一种低能耗岸基水质自动监测系统的制作方法

本实用新型属于环境监测领域，特别是涉及一种低能耗岸基水质自动监测系统。

背景技术：

近年来，随着人们环境保护意识的增强，人们普遍越来越重视对水环境的保护。在水环境质量监测领域，通过将水质自动监测系统建设与生态景观建设相结合，能够降低水质自动监测系统的建设成本和运营成本。

在水环境监测领域，对河流、湖泊、水库、近岸海域等地表水体进行监测时，往往采用固定的岸基水质自动监测系统。岸基水质自动监测系统通常由采配水单元、预处理单元、分析单元、控制单元及数据传输单元等部分组成。在执行长期的水质监测任务时，以自吸泵或潜水泵为主要动力部件的采配水单元需要消耗较大电能，因此传统岸基水质自动监测系统的供电方式通常选用市电。但是，对于远离市区的岸基水质自动监测系统，市电线路的铺设需要耗费大量的人力物力，建设成本高；而且岸基水质自动监测系统长期连续运行时，存在着能耗大、运营成本高的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，提出一种低能耗岸基水质自动监测系统，通过以水车取水的方式代替传统采配水单元，避免了采用自吸泵或潜水泵等高耗能部件，能够支持太阳能等清洁能源供电，能够减少市电线路铺设的建设成本，并能够降低长期连续运行耗电的运营成本。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种低能耗岸基水质自动监测系统，包括设置在集成机柜上的电源控制单元、水样监测单元以及与水样监测单元相连的水车采水单元，所述水样监测单元上分别设有进水管路、溢流管路以及排水管路；

所述电源控制单元包括设置在集成机柜顶部的太阳能光伏发电机构、控制模块、与所述控制模块相连的数据传输天线；

所述水样监测单元包括设置在集成机柜内下部的水样监测池以及设置在所述水样监测池顶盖上的水质传感器；

所述水车采水单元包括设置在岸基固定台上的水车支撑座、与水车支撑座连接的轴承、设置在轴承上的水车转轮、设置在所述水车转轮上的水车旋转副板和采水竹筒、设置在所述水车支撑座上部的水车集水箱，所述水车转轮设置在流动地表水体内，所述水车集水箱下部设有水车出水口，所述水车出水口与所述进水管路相连通。

优选地，所述控制模块设置在所述集成机柜内上部，所述控制模块至少包括plc控制器、继电器、接触器、触摸屏、物联网网关。

优选地，所述控制模块内的物联网网关通过数据传输天线与数据中心传输数据，所述控制模块采用触屏操作或无线远程操作。

优选地，所述轴承上设有水车转速传感器。

优选地，所述水车集水箱上部设有水车溢流管。

优选地，所述水质传感器的采集水样参数至少为温度、ph值、电导率、溶解氧、浊度、氨氮含量以及cod值参数中的一种。

优选地，所述进水管路包括与所述水样监测池下侧相连通的进水管道、设置在所述进水管道末端的进水电磁阀，所述排水管路包括与所述水样监测池底部相连通的出水管道以及设置在所述出水管道上的出水电磁阀，所述溢流管路包括两端分别与所述水样监测池上部、所述出水管道相连通的所述溢流管道，所述溢流管道与所述出水管道的连通处位于所述出水电磁阀的下游侧。

优选地，所述进水管道与出水管道为橡胶软管、pvc或ppr管材。

优选地，所述采水竹筒倾斜均匀设置或双侧对称设置在所述水车转轮的外沿上。

基于上述技术方案，本实用新型的优点是：

(1)本实用新型的低能耗岸基水质自动监测系统将岸基水质自动监测系统建设与生态景观建设相结合，使水景观功能与水环境质量监测功能一体化，使投资建设的社会环境效益最大化。

(2)避免了采用自吸泵或潜水泵等高耗能部件，能够支持太阳能等清洁能源供电，能够减少市电线路铺设的建设成本。

(3)电能主要由太阳能等清洁能源提供，能够降低运营成本。

(4)通过水车旋转状态信息合理安排水质自动监测任务，进一步降低枯水期的运营成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为低能耗岸基水质自动监测系统示意图；

图2为水车采水单元结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种低能耗岸基水质自动监测系统，如图1、图2所示，其中示出了本实用新型的一种优选实施方式。具体地，所述低能耗岸基水质自动监测系统包括设置在集成机柜2上的电源控制单元、水样监测单元以及与水样监测单元相连的水车采水单元，所述水样监测单元上分别设有进水管路、溢流管路以及排水管路；

