CN114137175B - 一种移动式河流水质监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式河流水质监测装置，包括第一安装筒、第二安装筒、检测机构和第一动力机构，第一安装筒与第二安装筒通过安装板连接，检测机构和第一动力机构分别设置于安装板两侧，第二安装筒上端设置有第二动力机构。本发明采用浮水式安装筒与第一动力机构的设置，即装置可位于水面位移，相较于固定式水质监测装置，具备较大的监测范围；采用第二动力机构限制取样筒深度，即实现对同一水域不同深度的取样检测，解决了目前装置取样深度受限的问题，翻转机构的设置，可以实现对于水域底层浑浊液或淤泥的取样，无需工作人员驾驶检测船人工取样，节约监测成本；设置抽液泵、内流道和水质监测仪，具备实时取样和检测功能，降低人力资源损耗。

Description

一种移动式河流水质监测装置

技术领域

本发明涉及河流水文监测技术领域，尤其涉及一种移动式河流水质监测装置。

背景技术

水文监测***适用于水文部门对江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数进行实时监测，一般采用无线通讯方式实时传送监测数据，提高水文部门的工作效率。

然而大多水文环境监测器位置固定、不能移动，导致其只能对安装位置周边有限范围内的水域进行监测，局限性较大，且取样组件深度受限，无法对较深水域进行取样检测，取样范围单一，无法适用于环境较为复杂的水域，因此亟需一种移动式河流水质监测装置。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种移动式河流水质监测装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种移动式河流水质监测装置，包括筒体、检测机构、第一动力机构和第二动力机构，所述筒体包括同心设置的第一安装筒和第二安装筒，所述第一安装筒与所述第二安装筒的底部之间通过安装板密封连接，所述第一安装筒、所述第二安装筒和所述安装板形成所述筒体的储物腔，所述检测机构安装于所述储物腔内，所述第一动力机构设置于所述安装板底面，所述第二安装筒上端设置有第二动力机构，所述第二安装筒内设置有取样筒，所述第二安装筒筒壁为中空结构，其内设置有内管，检测机构包括水质监测仪，所述水质监测仪的进液端与所述内管的一端连通；

所述第二动力机构包括输出电机和安装架，所述安装架固定于所述第二安装筒上端内缘，所述安装架设置为两个，且两个安装架的顶端之间转动设置有连接轴，所述连接轴套设有线辊，所述线辊外侧套装有拉索，在所述第二安装筒上端且位于所述安装架一侧设置有输出电机；

所述取样筒顶端与所述拉索游离端连接，所述取样筒可以在自身重力作用下沿第二安装筒内壁落入到筒体下方的采样区域，进行采样；所述取样筒内侧顶端安装有抽液泵，所述抽液泵输入端连接有进液管，所述取样筒内壁设置有样品存储部，所述样品存储部输入端与所述抽液泵输出端连接，所述样品存储部输出端通过软管与延伸到所述第二安装筒底端的内管连通；所述取样筒内侧还设置有翻转机构，所述翻转机构包括翻转动力装置和与翻转动力装置输出端连接的翻转叶片，通过带动翻转叶片的翻转，实现对于水底浑浊液和淤泥的收集取样。

进一步的，所述检测机构还包括设置于所述安装板上的主控器和蓄电池，所述主控器顶端连接有远程信号传输探头，所述主控器两侧分别设置有指示灯和水质监测仪，主控器与所述水质监测仪、所述抽液泵、所述翻转动力装置、输出电机和第一动力机构均信号连接，所述水质监测仪通过连接管与内管连通，所述蓄电池与所述太阳能板电连接。

进一步的，所述第一动力机构包括设置于所述安装板底面的第一驱动电机，所述第一驱动电机输出端设置有摇臂，所述摇臂游离端设置有第二驱动电机和与所述第二驱动电机输出端连接的桨叶。

进一步的，所述取样筒下端面嵌入设置有盲孔，所述盲孔内滑动设置有位移传感器，所述位移传感器与所述盲孔顶端通过压缩弹簧连接。

进一步的，所述第一安装筒高度高于所述第二安装筒的高度，在所述第一安装筒上设置有太阳能板，所述第二动力机构上方设置有防护罩，所述防护罩与所述第二安装筒的筒壁连接，所述太阳能板设置于所述第一安装筒内壁面和所述第二安装筒的筒壁外壁面之间。

