一种用于水质在线监测的浅水取水装置的制作方法

本专利涉及一种水质在线监测领域，特别是涉及一种用于水质在线监测的浅水取水装置、设备及其取水清淤方法。

背景技术：

河流水质的自动在线监测是水环境保护的一个重要环节。然而，在枯水季节许多小河流的水深通常只有10～20厘米，使得自动水质在线监测站的采水系统无法正常采集水样，造成自动水质在线监测设备不能正常工作，导致在整个枯水季节我们无法自动在线监测其河流的水质情况。

目前，主要的解决方法有两种，一种方法是在水质监测点的浅水河道中修建拦水坝将河流水位抬高，满足自动采集水样的要求，但是该方法存在建造坝体的成本高昂、易在拦水坝底形成河道泥沙淤积，淤积的泥沙必须经常由人工掏淤等缺点。另一种方法是在水质监测点的浅水河道中铺设橡胶拦水坝，橡胶拦水坝能够通过人为干预调节水位高度，抬高水坝时水位上涨可满足自动水质在线监测系统采集水样，以降水坝时可依靠水流冲洗淤泥，但该方法同样也存在建设周期长，建设费用高昂等缺点。

在分析了各种浅水自动水样采集方法的优缺点后，我们提出一种具有可自动清理泥沙淤积污物、建设速度快、工程量小、建设费用少，易于维护等特点的取水装置。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种用于水质在线监测的浅水取水装置、设备及其取水清淤方法。

为实现上述目的，本发明提供的一种用于水质在线监测的浅水取水装置，其安装在待测浅水水体底部的开挖修筑的坑洞内，该用于水质在线监测的浅水取水装置包括一埋装在坑洞内且一端开口壳体、一安装在所述壳体内的升降装置、一随所述升降装置上下运动而活动地密封在壳体开口端的承载板、一安装固定在承载板上并可随所述承载板上下运动的取水器、所述壳体与所述承载板之间形成有一容纳所述升降装置上下运动的腔体。

进一步地，所述升降装置为一伸缩气囊及可实现对所述伸缩气囊冲入和抽取气体的空气压缩机，该伸缩气囊设置有一腔体大小可变的气囊腔体及一与所述气囊腔体相互连通的进出气口。

进一步地，所述伸缩气囊的气囊腔体壁为可伸缩折叠且内部为空腔的褶皱性结构，由进出气口向气囊腔体内冲入或抽出高压气体而实现对伸缩气囊的充气或抽取而实现上下升降以抬升或降下安装在所述承载板上的取水器。

进一步地，所述伸缩气囊为橡胶或塑料制成。

进一步地，所述升降装置由一动力供给装置及一由动力供给装置而实现上下升降的连杆升降结构组成。

进一步地，所述动力供给装置为步进电机。

进一步地，所述取水器为一取水潜水泵或取水管。

进一步地，所述用于水质在线监测的浅水取水装置进一步包括一安装在所述承载板上的用于安装固定所述取水器的安装支架。

进一步地，所述用于水质在线监测的浅水取水装置进一步包括安装在所述承载板上的用于对所述取水器上及承载板上淤积的沉积物进行冲洗、清洁的冲洗管，所述冲洗管冲洗、清洁用的高压气体由向所述伸缩气囊提供气体的空气压缩机供给。

进一步地，所述用于水质在线监测的浅水取水装置进一步包括安装在所述承载板上的用于对所述取水器及承载板上淤积的沉积物进行冲洗、清洁的冲洗管，所述冲洗管冲洗、清洁用的高压气体由一外设的空气压缩机供给。

本发明之二的一种水质在线监测设备，包括有一控制模块及一水位采集模块，其特征在于：该水质在线监测设备采用所述的用于水质在线监测的浅水取水装置。

本发明之三的一种水质在线监测设备取水及清淤方法，适用于低水位状况下的取水和清淤作业，其包括：

步骤s1：获取待测水体的水位观测值n；

步骤s2：由所述控制模块判断观测值n与预设值m之间的大小关系；

若观测值n大于预设值m，则控制模块控制进入高水位取水控制模式并返回步骤s1；

若观测值n小于预设值m，则所述水质在线监测设备的控制模块控制所述升降装置向下运动s并同时带动安装在所述承载板上的取水器向下运动s；

步骤s3：所述控制模块控制所述取水器进行取水作业；

步骤s4：自取水作业完成时间t后，所述水质在线监测设备的控制模块控制所述升降装置向上运动s并同时带动安装在所述承载板上的取水器向上运动s；

步骤s5：所述控制模块控制空气压缩机向冲洗管内充入高压空气并由冲洗管喷射的气流清洗所述取水器进行清淤，完成清淤动作后返回步骤s1。

进一步地，所述步骤s1中获取待测水体的水位观测值n由水位采集模块实时采集。

综上所述，本发明提供的一种用于水质在线监测的浅水取水装置及设备具有结构简单，可通过内部结构抬升与降下取水器；通过降下动作，在装置内部形成蓄水池以达到取水功能，通过提升动作，使取水器高于待测浅水水体底部，再通过高压气体与水流组合对取水器及承载板进行冲洗、清淤；同时利用该装置按时按量取到足量被测水才可保证水质在线监测系统的正常检测与运行，取水及清淤方法简便易行，易于实现。

