CN220251927U - 一种水库全方位监测设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水库全方位监测设备，包括：漂浮圈，漂浮圈能够漂浮于水面；水位检测单元，水位检测单元设置于漂浮圈，水位检测单元能够进行水位检测信号的收发；水质检测单元，水质检测单元设置于漂浮圈，水质检测单元能够进行水质样品的采集和分析；中央处理控制器，中央处理控制器与水位检测单元和水质检测单元电连接，中央处理控制器能够进行数据处理，并将数据发送至数据接收端；信号反射板，信号反射板能够反射至少部分水位检测单元发出的水位检测信号；限位机构，限位机构能够对漂浮圈和信号反射板进行限位。该水库全方位监测设备安装简易方便，能够对水库、湖泊及河流等环境的水位、水质进行实时监测，并远程传输相应的监测数据。

Description

一种水库全方位监测设备

技术领域

本申请涉及智慧水务工程领域，尤其涉及一种水库全方位监测设备。

背景技术

相关技术中在进行水位监测、水质检测时，一般是通过安排人员对指定水库、湖泊及河流等相应区域进行现场测量水位，采集水质检测样品送实验室检测分析，这是一个比较缓慢的进程。由于水库、湖泊及河流的水位都比较深，人员在现场进行水位测量和水质样品采集时存在很大的安全隐患，而且人员手动操作过程中很难避免人为因素导致测量和检测数据产生误差，同时也造成人力、物资和时间上的浪费。

发明内容

本申请实施例提供一种水库全方位监测设备，该水库全方位监测设备安装简易方便，能够对水库、湖泊及河流等环境的水位、水质进行实时监测，并远程传输相应的监测数据。

本申请实施例提供的水库全方位监测设备包括：

漂浮圈，所述漂浮圈能够漂浮于水面；

水位检测单元，所述水位检测单元至少部分设置于所述漂浮圈，所述水位检测单元能够进行水位检测信号的收发；

水质检测单元，所述水质检测单元至少部分设置于所述漂浮圈，所述水质检测单元能够进行水质样品的采集和分析；

中央处理控制器，所述中央处理控制器与所述水位检测单元和所述水质检测单元电连接，所述中央处理控制器能够进行数据处理，并将数据发送至数据接收端；

信号反射板，所述信号反射板能够反射至少部分所述水位检测单元发出的水位检测信号；

限位机构，所述限位机构能够对所述漂浮圈和所述信号反射板进行限位。

在一种可选的方案中，还包括校准单元，所述校准单元包括第一定位感应器、第二定位感应器和驱动机构；

所述第一定位感应器与所述第二定位感应器信号互联，所述第一定位感应器设置于所述信号反射板，所述第二定位感应器设置于所述漂浮圈，所述第二定位感应器与所述中央处理控制器电连接，所述驱动机构能够驱动所述漂浮圈移动，以调节所述漂浮圈与所述信号反射板的相对位置。

在一种可选的方案中，所述驱动机构的数量为多个，所述驱动机构包括电机和螺旋桨，所述电机与所述螺旋桨传动连接，所述螺旋桨能够驱动所述漂浮圈沿水面的至少四个方向进行移动。

在一种可选的方案中，所述水质检测单元包括水质采集器、水质分析仪和检测排水孔，所述水质采集器至少部分设置于所述漂浮圈沿厚度方向的一侧，所述水质分析仪至少部分设置于所述漂浮圈的内部，所述水质分析仪与所述中央处理控制器电连接；

所述水质采集器与所述水质分析仪连通以进行水质样品的输送，所述检测排水孔与所述水质分析仪连通以排出检测完成的水质样品。

在一种可选的方案中，还包括报警单元，所述报警单元设置于所述漂浮圈；所述水质分析仪检测到水质样品的数值大于预设值时，所述报警单元进行声光报警，所述中央处理控制器向所述数据接收端发送报警信号。

在一种可选的方案中，还包括储电光伏板，所述储电光伏板位于所述漂浮圈背离所述水质采集器的一侧，所述储电光伏板能够将太阳能转化为电能进行储存并提供电源。

在一种可选的方案中，所述水位检测单元包括超声波发生器，所述超声波发生器设置于所述漂浮圈，所述超声波发生器的数量为一个或多个。

在一种可选的方案中，所述限位机构包括第一限位部和第二限位部，所述第一限位部能够将所述信号反射板固定在预设位置，所述第二限位部能够限制所述漂浮圈的移动范围。

在一种可选的方案中，所述第一限位部包括支撑横杆和固定支架，所述支撑横杆沿长度方向的一端与所述信号反射板连接，另一端与所述固定支架连接，所述固定支架通过膨胀螺钉安装于水库的预设位置。