进一步的，所述防护罩采用透明材质，所述太阳能板端面涂装有透光疏水涂层，所述太阳能板与所述第一安装筒、第二安装筒的筒壁连接处分别设置有密封圈。

进一步的，所述取样筒外径小于所述第二安装筒内径，所述取样筒为铅制铸件且其底缘倒圆。

进一步的，所述摇臂为“L”型连接臂且与所述第一驱动电机输出端键传动，所述桨叶半径小于所述摇臂的水平轴线至所述安装板下端面竖向距离。

进一步的，所述蓄电池通过固定架安装于所述安装板上方，所述远程信号传输探头和指示灯延伸至所述太阳能板上方。

进一步的，所述取样筒顶端安装有固定块，所述拉索游离端与所述固定块压合设置

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、采用浮水式安装筒与第一动力机构的设置，即装置可位于水面移动，相较于固定式水质监测装置，具备较大的监测范围，且采用太阳能供电节能环保；

2、通过设置的第二动力机构来调节和限制取样筒深度，即可以实现针对同一水域不同深度的取样检测，解决了目前装置取样深度不好调整的问题，且通过设置翻转机构，可以实现对于水域底层浑浊液或淤泥的取样，无需工作人员驾驶检测船人工取样，节约监测成本，避免风险的发生；

3、设置抽液泵、内流道和水质监测仪，具备实时取样实时检测功能，降低人力资源损耗，实现自动化取样检测，配合移动机构，针对一个采样点检测完毕后，可以直接移动到其他采样点继续检测，进而实现多取样点检测，取均值用于提升监测精度，工作人员分析数据可进行提前干预。

本发明通过水质监测仪实现对于取样液的分析检测，无需将样本位移至岸边进行人工检测，提升监测效率；

本发明通过第一动力机构实现移动，相较于同一水域内布置多个监测点，节约监测成本；

本发明采用位移传感器识别铅制取样筒是否触底，进而完成对于淤泥或水底浑浊液的取样，提升监测范围；

本发明通过透明防护罩与指示灯的设置，便于工作人员观察操作，进而实现装置的夜间工作，不受时间限制，方便对水质进行实时监测；

本发明取样筒底缘倒圆，便于装置受重力加速度嵌入水底河床取样；

本发明采用摇臂式转向机构，并通过桨叶驱动，便于工作人员对装置在水中的位置进行控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述一种移动式河流水质监测装置的内部结构视图；

图2是本发明所述一种移动式河流水质监测装置的外部结构视图；

图3是本发明所述一种移动式河流水质监测装置的侧视图；

图4是本发明所述一种移动式河流水质监测装置的内部结构俯视图；

图5是本发明所述一种移动式河流水质监测装置的剖视图；

图6是本发明所述一种移动式河流水质监测装置取样筒的第一结构视图；

图7是本发明所述一种移动式河流水质监测装置取样筒的第二结构视图；

图8是本发明所述一种移动式河流水质监测装置取样筒的剖视图；

图9是本发明所述一种移动式河流水质监测装置翻转机构的结构设计图。

附图标记说明如下：

1、第一安装筒；101、防护罩；102、太阳能板；103、第二安装筒；104、安装板；2、取样筒；201、抽液泵；202、样品存储部；203、进液管；204、压缩弹簧；205、位移传感器；206、通槽；207、传动齿轮；208、步进电机；3、主控器；301、远程信号传输探头；302、水质监测仪；303、指示灯；304、连接管；305、蓄电池；306、输电线；4、输出电机；401、斜齿轮；402、安装架；403、线辊；404、拉索；405、固定块；5、第一驱动电机；501、摇臂；502、第二驱动电机；503、桨叶；6、液压缸；601、齿条；602、挡板；603、转轴。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照图1-图9所示，一种移动式河流水质监测装置，包括第一安装筒1、第二安装筒103、检测机构和第一动力机构，检测机构用于检测水质各元素指标，检测机构本身源于现有技术不对其内部结构、功能和原理做具体描述，第一动力机构用于带动监测装置在水中位移，第二安装筒103安装于第一安装筒1内侧，第一安装筒1与第二安装筒103通过安装板104固定连接，安装板104用于承载各机械电学元件，检测机构安装于安装板104上端面，第一动力机构设置于安装板104下端面，第二安装筒103上端中心处竖向设置有第二动力机构，第二安装筒103内侧滑动设置有取样筒2，第二动力机构用于拉动取样筒2进行竖向的上下位移，取样筒2完成取样，在所述第一安装筒1上端面且位于所述检测机构一侧设置有太阳能板102，太阳能板102向蓄电池305供电；

