一种中小河流水质—流量智能监测站论文和设计-赵然杭

全文摘要

本实用新型公开了一种中小河流水质—流量智能监测站，主要包括智能优化调节装置、智能监测本体和传感监测装置三部分；所述的智能优化调节装置能在水平方向和竖直方向上进行距离的调整，且在其上设有水深传感器、水位传感器、流速传感器；所述的传感监测装置与智能优化调节装置相连，用于监测水质；所述的智能监测本体与所述的智能优化调节装置、传感监测装置进行信号的传递，能够对所述的水深传感器、水位传感器、流速传感器以及传感监测装置采集的数据进行处理。

主设计要求

1.一种中小河流水质—流量智能监测站，其特征在于，主要包括智能优化调节装置、智能监测本体和传感监测装置三部分；所述的智能优化调节装置能在水平方向和竖直方向上进行距离的调整，且在其上设有水深传感器、水位传感器、流速传感器；所述的传感监测装置与智能优化调节装置相连，用于监测水质；所述的智能监测本体与所述的智能优化调节装置、传感监测装置进行信号的传递，能够对所述的水深传感器、水位传感器、流速传感器以及传感监测装置采集的数据进行处理。

设计方案

1.一种中小河流水质—流量智能监测站，其特征在于，主要包括智能优化调节装置、智能监测本体和传感监测装置三部分；

所述的智能优化调节装置能在水平方向和竖直方向上进行距离的调整，且在其上设有水深传感器、水位传感器、流速传感器；

所述的传感监测装置与智能优化调节装置相连，用于监测水质；

所述的智能监测本体与所述的智能优化调节装置、传感监测装置进行信号的传递，能够对所述的水深传感器、水位传感器、流速传感器以及传感监测装置采集的数据进行处理。

2.如权利要求1所述的中小河流水质—流量智能监测站，其特征在于，所述智能优化调节装置由支撑延长装置、滑动三角支撑装置、水平电动伸缩装置和竖直电动伸缩装置组成；

所述的支撑延长装置的底部通过所述的滑动三角支撑装置支撑，且支撑延长装置与水平电动伸缩装置相连，水平电动伸缩装置与竖直电动伸缩装置相连；

在所述的水平电动伸缩装置与竖直电动伸缩装置的连接处安装所述的流速传感器、水深传感器；在所述的竖直电动伸缩装置的末端安装所述的水位传感器；

且所述的传感监测装置设置与竖直电动伸缩装置相连，位于水位传感器的下方。

3.如权利要求2所述的中小河流水质—流量智能监测站，其特征在于，在所述的支撑延长装置上设有伸缩线缆卷轴，在所述的水平电动伸缩装置上设置有滑轮。

4.如权利要求1所述的中小河流水质—流量智能监测站，其特征在于，所述智能监测本体包括安装架、太阳能电池板、配电柜、保护装置和控制箱，所述配电柜内含有充电控制器、蓄电池，所述的太阳能电池板与充电控制器连接，充电控制器与蓄电池连接，太阳能电池板设置在安装架顶部，配电柜通过保护装置保护，配电柜为控制箱内供电，所述的控制箱包括数据采集模块、数据存储模块、无线数据读取模块和无线控制模块，所述控制箱安装在安装架上且设置在配电柜下方。

5.如权利要求4所述的中小河流水质—流量智能监测站，其特征在于，所述安装架的底部设有三角稳定装置、起重装置，三角稳定装置置于安装架底部，起重装置固定于三角稳定装置顶部；起重装置与智能优化调节装置的水平电动伸缩装置连接，控制水平电动伸缩装置的相对于地面的倾斜角度。

6.如权利要求4所述的中小河流水质—流量智能监测站，其特征在于，所述数据采集模块和数据存储模块利用传感器将水位、水深、表面流速、水质数据定时采集并存入网络云端，当远程服务器请求时，通过云技术利用无线数据读取模块，将保存在网络云端的水位、水深、表面流速、水质数据发送至远程服务器端，完成数据的远程共享。

7.如权利要求4所述的中小河流水质—流量智能监测站，其特征在于，所述无线控制模块在远程服务器请求下，通过云技术利用采集的水位、水深数据和智能优化调节装置，优化调整水质传感器至河流垂线和垂线上采样点处，提高水质数据采集的准确性。