在一种可选的方案中，所述第二限位部包括防冲环和防冲绳，所述防冲环设置于所述漂浮圈的外缘，所述防冲绳沿长度方向的一端与所述防冲环连接，另一端固定于水库的预设位置。

本申请实施例的有益效果在于：

本申请实施例提供的水库全方位监测设备通过水位检测单元能够精准获取水库、湖泊及河流指定区域的水位数据，通过水质检测单元能够精准检测水库、湖泊及河流指定区域的水质数据指标（温度、色度、浊度、pH值、悬浮物、溶解氧、NH₃N等），此外，通过中央处理控制器还能将现场相关数据无线传输至监控中心，实现远程实时监测，便于指挥调度和应急处理，减少了人力和时间上的成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请提供的漂浮圈在一种具体实施例中的结构示意图；

图2为本申请提供的水质检测单元在一种具体实施例中的结构示意图；

图3为本申请提供的信号反射板在一种具体实施例中的结构示意图；

图4为本申请在一种实施例中的安装与使用流程示意图；

图5为本申请提供的校准单元工作时的控制逻辑图。

附图标记：信号反射板1，第一定位感应器2，支撑横杆3，固定支架4，第二定位感应器5，超声波发生器6，储电光伏板7，螺旋桨8，漂浮圈9，防冲环10，水质采集器11，水质分析仪12，中央处理控制器13，检测排水孔14。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

随着物联网技术、云计算、大数据分析领域的等快速发展，智慧水务建设已成为了水利现代化建设的基础和重要标志。智慧水务建设利用智慧水务平台、物联网技术等技术，通过终端部署、物联网数据采集、平台数据和大数据分析，构建一个集可视化、数字化、信息化、智能化技术于一体的智慧水务三维可视化系统。智慧水务三维可视化建设具有水务工作进行集中调度管理、各项数据查询与留存、防汛抗旱业务处理等功能。

本申请实施例提供了一种水库全方位监测设备，该监测设备通过超声波发生器测量出水位，水质采集器采集水质样品输送至水质分析仪进行检测分析，中央处理控制器将超声波发生器和水质分析仪的数据进行收集，处理与对比并发出相应动作信号，同时将相关数据无线传输至监控中心，实现远程实时监测，便于指挥调度和应急处理。

需要说明的是，本申请实施例提供的水库全方位监测设备的应用领域不局限于水库，还可以用于湖泊及河流等监测环境中，本文仅是以该监测设备应用到水库中为例进行技术方案及技术效果的描述，并非是对监测设备使用环境的限定。

如图1-5所示，本申请实施例提供的水库全方位监测设备包括了漂浮圈9、水位检测单元、水质检测单元、中央处理控制器13、信号反射板1和限位机构。其中，漂浮圈9漂浮圈9能够漂浮于水面，漂浮圈9的作用于将水位检测单元、水质检测单元、中央处理控制器13等部件承载于水面，其中一部分需要与水接触的部件安装在漂浮圈9与水面接触的一侧，而另外一些部件则可以安装在漂浮圈9的内部或顶部。本实施例中漂浮圈9的形状为圆形，但是在一些其他实施例中还可以是矩形或多边形等形状，具体可根据安装环境和需求进行预设，在此不进行一一赘述。

另外，水库全方位监测设备中的水位检测单元至少部分设置于漂浮圈9，水位检测单元能够进行水位检测信号的收发；本实施例中水位检测单元包括超声波发生器6，超声波发生器6的数量可以为一个或多个，所述超声波发生器6可以发射超声波和接收反射回来的超声波，包括超声波发射器发射和超声波接收器，其根据超声波测距原理，实现水位监测实时数据。

水质检测单元至少部分设置于漂浮圈9，水质检测单元能够进行水质样品的采集和分析，即进行水质的监测；中央处理控制器13与水位检测单元和水质检测单元电连接，中央处理控制器13能够进行数据处理，并将数据发送至数据接收端；信号反射板1能够反射至少部分水位检测单元发出的水位检测信号，然后通过超声波发射器发射与超声波接收器接收的时差，得出超声波发生器6至反射板的距离，从而换算出水的液位高度；限位机构能够对漂浮圈9和信号反射板1进行限位，防止漂浮圈9和信号反射板1被水流冲走。

如图1-3所示，在一种具体实施例中，水库全方位监测设备还包括校准单元，校准单元包括第一定位感应器2、第二定位感应器5和驱动机构；第一定位感应器2与第二定位感应器5信号互联，第一定位感应器2设置于信号反射板1，第二定位感应器5设置于漂浮圈9，第二定位感应器5与中央处理控制器13电连接，驱动机构能够驱动漂浮圈9移动，以调节漂浮圈9与信号反射板1的相对位置。具体地，驱动机构的数量为多个，驱动机构包括电机和螺旋桨8，电机与螺旋桨8传动连接，螺旋桨8能够驱动漂浮圈9沿水面的至少四个方向进行移动。