第二动力机构包括输出电机4和安装架402，安装架402采用“V”型架且其两游离端分别固定安装于第二安装筒103上端内缘，安装架402设置为两个且其顶端转动设置有连接轴，连接轴两端分别与两个安装架402顶端转动设置，连接轴外侧设置有线辊403，线辊403外侧套装有拉索404，在所述第二安装筒103上端且位于所述安装架402的一侧设置有输出电机4，输出电机4与连接轴通过两个垂直设置的斜齿轮401传动，即输出电机4的输出端通过传动轴连接有一斜齿轮401，连接轴靠近输出电机4的一端设置有另一斜齿轮401，两个斜齿轮401传动，连接轴转动带动线辊403转动完成对于拉索404的收放，拉索404游离端连接取样筒2，进而实现取样筒2在第二安装筒103内的上下移动，第二动力机构上端设置有防护罩101，防护罩101用于保护输出电机4与斜齿轮401，避免长期位于潮湿环境中导致生锈；所述第二安装筒103筒壁为中空结构，其内设置有内管，检测机构包括水质监测仪302，所述水质监测仪302的进液端与所述内管的一端连通；

取样筒2顶端安装有固定块405，拉索404游离端与固定块405压合设置，所述取样筒2内壁设置有样品存储部202，所述样品存储部202输入端与所述抽液泵201输出端连接，所述样品存储部202输出端通过软管与延伸到所述第二安装筒103底端的内管连通；所述取样筒2内侧还设置有翻转机构，所述翻转机构包括翻转动力装置和与翻转动力装置输出端连接的翻转叶片，通过带动翻转叶片的翻转，实现对于水底浑浊液和淤泥的收集取样。

可替换的，取样筒2顶端贯穿设置有若干通槽206，取样筒2内侧顶端安装有抽液泵201，抽液泵201输入端连接有进液管203，嵌入取样筒2内壁竖向设置有若干样品存储部202，优选地，样品存储部202具体可以为嵌入到取样筒2内壁设置的内通管，内通管两端均设置有呈心脏瓣膜式的硬片薄膜，起到常压下密封内通管的作用，常压下硬片薄膜聚拢呈封闭状态，受压后硬片薄膜向外打开形成通道，抽液泵201输出端与内通管输入端连通，内通管用于实现嵌入在取样筒2内壁的待检测样本传输，抽液泵201外侧设置有传动齿轮207，所述取样筒2内侧顶端且设置于抽液泵201一侧设置有步进电机208，步进电机208输出端连接有与传动齿轮207相匹配的直齿轮。

取样筒2内侧设置有翻转机构，所述翻转机构包括翻转动力装置和与翻转动力装置输出端连接的翻转叶片，通过带动翻转叶片的翻转，实现对于水底浑浊液和淤泥的收集取样。

具体的，翻转机构包括液压缸6和转轴603，液压缸6竖向安装于取样筒2内壁且液压缸6输出端设置有齿条601，转轴603两端分别转动连接于取样筒2内壁，转轴603外壁转动设置有挡板，每个挡板602靠近齿条601的一侧均嵌入设置有凹槽，凹槽内侧分别设置有与齿条601相匹配的传动齿，挡板602的作用在于对取样筒2的下端口进行启闭工作，即密封或打开取样筒2下端口，取样筒2下端口关闭时，两个挡板602处于同一水平面上，取样筒2下端口开启时两个挡板602贴合，如此设置通过液压缸6、齿条601和传动齿带动两个挡板602绕转轴603翻转，实现了挡板的同步运行，避免由于两个挡板异步转动导致的密封不良。