8.如权利要求1所述的中小河流水质—流量智能监测站，其特征在于，所述传感监测装置由水质传感器与保护滤筒组成，所述保护滤筒顶部与竖直电动伸缩装置末端连接，水质传感器利用卡扣螺栓置于保护滤筒内部。

9.如权利要求8所述的中小河流水质—流量智能监测站，其特征在于，所述的保护滤筒由金属支架和金属滤网组成。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于监测站技术领域，涉及一种中小河流水质—流量智能监测站。

背景技术

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，人们对水环境的保护意识和要求日趋强烈，水环境保护的重要性也日益突显。我国北方河流多属季节性河流，河流水质、流量和水位随季节会发生明显变化，河流水环境承载能力较差，因此对河流进行长期稳定的水质、流量联合监测，实时准确的掌握河流水质、流量变化规律是很有必要的，这对提升河流水环境承载能力，防治河流水污染起着至关重要的作用。

现有的监测站主要分水文、水质监测站两大类，但由于水文、水质监测站针对其作用会布设在不同监测断面，使得水文、水质数据不能联合实时共享，限制了河流水环境治理与保护工作。现有的水质监测站主要以水质传感器监测河流断面水质，并按照SL 219—98《水环境监测规范》江河采样布设规则安装水质传感器，由于河流监测断面通常较大，北方河流流量、水位在一年中会有明显变化，且水质传感器布设位置对监测数据准确性影响很大，监测站布设后再进行水质传感器位置调整难以实现，一旦河流水位、流量发生明显变化后将无法及时准确掌握监测断面水体的水质情况，针对上述问题，现亟需一种水质传感器位置可调节，水质、流量联合监测的新型智能监测站。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有中小型河流水质监测站的不足，提供一种中小河流水质—流量智能监测站，本监测站可实现水质、流量联合监测，水质传感器位置优化调整的新功能，具有水质、流量监测数据联合共享，监测范围灵活，数据准确性高等优点。

本实用新型采用下述技术方案：

一种中小河流水质—流量智能监测站，主要包括智能优化调节装置、智能监测本体和传感监测装置三部分，

所述的智能优化调节装置能在水平方向和竖直方向上进行距离的调整，且在其上设有水深传感器、水位传感器、流速传感器；

所述的传感监测装置与智能优化调节装置相连，用于监测水质；

进一步的，所述智能优化调节装置由支撑延长装置、滑动三角支撑装置、水平电动伸缩装置和竖直电动伸缩装置组成；

且所述的传感监测装置设置与竖直电动伸缩装置相连，位于水位传感器的下方。

进一步的，在所述的支撑延长装置上设有伸缩线缆卷轴，在所述的水平电动伸缩装置上设置有滑轮，主要是为了保证传感器和其它装置线缆在伸缩装置进行水平、竖直伸缩时不被拉扯破坏。

进一步的，所述智能监测本体包括安装架、太阳能电池板、配电柜、保护装置和控制箱，所述配电柜内含有充电控制器、蓄电池，所述的太阳能电池板与充电控制器连接，充电控制器与蓄电池连接，太阳能电池板设置在安装架顶部，配电柜通过保护装置保护，配电柜为控制箱内供电，所述的控制箱包括数据采集模块、数据存储模块、无线数据读取模块和无线控制模块，所述控制箱设置在配电柜下方。

进一步的，所述安装架的底部设有三角稳定装置、起重装置，三角稳定装置置于安装架底部，起重装置固定于三角稳定装置顶部；起重装置与智能优化调节装置的水平电动伸缩装置连接，控制水平电动伸缩装置的相对于地面的倾斜角度。

进一步的，所述太阳能电池板、充电控制器与蓄电池组成太阳能直流发电系统，将光能转化为电能并储蓄在蓄电池内，为整个监测站提供经济环保、长期稳定的能源，保护装置为聚碳酸酯板材，防水、轻盈、抗冲击，可保护配电柜和控制箱，使监测站在各种自然情况正常运行。

进一步的，所述数据采集模块和数据存储模块利用传感器将水位、水深、表面流速、水质数据定时采集并存入网络云端，当远程服务器请求时，通过云技术利用无线数据读取模块，将保存在网络云端的水位、水深、表面流速、水质数据发送至远程服务器端，完成数据的远程共享。