在本实施例中，第一定位感应器2的数量可以为多个，例如为4个，4个第一定位感应器2可以固定安装在信号反射板1的四个角落位置，而第二定位感应器5可以安装在漂浮圈9的中间位置，这样互联的第一定位感应器2和第二定位感应器5就可以更精准的对信号反射板1和漂浮圈9进行定位，从而使得超声波发射器能够更精准的对水位进行检测。

在第一定位感应器2和第二定位感应器5检测到信号反射板1与漂浮圈9的位置不对应时，第二定位感应器5将第一定位感应器2的位置信号发送至中央处理控制器13，中央处理控制器13驱动某一个或多个电机转动，从而带动螺旋桨8转动，使得漂浮圈9移动到合适位置。在到达合适位置后，电机停止转动，漂浮圈9在预设位置进行水位和水质检测。

如图2所示，在一种具体实施例中，水质检测单元包括水质采集器11、水质分析仪12和检测排水孔14，水质采集器11至少部分设置于漂浮圈9沿厚度方向的一侧，水质分析仪12至少部分设置于漂浮圈9的内部，水质分析仪12与中央处理控制器13电连接；水质采集器11与水质分析仪12连通以进行水质样品的输送，检测排水孔14与水质分析仪12连通以排出检测完成的水质样品。

具体地，水质采集器11可以对漂浮圈9下的水域进行水质样品采集，并输送至水质分析仪12进行水质分析；水质分析仪12对水质样品进行水质分析，检测水中的温度、色度、浊度、pH值、悬浮物、溶解氧、NH₃N等，并将检测结果传输给中央处理控制器13，中央处理控制器13可以协调超声波发生器6、第一和第二定位感应器5、螺旋桨8、水质分析仪12等机构的联动工作，集中处理各单元产生的相关数据，并向监控中心无线传输实时数据，检测排水孔14用于将水质分析仪12中经过检测分析后的水排出。

在一种具体实施例中，水库全方位监测设备还包括报警单元和储电光伏板7，其中，报警单元设置于漂浮圈9，在水质分析仪12检测到水质样品的数值大于预设值时，报警单元进行声光报警，同时中央处理控制器13向数据接收端发送报警信号。储电光伏板7位于漂浮圈9背离水质采集器11的一侧，储电光伏板7能够将太阳能转化为电能，并对水质分析仪12、电机、第一定位感应器2、第一定位感应器2、超声波发射器等超声波发生器6等部件提供电源。

需要说明的是，本实施例中的水库全方位监测设备还可以包括蓄电池等其他供电电源，储电光伏板7可以作为备用电源或仅是对蓄电池充电。

如图1和图3所示，在一种具体实施例中，限位机构包括第一限位部和第二限位部，第一限位部能够将信号反射板1固定在预设位置，第二限位部能够限制漂浮圈9的移动范围。

具体地，第一限位部包括支撑横杆3和固定支架4，支撑横杆3沿长度方向的一端与信号反射板1连接，另一端与固定支架4连接，固定支架4通过膨胀螺钉安装于水库的预设位置，支撑横杆3可以根据现场情况定制相应长度。第二限位部包括防冲环10和防冲绳，防冲环10设置于漂浮圈9的外缘，防冲绳沿长度方向的一端与防冲环10连接，另一端固定于水库的预设位置。当发生洪水、水流速过大，螺旋桨8转动来不及矫正漂浮圈9的位置时，防冲绳能够紧紧拉住漂浮圈9，防止漂浮圈9被雨水冲走，同时确保漂浮圈9处于自动矫正位置的范围内。

本申请实施例的水库全方位监测设备在安装和使用可以按照如下步骤进行：

如图4所示，首先在超声波反射板朝水面的四个角各安装一个定位感应器；将超声波反射板的固定支架4用膨胀螺栓固定于合适的位置；接着在漂浮圈9上组装螺旋桨8、水质采集器11、水质检测排水孔14、水质分析仪12、中央处理控制器13、储电光伏板7、定位感应器和超声波发生器6等；在漂浮圈9的防冲环10上系防冲绳，待漂浮圈9调整至最佳位置后，保留适当余量并将防冲绳牢固绑于设定的位置；然后将漂浮圈9放置于靠近超声波反射板下方的水面；通过遥控控制器控制螺旋桨8的转速和转动方向，将漂浮圈9调整至反射板正下方，并处于最佳的位置。