附图说明

图1为本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置的一爆炸示意图。

图2为本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置的另一爆炸示意图。

图3为本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置的取水状态时的示意图。

图4为本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置的清淤状态时的示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1及图2所示，本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置100，其安装在待测水体底部的开挖修筑的坑洞200内，如所述坑洞200开挖修筑在河道河床的底部，该用于水质在线监测的浅水取水装置100包括：一埋装在坑洞200内且一端开口壳体101、一安装在所述壳体101内的升降装置102、一随所述升降装置102上下运动而活动地密封在壳体101开口端的承载板103、，一安装固定在承载板103上并可随所述承载板103上下运动的取水器104、所述壳体101与所述承载板103之间形成有一容纳所述升降装置102上下运动的腔体105。

本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置100进一步包括一安装在所述承载板103上的用于安装固定所述取水器104的安装支架106。所述取水器104可为一取水潜水泵。所述取水潜水泵的出水口外接有软管或可随取水潜水泵上下移动的硬管，以使取水潜水泵在被抬升或降下时都能正常取水，不会因上下位移而造成水路管线的破损而无法正常获取待测水样。所述取水器104亦可为一取水管，所述取水管连接至岸上取水自吸泵。

本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置100进一步包括安装在所述承载板103上的用于对所述取水器104上及承载板103上淤积的沉积物进行冲洗、清洁的冲洗管107。

本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置100进一步包括一安装在所述承载板103周圈的密封圈(图中未示意出)，组装完毕后，所述密封圈与所述壳体101的内侧壁相互紧密贴合以防止待测水体底部沉积物进入所述腔体105进而导致所述升降装置102无法正常实现升降功能。

在第一较佳实施例中，所述升降装置102为一伸缩气囊及可实现对所述伸缩气囊冲入和抽取气体的空气压缩机，该伸缩气囊设置有一腔体大小可变的气囊腔体1021及一与所述气囊腔体1021相互连通的进出气口1022。所述伸缩气囊为橡胶或塑料制成，以防止硬物或形状尖锐物进入而划破所述伸缩气囊造成漏气而无法实现升降功能。具体实施例中，所述伸缩气囊的气囊腔体壁为可伸缩折叠且内部为空腔的褶皱性结构，由进出气口1022向气囊腔体1021内冲入或抽出高压气体而实现对伸缩气囊的充气和抽取而实现上下升降以进一步抬升或降下安装在所述承载板103上的取水器104。所述冲洗管107用于冲洗、清淤的高压气体由向所述伸缩气囊提供气体的空气压缩机供应。

请参阅图3，本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置100第一较佳实施例处于取水状态时的示意图，所述升降装置102为伸缩气囊及空气压缩机，因所述空气压缩机抽气后所述伸缩气囊收缩，所述取水器104及承载板103高度下降，形成一个蓄水池，蓄水池的水将所述取水器104完全淹没，并确保取水器104正常取水的需要。

请参阅图4，本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置100第一较佳实施例处于清淤状态时的示意图，所述空气压缩机向所述伸缩气囊充气后以使取水器104及承载板103高度上升，高度控制到所述承载板103与河道底部齐平时停止，同时由所述空气压缩机对所述冲洗管107打入高压气体进行冲洗，同时借助河道的水流将淤积在所述取水器104上及承载板103上沉积物冲走，以保证沉积物不堆积，避免影响下一次的正常取水。

第二较佳实施例与第一较佳实施基本结构大体相同，其区别主要在于所述升降装置102及向所述冲洗管107提供高压气体的空气压缩机，具体地，在第二较佳实施例中，所述升降装置102由一动力供给装置(图中未图示)及一由动力供给装置而实现上下升降的连杆升降结构(图中未图示)组成。具体实施实例中，所述动力供给装置为步进电机，所述连杆升降结构通过步进电机的带动而实现升降功能。所述冲洗管冲洗、清洁用的高压气体由一外设的空气压缩机(图中未图示)供给。

本发明之二的一种水质在线监测设备采用本发明之一的一种用于水质在线监测的浅水取水装置100，该水质在线监测设备进一步包括有一控制模块及一水位采集模块。

本发明之三的一种水质在线监测设备取水及清淤方法，适用于低水位状况下的取水和清淤作业，其包括：

步骤s1：获取待测水体的水位观测值n；

步骤s2：由所述控制模块判断观测值n与预设值m之间的大小关系；

若观测值n大于预设值m，则控制模块控制进入高水位取水控制模式并返回步骤s1；

若观测值n小于预设值m，则所述水质在线监测设备的控制模块控制所述升降装置102向下运动s并同时带动安装在所述承载板103上的取水器104向下运动s；

步骤s3：所述控制模块控制所述取水器104进行取水作业；

步骤s4：自取水作业完成时间t后，所述水质在线监测设备的控制模块控制所述升降装置102向上运动s并同时带动安装在所述承载板103上的取水器104向上运动s；

步骤s5：所述控制模块控制空气压缩机向冲洗管内充入高压空气并由冲洗管喷射的气流清洗所述取水器104进行清淤，完成清淤动作后返回步骤s1。

所述步骤s1中获取待测水体的水位观测值n由水位采集模块实时采集。

综上所述，本发明提供的一种用于水质在线监测的浅水取水装置100及设备具有结构简单置可通过内部结构抬升与降下取水器104；通过降下动作，在装置内部形成蓄水池以达到取水功能，通过提升动作，使取水器104高于河道底部，再通过高压气体与水流组合对取水器104及承载板103进行冲洗、清淤；同时利用该装置按时按量取到足量被测水才可保证水质在线监测系统的正常检测与运行，取水及清淤方法简便易行，易于实现。

以上所述的技术方案仅为本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置100、设备及其取水清淤方法的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。任何在本发明一种用于水质在线监测的浅水取水装置100、设备及其取水清淤方法的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。