进一步的，所述无线控制模块在远程服务器请求下，通过云技术利用采集的水位、水深数据和智能优化调节装置，优化调整水质传感器至河流垂线和垂线上采样点处，提高水质数据采集的准确性。

进一步的，所述传感监测装置由水质传感器与保护滤筒组成，所述保护滤筒顶部与竖直电动伸缩装置末端连接，水质传感器利用卡扣螺栓置于保护滤筒内部。

进一步的，所述的保护滤筒由金属支架和金属滤网组成，可减弱流速、泥沙、水生生物等对水质传感器的影响，保证水质传感器长期稳定的进行监测工作。

进一步的，所述三角稳定装置、起重装置、支撑延长装置和滑动三角支撑装置可保证智能监测本体和智能优化调节装置的稳定性，支撑延长装置使水平电动伸缩装置更靠近河流中央，避免了水平方向上水平电动伸缩杆的浪费，滑动三角支撑装置和起重装置可调整水平电动伸缩装置与水面线的夹角，提高智能优化调节装置的实用型，使其在不同河岸上均可使用。

利用上述可调节式河流水质自动监测站进行监测的方法，包括以下步骤：

(1)安装水质—流量智能监测站；

1.组装智能监测本体，将太阳能电池板、保护装置、配电柜、控制箱、三角稳定装置和起重装置装于安装架上，并连接相应装置线缆；

2.调整智能监测本体平衡，在河边选择一块相对平整的平台，将安装架底部埋藏于地下使其稳定，调整三角稳定装置，使智能监测本体进一步平衡；

3.组装智能优化调节装置和传感监测装置，连接支撑延长装置末端与水平电动伸缩装置的始端，利用阻尼铰链连接水平电动伸缩装置末端与竖直电动伸缩装置始端相连，将伸缩线缆卷轴固定于支撑延长装置上，将滑动三角支撑装置置于地面上并连接支撑延长装置，将滑轮、水深传感器、流速传感器分别安装于水平电动伸缩装置和竖直电动伸缩装置连接处，将水位传感器安装于竖直电动伸缩装置末端，将水质传感器安装于保护滤筒内部，将保护滤筒顶部与竖直电动伸缩装置末端连接完成智能优化调节装置和传感监测装置的组装；

4.安装智能优化调节装置，利用阻尼铰链连接支撑延长装置，连接起重装置与水平电动伸缩装置第一节末端开孔位置，调整起重装置和滑动三角支撑装置，固定智能优化调节装置至最佳位置，将传感器和其他设备线缆穿过滑轮并通过伸缩线缆卷轴接入控制箱完成智能优化调节装置的安装；

(2)启动配电箱内电源，检查各装置指示灯，确保监测站正常运行；

(3)远程工作站请求，通过云技术利用无线控制模块调整智能优化调节装置，将传感监测装置置于水面线下方；

(4)远程工作站请求，通过云技术利用数据采集模块、数据存储模块和无线数据读取模块将储存在网络云端中的水位数据发送至远程工作站，根据采集的水位数据利用步骤(3)优化调整传感监测装置置于采样垂线和垂线上采样点最佳位置；

(5)调整数据采集模块和无线数据读取模块，设置数据采集时间间隔；

(6)需要进行数据读取时，操作远程工作站，利用云技术对监测站的监测数据进行读取并显示、保存在远程工作站中，以便后续研究的分析处理；

(7)当监测断面水位发生变化时，进行步骤(4)重新调整水质传感器置采样垂线和垂线上采样点的最佳位置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)水质、流量联合监测站将水文、水质监测站科学的结合，解决了因水文、水质监测断面布设在不同位置而导致水文、水质数据不能实时共享的弊端，丰富和提升了监测站的功能，同时也为研究河流水环境承载能力提供了数据支撑。

(2)智能优化调节装置的设计，使监测站具有水质传感器位置优化调整的新功能，当河流水位、流量发生明显变化后可通过实时获取的水位、流量数据，优化调整水质传感器位置，及时掌握监测断面水体的水质情况，解决了监测站布设后再进行水质传感器位置调整难以实现的难题。

(3)智能监测本体底部三角稳定装置、起重装置和智能优化调节装置的组合和设计，使得水质监测站可适应多种河道宽度和不同地形位置，针对不同河道宽度和地形位置，选择不同规格的三角稳定装置、电动伸缩装置等装置，使监测站发挥最优作用；