当漂浮圈9调整至最佳的位置后，遥控设置为自动运行模式，定位感应器通过中央处理控制器13直接控制螺旋桨8的转速和转动方向，是漂浮圈9稳定处于最佳的位置，确保超声波发生器6正常工作；超声波发生器6根据超声波测距原理，监测水位的实时高度，水质分析仪12按照设定的时间间隔循环检测水质，并得出水质数据指标；中央处理控制器13接收水位实时监测数据和水质分析仪12的水质检测数据，并与设定的阈值比较，当接收的数据值超过设定的阈值时，本地发出报警声，同时将报警信号发送至监控中心；中央处理控制器13安装有移动通讯卡，具有无线连接和无线传输功能，将本地实时监测数据、设备运行状态等无线传输至监控中心，方便指挥调度和应急处理。

本申请实施例的水库全方位监测设备可应用于智慧水务工程领域，进行水库、湖泊及河流的水位、水质等指标的实时监测，在使用时漂浮圈能漂浮于水面，准确监测水位的实时变化以及水质样品采集与分析，实现智能检测，免去了传统的人工测量水位、水质样品采集送实验室检测等环节，很大程度上减少了人力和物资，同时规避了许多人为因素，对水库、湖泊及河流的管理工作起到了十分重要的作用。整个装置具有自主性、稳定性、可靠性、智能性，监测和检测效果好，适用性广，经济实用性强等特点。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水库全方位监测设备，能够对水库的水质和水位进行监测，其特征在于，包括：

漂浮圈，所述漂浮圈能够漂浮于水面；

水位检测单元，所述水位检测单元至少部分设置于所述漂浮圈，所述水位检测单元能够进行水位检测信号的收发；

水质检测单元，所述水质检测单元至少部分设置于所述漂浮圈，所述水质检测单元能够进行水质样品的采集和分析；

中央处理控制器，所述中央处理控制器与所述水位检测单元和所述水质检测单元电连接，所述中央处理控制器能够进行数据处理，并将数据发送至数据接收端；

信号反射板，所述信号反射板能够反射至少部分所述水位检测单元发出的水位检测信号；

限位机构，所述限位机构能够对所述漂浮圈和所述信号反射板进行限位。

2.根据权利要求1所述的水库全方位监测设备，其特征在于，还包括校准单元，所述校准单元包括第一定位感应器、第二定位感应器和驱动机构；

所述第一定位感应器与所述第二定位感应器信号互联，所述第一定位感应器设置于所述信号反射板，所述第二定位感应器设置于所述漂浮圈，所述第二定位感应器与所述中央处理控制器电连接，所述驱动机构能够驱动所述漂浮圈移动，以调节所述漂浮圈与所述信号反射板的相对位置。

3.根据权利要求2所述的水库全方位监测设备，其特征在于，所述驱动机构的数量为多个，所述驱动机构包括电机和螺旋桨，所述电机与所述螺旋桨传动连接，所述螺旋桨能够驱动所述漂浮圈沿水面的至少四个方向进行移动。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的水库全方位监测设备，其特征在于，所述水质检测单元包括水质采集器、水质分析仪和检测排水孔，所述水质采集器至少部分设置于所述漂浮圈沿厚度方向的一侧，所述水质分析仪至少部分设置于所述漂浮圈的内部，所述水质分析仪与所述中央处理控制器电连接；

所述水质采集器与所述水质分析仪连通以进行水质样品的输送，所述检测排水孔与所述水质分析仪连通以排出检测完成的水质样品。

5.根据权利要求4所述的水库全方位监测设备，其特征在于，还包括报警单元，所述报警单元设置于所述漂浮圈；所述水质分析仪检测到水质样品的数值大于预设值时，所述报警单元进行声光报警，所述中央处理控制器向所述数据接收端发送报警信号。

6.根据权利要求4所述的水库全方位监测设备，其特征在于，还包括储电光伏板，所述储电光伏板位于所述漂浮圈背离所述水质采集器的一侧，所述储电光伏板能够将太阳能转化为电能进行储存并提供电源。

7.根据权利要求4所述的水库全方位监测设备，其特征在于，所述水位检测单元包括超声波发生器，所述超声波发生器设置于所述漂浮圈，所述超声波发生器的数量为一个或多个。

8.根据权利要求1-3或5-7中任一项所述的水库全方位监测设备，其特征在于，所述限位机构包括第一限位部和第二限位部，所述第一限位部能够将所述信号反射板固定在预设位置，所述第二限位部能够限制所述漂浮圈的移动范围。

9.根据权利要求8所述的水库全方位监测设备，其特征在于，所述第一限位部包括支撑横杆和固定支架，所述支撑横杆沿长度方向的一端与所述信号反射板连接，另一端与所述固定支架连接，所述固定支架通过膨胀螺钉安装于水库的预设位置。

10.根据权利要求8所述的水库全方位监测设备，其特征在于，所述第二限位部包括防冲环和防冲绳，所述防冲环设置于所述漂浮圈的外缘，所述防冲绳沿长度方向的一端与所述防冲环连接，另一端固定于水库的预设位置。