本实用新型涉及环境保护与水文监测技术领域,尤其涉及一种地下水动态监测和自动采样装置。
背景技术:
地下水是人类宝贵的淡水资源,其不仅为人类提供可观的饮用水源,而且支持着农业种植和工业生产活动。但随着社会工业化进程的不断发展,工业“三废”等特别是城市生活污水与垃圾渗滤液的不合理排放,以及农业生产使用的化肥、农药等,导致地下水污染问题日益突出,严重影响地下水源水质与地下水环境质量。据报道,我国水资源较丰富的东部主要平原可以直接饮用或经适当处理可以饮用的地下水资源占47,9%,不能直接饮用的地下水资源占52.1%。随着地下水污染范围的不断扩大,污染程度的不断加深,人类赖以生存的水资源日益匮乏,并且对人居健康、食品安全、饮用水安全、区域生态环境和社会可持续发展构成了威胁与挑战。地下水的监测与修复技术已成为当前备受公众和社会关注的环境问题,开展地下水环境监测与调查工作则显得尤为重要。
目前地下水监测技术及设备主要存在监测信息的完整性和准确度不高,地下水样品采集的自动化程度不够等问题。
技术实现要素:
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种地下水动态监测和自动采样装置,以克服上述现有技术中的不足。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种地下水动态监测和自动采样装置,包括信号监测单元、升降机构、采样单元和收集皿,升降机构设置在环境监测井内,信号监测单元设置在升降机构的输出端上;采样单元包括潜水泵、采样管道和收卷装置,收卷装置设置在环境监测井的井口处,潜水泵设置在环境监测井内,收卷装置上的线缆与潜水泵相连接,采样管道的两端分别与潜水泵和收集皿相连接。
本实用新型的有益效果是:通过将信号监测单元设置在升降机构上,以及配合采样单元,使得本实用新型能够监测不同地下水深度的水文数据,有效实现地下水信息采集的完整性,为地下水环境监测与样品采集提高精确性。
在上述技术方案的基础上,本实用新型还可以做如下改进。
进一步,还包括PLC控制模块,PLC控制模块包括A/D转换器和PLC单元,信号监测单元的信号输出端与A/D转换器的信号输入端电连接,A/D转换器的信号输出端与PLC单元的信号输入端电连接,采样单元中的潜水泵的信号输入端和收卷装置的信号输入端均与PLC单元的信号输出端电连接,PLC 单元内设有信号收发器。
采用上述进一步的有益效果是:能及时远程反馈水文数据,同时利用PLC 控制模块能够在线控制地下水的自动化动态采样工作,节省人工与材料费用。
进一步,信号监测单元包括影像采集模块、照明模块、温度采集模块、水文检测模块和/或压力传感器。
采用上述进一步的有益效果是:能够采集地下水位、水流流速、水温、浑浊度、pH值、电导率、溶解氧、氧化还原电位等信息。
进一步,升降机构包括立杆、主动轮、从动轮、传送带和伺服电机,立杆竖直固定在环境监测井内,主动轮和从动轮均与立杆转动连接,传送带绕设在主动轮和从动轮之间,伺服电机固定在立杆上,伺服电机的输出端与主动轮的旋转中心相连接,信号监测单元设置在传送带上内,伺服电机的信号输入端与PLC单元的信号输出端电连接。
进一步,PLC单元包括CPU、存储器和扩展接口,存储器、扩展接口和信号收发器均与CPU双向电连接。
附图说明
图1为本实用新型所述地下水动态监测和自动采样装置的结构示意图;
图2为本实用新型所涉及到的电原理图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、信号监测单元,110、影像采集模块,120、照明模块,130、温度采集模块,140、水文检测模块,150、压力传感器,2、采样单元,210、潜水泵,220、采样管道,230、收卷装置,3、收集皿,4、升降机构,410、立杆,5、环境监测井,6、PLC控制模块,610、A/D转换器,620、PLC单元, 621、信号收发器,622、CPU,623、存储器,624、扩展接口,7、远程控制端。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
如图1、图2所示,一种地下水动态监测和自动采样装置,包括信号监测单元1、升降机构4、采样单元2和收集皿3,其中,升降机构4设置在环境监测井5内,信号监测单元1设置在升降机构4的输出端上,采样单元2 设置在环境监测井5内,采样单元2的出液端与收集皿3相连接。