优选的：检测机构还包括设置于安装板104上端面的主控器3和蓄电池305，主控器3顶端连接有远程信号传输探头301，主控器3两侧分别设置有指示灯303和水质监测仪302，水质监测仪302与第二安装筒103筒壁通过连接管304连通（所述连接管304可视为内管），所述连接管304延伸到第二安装筒103下端与样品存储部202连通，蓄电池305与太阳能板102通过输电线306电连接；第一动力机构包括设置于安装板104底端的第一驱动电机5，第一驱动电机5输出端设置有摇臂501，摇臂501游离端设置有第二驱动电机502和桨叶503；取样筒2下端面嵌入设置有盲孔，盲孔内滑动设置有位移传感器205，位移传感器205采用水下激光测距传感器，用于在水下检测取样筒2的探测深度，位移传感器205与盲孔顶端通过压缩弹簧204连接；两个挡板602分别通过转动件与转轴603转动连接；防护罩101采用透明材质，太阳能板102端面涂装有透光疏水涂层，太阳能板102与第一安装筒1连接处设置有密封垫；取样筒2外径小于第二安装筒103内径，取样筒2为铅制铸件且其底缘倒圆；摇臂501为“L”连接臂且与第一驱动电机5输出端键传动，桨叶503半径小于摇臂501水平轴线至安装板104下端面竖向距离，以确保桨叶503在转动时不会碰到安装板104底部；蓄电池305通过固定架安装于安装板104上方，远程信号传输探头301延伸至太阳能板102上方；拉索404通过螺栓压合设置于线辊403外壁，固定块405与取样筒2焊接。

工作原理：工作人员检查本装置各电学元件电连接关系，向蓄电池305充电，具体蓄电池305可以为可拆卸式，具体可以取出蓄电池，充满电后将其安装到监测装置上，将装置置于待检测水域中，通过控制装置（控制终端/后台）对监测装置进行远程控制，具体将控制信号发送到远程信号传输探头301并通过主控器3进行控制，常规取样工作中，主控器3与远程信号传输探头301、水质监测仪302、输出电机4、第一驱动电机5、第二驱动电机502和液压缸6等均信号连接，通过主控器3控制第二驱动电机502带动桨叶503转动，通过控制桨叶503转速实现监测装置的移动，通过控制第一驱动电机5带动摇臂501转动，进而进一步实现对监测装置运动方向的调整，待装置位移至工作位置时，启动输出电机4，通过斜齿轮401传动带动线辊403转动，释放拉索404，铅制取样筒2在自身重力带动下沉入水中，位移传感器205实时反馈取样筒深度信息到控制终端，以确定取样筒2的下潜深度，待取样筒2到达预定取样深度时，启动抽液泵201，通过进液管203抽取待检测液体样本，存储于样品存储部202中，并把最终的样品输送到水质监测仪302进行检测，水质监测仪302本身设置有样品抽取的动力装置（小电机等），完成当次检测后，可以把检测结果信息传到控制终端进行数据存储，同时通过不断正向或逆向运行输出电机4，调整取样筒2的深度，完成多次取样和取样的检测，也可以通过翻转机构进行特定水域的翻转搅浑操作，结合位移传感器205获取具体河床的深度位置，实现对于河床水底浑浊液和淤泥的收集，进而同样进行收集检测，提升本装置的适用范围，无需工作人员驾驶检测船进行人工取样，提升工作效率并且降低监测成本，采用太阳能板102降低能耗实现环保，且由于透光防护罩101和指示灯303的设置，便于工作人员于夜间观察装置位置，并远程操控装置，不受时间影响，实时进行水质监测工作，提升装置适用性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种移动式河流水质监测装置，包括筒体、检测机构、第一动力机构和第二动力机构，其特征在于：所述筒体包括同心设置的第一安装筒（1）和第二安装筒（103），所述第一安装筒（1）与所述第二安装筒（103）的底部之间通过安装板（104）密封连接，所述第一安装筒（1）、所述第二安装筒（103）和所述安装板（104）形成所述筒体的储物腔，所述检测机构安装于所述储物腔内，所述第一动力机构设置于所述安装板（104）底面，所述第二安装筒（103）上端设置有第二动力机构，所述第二安装筒（103）内设置有取样筒（2），所述第二安装筒（103）筒壁为中空结构，其内设置有内管，检测机构包括水质监测仪（302），所述水质监测仪（302）的进液端与所述内管的一端连通；

