雨天里电能稀缺的野外环境，蓄电池容量根本无法满足供电需求，给监测工作造成了极大的困难。由于监测装置的在野外的部署量较大，一味地加大太阳能板的功率，或增大蓄电池容量，势必增加监测成本，显然不可取。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种小型地表水水质监测站，优化了采样单元，缩短监测站的采水运行时间，降低了整体功耗，提升了无法接入市电场景下装置的续航能力。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种小型地表水水质监测站，包括柜体，以及设置在柜体内的采样单元、检测单元、PLC控制器、集成了通信模块的人机交互装置，所述人机交互装置、检测单元、采样单元均连接PLC控制器，所述PLC控制器接入供电装置；所述检测单元包括多种检测传感器，所述采样单元包括多个流通池、多个设有进样调节阀的进水支管、一设有进样电动阀的进水主管、一设有排放电动阀的排放主管以及一用于从河道取水的水泵，所述水泵的出水口连通进水主管，各所述流通池的底部通过一所述进水支管连通进水主管，各所述流通池还通过管路连接至排放主管，所述水泵、进样调节阀、进样电动阀、排放电动阀均连接至所述PLC控制器；各所述流通池的顶部设置若干个所述检测传感器，所述检测传感器的探头伸入所述流通池中。

更优地，所述流通池为UPVC管，其管径范围在DN100~DN200。

更优地，所述供电装置包括外部的市电供电装置或太阳能供电装置；所述太阳能供电装置包括设置于柜体顶部的太阳能板、设置于埋地箱内的蓄电池以及设置于柜体内的太阳能控制器，所述太阳能板和蓄电池均连接至太阳能控制器，所述太阳能控制器连接所述PLC控制器。

更优地，各所述流通池内还设有一浮球开关，所述浮球开关连接所述PLC控制器。

更优地，所述采样单元还包括溢流管路，各所述流通池的上部连通溢流管路，通过溢流管路将多余的水排至河流。

更优地，所述排放主管上并行连通一泥沙排放阀。

更优地，所述人机交互装置为集成通信模块的触摸显示屏。

更优地，所述检测单元包括PH传感器、电导传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、氨氮传感器和/或UVCOD传感器。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型一种小型地表水水质监测站，兼容市电和太阳能供电两种方式，且通过设置多个小型流通池及各流通池对应设置进样调节阀，使得采样过程中能够根据具体的探头使用数量开启或关闭相应的流通池，缩短设备采水运行时间，降低了整体设备功耗低，很大程度上缩小了对太阳能板功率及电池容量的要求，降低了监测站的成本。

本实用新型一种小型地表水水质监测站，整体功耗低，提升了蓄电池的续航能力，尤其适用于无法接入市电的场景。

本实用新型一种小型地表水水质监测站，自动采集水样并检测水样参数，减少人工现场采样频率，省时省力。

附图说明

图1为本实用新型接入市电的监测站整体结构示意图；

图2为本实用新型采用太阳供电的监测站柜体内部结构示意图；

图3为本实用新型的进样管路示意图；

图4为本实用新型的排样管路示意图；

图5为本实用新型的检测单元的横截面剖视图；

图6为本实用新型的工作原理示意图；

图7为本实用新型的PLC控制器的主电原理路图；

图8为本实用新型的PLC模块示意图；

图9为本实用新型的PLC控制器的接线端子连接示意图；

图10为本实用新型的太阳能供电的监测站PLC控制器的安装示意图；

图11为本实用新型PLC控制器的断路器和防雷器的安装示意图。

附图标记说明：

10、柜体；20、采样单元；21、流通池；22、浮球开关；23、溢流管路；24、进水支管；241、进样调节阀；25、进水主管；251、进样电动阀；26、排放主管；261、排放电动阀；27、水泵；28、泥沙排放阀；30、检测单元；31、检测传感器；40、PLC控制器；41、PLC模块；42、断路器；43、防雷器；44、接触器；45、继电器；46、降压模块；50、人机交互装置；60、安装支架；70、太阳能供电装置；71、太阳能板；72、蓄电池；73、太阳能控制器。