(4)云技术的使用，将水质监测数据预存在网络云端中，即使在发生特殊情况时，前期监测数据也不会丢失，提升了数据的安全性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的智能优化调节装置结构示意图；

图3为本实用新型的智能监测本体结构示意图；

图4为本实用新型的传感监测装置结构示意图；

其中，1、智能优化调节装置，2、智能监测本体，3、传感监测装置，4、支撑延长装置，5、滑动三角支撑装置，6、伸缩线缆卷轴，7、水平电动伸缩装置，8、竖直电动伸缩装置，9、滑轮，10、水深传感器，11、流速传感器，12、水位传感器，13、太阳能电池板，14、保护装置，15、配电柜，16、安装架，17、起重装置，18、控制箱，19、三角稳定装置，20、保护滤筒，21、水质传感器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和\/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和\/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有的监测站主要分水文、水质监测站两大类，但由于水文、水质监测站会针对其作用布设在不同监测断面，存在着水文、水质数据不能达到联合实时共享的问题，此外，河流监测断面通常较大，河流流量、水位在一年中会有明显变化，监测站布设后再进行水质传感器位置调整难以实现，导致监测者不能及时掌握监测断面水质情况。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图4所示，提供了一种可调节式河流水质流量自动监测站，包括智能优化调节装置1、智能监测本体2和传感监测装置3，智能监测本体2与智能优化调节装置1连接，智能优化调节装置1与传感监测装置3连接。本监测站通过云技术利用数据采集模块、数据存储模块和无线数据读取模块实现对水质、流量监测数据的采集、存储和联合共享，通过已测水位数据利用无线控制模块和设计的智能优化调节装置优化调整水质传感器位置。

智能优化调节装置包括支撑延长装置4、滑动三角支撑装置5、伸缩线缆卷轴6、水平电动伸缩装置7、竖直电动伸缩装置8、滑轮9、水深传感器10、流速传感器11、水位传感器12，支撑延长装置4顶部与三角稳定装置19底部利用阻尼铰链连接，伸缩线缆卷轴6利用螺栓固定于支撑延长装置4上，滑动三角支撑装置5位于地面上并利用螺栓与支撑延长装置4连接，水平电动伸缩装置7顶部开孔利用螺栓与支撑延长装置4连接，水平电动伸缩装置7第一节末端开孔利用铰链螺栓与起重装置17连接，水平电动伸缩装置7末端开孔利用阻尼铰链与竖直电动伸缩装置8连接，滑轮9、水深传感器10和流速传感器11分别利用螺栓和卡扣螺栓安装于连接处，水位传感器12利用卡扣螺栓安装于竖直电动伸缩装置8末端，竖直电动伸缩装置5末端与传感监测装置3连接。

上述水深传感器10主要是为了测得水面到水底的距离，例如可以采用激光距离传感器，该传感器通过发射特别短的光脉冲并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间间隔来计算与物体之间的距离；

上述流速传感器11主要是为了检测水流的速度，例如可采用非接触式流速传感器，该传感器利用激光多普勒流速测量原理，测量通过激光探头的示踪粒子的多普勒信号，再根据速度与多普勒频率的关系得到速度；

上述水位传感器12主要是为了检测其所在位置到水面的距离，例如可采用液位传感器，该传感器是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号。

智能监测本体2包括太阳能电池板13、保护装置14、配电柜15、安装架16、起重装置17、控制箱18、三角稳定装置19，智能监测本体2顶部设有太阳能电池板13、配电柜15和保护装置 14，配电柜15内含有充电控制器、蓄电池等装置，太阳能电池板13与充电控制器连接，充电控制器与蓄电池连接，太阳能电池板13利用角铁螺栓置于安装架16顶部，保护装置14利用角铁螺栓安装在配电柜15上方，中部设有控制箱18，控制箱18内含有数据采集模块、数据存储模块、无线数据读取模块和无线控制模块等装置，控制箱18利用角铁螺栓置于配电柜15下方，站体底部设有三角稳定装置19和起重装置17，三角稳定装置19利用卡扣螺栓置于安装架16底部，起重装置17通过螺栓固定于三角稳定装置19顶部，另一端连接智能优化调节装置1。