采样单元2包括潜水泵210,以及向潜水泵210供电的线缆和从潜水泵 210输送水样的采样管道220,水样通过采样管道220输送到收集皿3储存,并且在收集皿3的下部设置了收卷装置230,能够通过线缆控制潜水泵210 的位移,其中,收卷装置230处于环境监测井5的井口处,潜水泵210采用离心式潜水泵,采样管道220为软管。
地下水动态监测和自动采样装置还包括PLC控制模块6,PLC控制模块6 包括A/D转换器610和PLC单元620,信号监测单元1的信号输出端与A/D 转换器610的信号输入端电连接,A/D转换器610的信号输出端与PLC单元 620的信号输入端电连接,采样单元2中的潜水泵210的信号输入端与PLC 单元620的信号输出端电连接,采样单元2中的收卷装置230的信号输入端与PLC单元620的信号输出端电连接,PLC单元620内设有信号收发器621,信号收发器621兼容蓝牙、红外和短波通信。信号监测单元1进行了相应的防水处理。PLC单元620包括CPU622、存储器623和扩展接口624,存储器 623与CPU622双向电连接,扩展接口624与CPU622双向电连接,信号收发器621与CPU622双向电连接。
信号监测单元1包括影像采集模块110、照明模块120、温度采集模块 130、水文检测模块140、压力传感器150中的一种或多种的组合。
升降机构4包括立杆410、主动轮、从动轮、传送带和伺服电机,立杆 410竖直固定在环境监测井5内,主动轮和从动轮均与立杆410转动连接,其中,主动轮位于从动轮的上方,传送带绕设在主动轮和从动轮之间,伺服电机固定在立杆410上,伺服电机的输出端与主动轮的旋转中心相连接,信号监测单元1设置在传送带上内,当伺服电机转动时,主动轮会跟随转动,而在主动轮转动后会带动从动轮和传送带进行转动,当传送带进行转动时,信号监测单元1将会进行上下移动,伺服电机的信号输入端与PLC单元620 的信号输出端电连接。当然,升降机构4还可以是收卷装置。
在本实施例中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接,并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
在使用时首先进行测量定位,然后在地下水监测和采样点位的地面端进行垂直打井,根据地下水位情况确定环境监测井5深度,在环境监测井5建好后将升降机构4放入环境监测井5中进行固定,利用伺服电机控制信号监测单元1的升降,从而监测不同地下水深度的水文信息,包括水温、混浊度、 pH值等,同时在信息采集后发送到PLC单元620内的存储器623内,再通过信号收发器621向远程控制端7进行发射,PLC单元620为可编程单元,能够对伺服电机的工作时间和移动距离进行设定,实现连续动态监测的工作,节省了人工。
环境监测井5洗井后,由信号监测单元1监测信号,并且将信号发送到远程控制端7上,远程控制端7进行信息的显示,主要为显示屏;使用者观察反馈的水质信息,当地下水水质指标参数达到稳定后,使用者调节收卷装置230使潜水泵210在扬程范围内移动到采样点位,启动潜水泵210的电源,通过潜水泵210进行水质样本采集工作;收集皿3能够储存潜水泵210采集的地下水样本,从而进行水质的检测,分析测定水中的重金属含量及COD指数等指标。
综上所述,该地下水动态监测和自动采样装置,通过设置信号监测单元 1,能够动态监测并及时反馈水文数据,有效实现地下水信息采集的完整性和信息传递的实时性,为地下水环境监测与样品采集提高精确性;设置的信号收发器621能够及时进行信息的远程传递,同时利用PLC控制模块6能够在线控制地下水的采样工作,节省人工与材料费用;使用者通过PLC控制模块6控制收集皿3下方的收卷装置230和潜水泵210进行地下水样本采集工作,收卷装置230用来收卷线缆的位移精度能够控制在±3cm的误差以内。
本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块,该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术,其不是本系统的改进之处;本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系,即为对系统的整体的构造进行改进,以解决本系统所要解决的相应技术问题。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。