实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

参见图1和图2，一种小型地表水水质监测站，包括柜体10，以及设置在柜体10内的采样单元20、检测单元30、PLC控制器40、集成了通信模块的人机交互装置50，所述人机交互装置50、检测单元30、采样单元20均连接PLC控制器40，所述PLC控制器40接入供电装置。一般地，所述柜体10内都固定有安装支架60，将PLC控制器40、人机交互装置50、采样单元20以及检测单元30固定在安装支架60上，提高柜内装置的稳固性。

请参阅图2、图5及图6，所述检测单元30包括多种检测传感器31，具体地，可包括PH传感器、电导传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、氨氮传感器和/或UVCOD传感器，可同时对PH、电导、溶解氧、浊度、水温、氨氮UVCOD参数进行测量，也可根据水域特点、检测需求分别设置各传感器的采样周期。

重点请参阅图3和图4，所述采样单元20用以采集水样供给检测单元30进行测量。所述采样单元20包括多个流通池21、多个浮球开关22、溢流管路23、多个设有进样调节阀241的进水支管24、一设有进样电动阀251的进水主管25、一设有排放电动阀261的排放主管26以及一用于从河道取水的水泵27。所述水泵27的出水口连通进水主管25，所述水泵27的进水口通过管道连接延伸至采样水域。各所述流通池21的底部通过一所述进水支管24连通进水主管25。各所述流通池21的底部还通过管路连接至排放主管26，用于排放流通池21内的水样。各所述流通池21内设置一所述浮球开关22，通过浮球开关22判断流通池21内是否缺水。各所述流通池21的上部连通至所述溢流管路23，通过溢流管路23将多余的水样排至河流。在所述排放主管26上并行连通一泥沙排放阀28，现场人员可定期手动拧开泥沙排放阀28，排除管子内部泥沙，防止长期使用后管路中堆积的泥沙造成设备运行故障。所述水泵27、进样调节阀241、进样电动阀251、排放电动阀261、浮球开关22均连接至所述PLC控制器40。各所述流通池21的顶部设置若干个所述检测传感器31，所述检测传感器31的探头伸入所述流通池21中。在本实施例中，由于流通池21小型化，可优选地将UPVC管经过简单加工即可作为流通池21使用，不仅避免了现有金属流通池21需要焊接且易腐蚀的问题，还能降低设备成本，且UPVC管不仅耐热且硬度强，使用寿命长。所述流通池21的管径范围在DN100~DN200，优选地，选用DN150管径的UPVC管。将流通池21小型化后，采用多个流通池21并通过进样调节阀241可对各流通池21的进样单独控制管理，因此，在分配各检测传感器31所对应的流通池21时，可根据以往检测经验，将相同检测周期的检测传感器31分布在同一流通池21内，在检测时，可灵活地控制需要使用的检测传感器31所在的流通池21进行进样，其可以进一步地缩短水泵27采水运行时间，降低监测站的功耗。

请参阅图7至图11，所述PLC控制器40一般由PLC模块41、断路器42、防雷器43、接触器44、继电器45、降压模块46组成，断路器42与防雷器43进线端并联连接太阳能控制器73，防雷器43接地，断路器42下端连接PLC模块41，降压模块46将系统电压（一般为24V）进行降压后(降为12V电压)供电给检测传感器31。浮球开关22连接PLC模块41输入点，PLC模块41输出点连接接触器44、继电器45，再通过接触器44、继电器45控制水泵27、各电动阀、降压模块46通断电，从而控制系统运行。所述PLC控制器40用以控制水泵27、各个阀门的运行及接收检测传感器31采集到的数据，然后通过人机交互装置50中的通信模块将数据发送给外部监控平台。在本实施例中，所述人机交互装置50为集成通信模块的触摸显示屏。

所述供电装置包括外部的市电供电装置或太阳能供电装置70。所述太阳能供电装置70包括设置于柜体10顶部的太阳能板71、设置于埋地箱内的蓄电池72以及设置于柜体10内的太阳能控制器73，所述太阳能板71和蓄电池72均连接至太阳能控制器73，所述太阳能控制器73连接所述PLC控制器40。