三角稳定装置19、起重装置17、支撑延长装置4和滑动三角支撑装置5可保证智能监测本体和智能优化调节装置的稳定性，支撑延长装置使水平电动伸缩装置更靠近河流中央，避免了水平方向上水平电动伸缩杆的浪费，滑动三角支撑装置和起重装置可调整水平电动伸缩装置与水面线的夹角，提高智能优化调节装置的实用型，使其在不同河岸上均可使用。

上述支撑延长装置4可以采用一个杆状结构；

上述滑动三角支撑装置5采用类似平面滑撑的结构，由两个平面滑撑组装构成，支臂可实现水平移动和竖直伸缩，当智能优化调节装置升起或降落时，连带滑动三角支撑装置升起降落并至相应高度卡槽，保证智能优化调节装置和监测站体底部三角支撑装置的稳定性；

上述起重装置17为一个手动控制的钢丝缠绕装置，通过旋转其手柄，可以实现智能优化调节装置的升起或者落下。

传感监测装置3包括保护滤筒20和水质传感器21，保护滤筒20顶部利用十字扣螺栓与竖直电动伸缩装置8末端连接，水质传感器21利用卡扣螺栓置于保护滤筒20内部。

使用可调节式河流水质流量自动监测站的过程为：

(1)安装整个装置

1.组装智能监测本体2，将太阳能电池板13、保护装置14、配电柜15、控制箱18、三角稳定装置19和起重装置17以角铁螺栓、卡扣螺栓安装于安装架16上，并连接相应装置线缆；

2.调整监测站平衡，在河边选择一块相对平整的平台，将安装架16底部埋藏于地下使其稳定，调整三角稳定装置19，使智能监测本体2进一步平衡；

3.组装智能优化调节装置1和传感监测装置3，利用螺栓连接支撑延长装置4末端与水平电动伸缩装置7顶部末端，利用阻尼铰链连接水平电动伸缩装置7末端与竖直电动伸缩装置8顶部，利用螺栓将伸缩线缆卷轴6固定于支撑延长装置4上，将滑动三角支撑装置5置于地面上并利用螺栓连接支撑延长装置4，将滑轮9、水深传感器10、流速传感器11分别利用螺栓和卡扣螺栓安装于水平电动伸缩装置7和竖直电动伸缩装置8连接处，利用卡扣螺栓将水位传感器12 安装于竖直电动伸缩装置8末端，利用卡扣螺栓将水质传感器21安装于保护滤筒20内部，利用十字扣螺栓将保护滤筒20顶部与竖直电动伸缩装置8末端连接完成智能优化调节装置1和传感监测装置3的组装；

4.安装智能优化调节装置1，利用阻尼铰链连接支撑延长装置4，利用铰链螺栓连接起重装置17与水平电动伸缩装置7第一节末端开孔位置，调整起重装置17和滑动三角支撑装置5，固定智能优化调节装置1至最佳位置，将传感器和其他设备线缆穿过滑轮并通过伸缩线缆卷轴 6接入控制箱18完成智能优化调节装置1的安装；

(2)启动配电箱内电源，检查各装置指示灯，确保监测站正常运行；

(3)远程工作站请求，通过云技术利用无线控制模块调整智能优化调节装置1，将传感监测装置3置于水面线下方；

(4)远程工作站请求，通过云技术利用数据采集模块、数据存储模块和无线数据读取模块将储存在网络云端中的水位数据发送至远程工作站，根据采集的水位数据利用步骤(3)优化调节传感监测装置3置于采样垂线和垂线上采样点最佳位置；当河流水位、流量发生明显变化后可通过传感器实时获取的水位、流量数据，优化调整水质传感器位置，及时掌握监测断面水体的水质情况，解决了监测站布设后再进行水质传感器位置调整难以实现的难题。

(5)调整数据采集模块和无线数据读取模块，设置数据采集时间间隔；

(6)需要对数据读取时，操作远程工作站，利用云技术对监测站的监测数据进行读取并显示、保存在远程工作站中，以便后续研究的分析处理；

(7)当监测断面水位发生变化时，进行步骤(4)重新调整传感监测装置3置采样垂线和垂线上采样点的最佳位置。

以上所述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。

设计图

一种中小河流水质—流量智能监测站论文和设计

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