所述第二动力机构包括输出电机（4）和安装架（402），所述安装架（402）固定于所述第二安装筒（103）上端内缘，所述安装架（402）设置为两个，且两个安装架（402）的顶端之间转动设置有连接轴，所述连接轴套设有线辊（403），所述线辊（403）外侧套装有拉索（404），在所述第二安装筒（103）上端且位于所述安装架（402）一侧设置有输出电机（4）；

所述取样筒（2）顶端与所述拉索（404）游离端连接，所述取样筒（2）可以在自身重力作用下沿第二安装筒（103）内壁落入到筒体下方的采样区域，进行采样；所述取样筒（2）内侧顶端安装有抽液泵（201），所述抽液泵（201）输入端连接有进液管（203），所述取样筒（2）内壁设置有样品存储部（202），所述样品存储部（202）输入端与所述抽液泵（201）输出端连接，所述样品存储部（202）输出端通过软管与延伸到所述第二安装筒（103）底端的内管连通；所述取样筒（2）内侧还设置有翻转机构，所述翻转机构包括翻转动力装置和与翻转动力装置输出端连接的翻转叶片，通过带动翻转叶片的翻转，实现对于水底浑浊液和淤泥的收集取样；

所述取样筒（2）下端面嵌入设置有盲孔，所述盲孔内滑动设置有位移传感器（205），所述位移传感器（205）与所述盲孔顶端通过压缩弹簧（204）连接；

所述取样筒（2）外径小于所述第二安装筒（103）内径，所述取样筒（2）为铅制铸件且其底缘倒圆。

2.根据权利要求1所述的一种移动式河流水质监测装置，其特征在于：所述检测机构还包括设置于所述安装板（104）上的主控器（3）和蓄电池（305），所述主控器（3）顶端连接有远程信号传输探头（301），所述主控器（3）两侧分别设置有指示灯（303）和水质监测仪（302），主控器（3）与所述水质监测仪（302）、所述抽液泵（201）、所述翻转动力装置、输出电机（4）和第一动力机构均信号连接，所述水质监测仪（302）通过连接管（304）与内管连通，所述蓄电池（305）与太阳能板（102）电连接。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种移动式河流水质监测装置，其特征在于：所述第一动力机构包括设置于所述安装板（104）底面的第一驱动电机（5），所述第一驱动电机（5）输出端设置有摇臂（501），所述摇臂（501）游离端设置有第二驱动电机（502）和与所述第二驱动电机（502）输出端连接的桨叶（503）。

4.根据权利要求1所述的一种移动式河流水质监测装置，其特征在于：所述第一安装筒（1）高度高于所述第二安装筒（103）的高度，在所述第一安装筒（1）上设置有太阳能板（102），所述第二动力机构上方设置有防护罩，所述防护罩与所述第二安装筒（103）的筒壁连接，所述太阳能板（102）设置于所述第一安装筒（1）内壁面和所述第二安装筒（103）的筒壁外壁面之间。

5.根据权利要求4所述的一种移动式河流水质监测装置，其特征在于：所述防护罩（101）采用透明材质，所述太阳能板（102）端面涂装有透光疏水涂层，所述太阳能板（102）与所述第一安装筒（1）、第二安装筒（103）的筒壁连接处分别设置有密封圈。

6.根据权利要求3所述的一种移动式河流水质监测装置，其特征在于：所述摇臂（501）为“L”型连接臂且与所述第一驱动电机（5）输出端键传动，所述桨叶（503）半径小于所述摇臂（501）的水平轴线至所述安装板（104）下端面竖向距离。

7.根据权利要求2所述的一种移动式河流水质监测装置，其特征在于：所述蓄电池（305）通过固定架安装于所述安装板（104）上方，所述远程信号传输探头（301）和指示灯（303）延伸至所述太阳能板（102）上方。

8.根据权利要求1所述的一种移动式河流水质监测装置，其特征在于：所述取样筒（2）顶端安装有固定块（405），所述拉索（404）游离端与所述固定块（405）压合设置。

Images