本实用新型在应用于实际生产时，柜体10的长宽高可设计为750mm（长）*600mm（宽）*1550mm（高），体积小且易安装。

重点请参阅图2和图6，本实用新型的工作原理：

根据现场情况，通过人机交互装置50设置各个检测传感器31的测量间隔时间以及触发开启的对应阀门及水泵27；

待机阶段：蓄电池72仅向PLC控制器40供电，其余设备处于断电状态；

设备启动：时间间隔触发PLC控制器40开始按照预设参数进行工作；

运行流程：PLC控制器40给人机交互装置50供电，打开排放电动阀261，将流通池21内的存水排出，然后PLC控制器40打开水泵27、进样电动阀251以及需要使用的检测传感器31所对应流通池21的进样调节阀241，开始抽取水样；

缺水判断：浮球开关22判断是否缺水，浮球开关22接通表示流通池21灌满，多余的水通过溢流管路23排出，浮球开关22接通后发出的信号至PLC控制器40，PLC控制器40就可以发出指令断开水泵27电源，关闭进样电动阀251和对应流通池21的进样调节阀241，接通对应流通池21上方需要使用的检测传感器31的电源，进入数据采集阶段；浮球开关22超过预设时长仍未接通表示流通池21缺水，PLC控制器40将异常情况通过人机交互装置50的通信模块上报至监控平台。

采集数据：PLC控制器40给检测传感器31供电，待水质参数稳定采集水质数据；

上报数据：PLC控制器40将采集到的水质数据通过人机交互装置50的通信模块上传监控平台。

设备休眠：PLC控制器40断开检测传感器31电源，系统休眠，等待流程下一次触发。

本实用新型一种小型地表水水质监测站，兼容市电和太阳能供电两种方式，且优化了采样单元20，通过设置多个小型流通池21及各流通池21对应设置进样调节阀241，使得采样过程中能够根据具体的探头使用数量开启或关闭相应的流通池21，缩短设备采水运行时间，降低了整体设备功耗低，很大程度上缩小了对太阳能板71功率及电池容量的要求，降低了监测站的成本，尤其适用于无法接入市电的场景，提升了蓄电池73的续航能力。

以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，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 (8)

1.一种小型地表水水质监测站，其特征在于：包括柜体，以及设置在柜体内的采样单元、检测单元、PLC控制器、集成了通信模块的人机交互装置，所述人机交互装置、检测单元、采样单元均连接PLC控制器，所述PLC控制器接入供电装置；所述检测单元包括多种检测传感器，所述采样单元包括多个流通池、多个设有进样调节阀的进水支管、一设有进样电动阀的进水主管、一设有排放电动阀的排放主管以及一用于从河道取水的水泵，所述水泵的出水口连通进水主管，各所述流通池的底部通过一所述进水支管连通进水主管，各所述流通池还通过管路连接至排放主管，所述水泵、进样调节阀、进样电动阀、排放电动阀均连接至所述PLC控制器；各所述流通池的顶部设置若干个所述检测传感器，所述检测传感器的探头伸入所述流通池中。

2.根据权利要求1所述的一种小型地表水水质监测站，其特征在于：所述流通池为UPVC管，其管径范围在DN100~DN200。

3.根据权利要求1所述的一种小型地表水水质监测站，其特征在于：所述供电装置包括外部的市电供电装置或太阳能供电装置；所述太阳能供电装置包括设置于柜体顶部的太阳能板、设置于埋地箱内的蓄电池以及设置于柜体内的太阳能控制器，所述太阳能板和蓄电池均连接至太阳能控制器，所述太阳能控制器连接所述PLC控制器。

4.根据权利要求1所述的一种小型地表水水质监测站，其特征在于：各所述流通池内还设有一浮球开关，所述浮球开关连接所述PLC控制器。

5.根据权利要求1所述的一种小型地表水水质监测站，其特征在于：所述采样单元还包括溢流管路，各所述流通池的上部连通溢流管路，通过溢流管路将多余的水排至河流。

6.根据权利要求1所述的一种小型地表水水质监测站，其特征在于：所述排放主管上并行连通一泥沙排放阀。

7.根据权利要求1所述的一种小型地表水水质监测站，其特征在于：根据权利要求1所述的一种小型地表水水质监测站，其特征在于：所述人机交互装置为集成通信模块的触摸显示屏。

8.根据权利要求1所述的一种小型地表水水质监测站，其特征在于：所述检测单元包括PH传感器、电导传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、氨氮传感器和/或UVCOD传感器。

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