所述电源控制单元包括设置在集成机柜2顶部的太阳能光伏发电机构1、控制模块3、与所述控制模块3相连的数据传输天线4；

所述水样监测单元包括设置在集成机柜2内下部的水样监测池8以及设置在所述水样监测池8顶盖上的水质传感器7；

所述水车采水单元包括设置在岸基固定台12上的水车支撑座14、与水车支撑座14连接的轴承17、设置在轴承17上的水车转轮16、设置在所述水车转轮16上的水车旋转副板15和采水竹筒21、设置在所述水车支撑座14上部的水车集水箱22，所述水车转轮16设置在流动地表水体13内，所述水车集水箱22下部设有水车出水口19，所述水车出水口19与所述进水管路相连通。

如图1所示，太阳能光伏发电机构1设置在集成机柜2顶部，控制模块3在集成机柜2内部最上方，控制模块3下部是水样监测池8，水样监测池8顶部安装水质传感器7，水样监测池8上连接分别设有进水管路、溢流管路以及排水管路。

优选地，所述控制模块3设置在所述集成机柜2内上部，所述控制模块3至少包括plc控制器、继电器、接触器、触摸屏、物联网网关，物联网网关连接的数据传输天线4装在集成机柜2外部侧面。所述控制模块3内的物联网网关通过数据传输天线4与数据中心传输数据，所述控制模块3采用触屏操作或无线远程操作。

集成机柜2内部控制模块3下方是水样监测池8，水样检测池8顶部开有安装水质传感器7的安装孔，水质传感器7安装在水样监测池8上方。水样监测池8底部呈漏斗形状，便于监测水样或杂质流出。如图1所示，所述进水管路包括与所述水样监测池8下侧相连通的进水管道5、设置在所述进水管道5末端的进水电磁阀6，所述排水管路包括与所述水样监测池8底部相连通的出水管道11以及设置在所述出水管道11上的出水电磁阀9，所述溢流管路包括两端分别与所述水样监测池8上部、所述出水管道11相连通的所述溢流管道10，所述溢流管道10与所述出水管道11的连通处位于所述出水电磁阀9的下游侧。

优选地，所述进水管道5与出水管道11为橡胶软管、pvc或ppr管材。优选地，所述水质传感器7的采集水样参数至少为温度、ph值、电导率、溶解氧、浊度、氨氮含量以及cod值参数中的一种。

如图1所示，水样监测池8的进水口开在右侧靠上方位置，接水车出水口19，水样监测池8的进水口低于水车出水口10位置，进水管路具有坡度，水样依靠重力流入水样监测池8。溢流管道10开在水样监测池8的左侧上部，下端连接在出水管道11的出水电磁阀9后端。出水管道11末端到达流动地表水体13，出水管道11具有坡度，水样依靠重力流回到流动地表水体13中。

水车采水单元固定在岸基固定台12上，水车支撑座14由木质或钢质结构制成，上端装有轴承17，水车转轮16安装在轴承座中。如图2所示，水车转轮16由木质或竹质等结构制成，中间轴连接辐条状支撑，外缘轮毂处装有水车旋转副板15，在水流的冲击作用下带动水车转动。水车转轮16中轴左侧装有一个水车转速传感器18，用于监测水车转轮16的旋转状态。水车支撑座14上部装有水车集水箱22，用于收集采水竹筒21采集的水样优选地，所述水车集水箱22上部设有水车溢流管20，下部开有水车出水口19。

优选地，所述采水竹筒21倾斜均匀设置或双侧对称设置在所述水车转轮16的外沿上。如图2所示，外缘轮毂外侧装有采水竹筒21，采水竹筒21为倾斜竹筒，用于采集水样并带至水车上部。轴承17采用工程用硬质轴承，可以选用硬质工程塑料、锡青铜或者铝青铜等系列轴承。

本实用新型的低能耗岸基水质自动监测系统的基本工作步骤如下：

(a)通过控制模块3内部的触摸屏或远程指令设定该低能耗岸基水质自动监测系统的监测时间计划，各个电磁阀的启闭时间、水质传感器7的监测周期等。

(b)当水车转轮16在流动地表水体13的冲击作用下，开始旋转，采水竹筒21将水样采集，随水车转轮16的旋转倒入到水车集水箱22中。水车转速传感器18实时监测水车转轮16的旋转状态，并将旋转情况传输至控制模块3，控制模块3根据监测时间计划和旋转状态信息开启进水电磁阀6和出水电磁阀9，水样沿进水管道5进入到水样监测池8中，润洗水样监测池8，随后关闭出水电磁阀9，水位到达溢流口位置，多余的水样从溢流管道流出。

(c)控制模块3执行水样水质监测指令，水质传感器7采集水质信息后，将数据传输到控制模块3中的plc，再由plc传输至物联网网关，并通过数据传输天线4上传至数据监控中心。

(d)当前水样的水质监测结束后，控制模块3关闭进水电磁阀6并开启出水电磁阀9，将水样监测池8中的水样排空，完成本次水样自动监测任务。

(e)低能耗岸基水质自动监测系统等待监测时间计划的下一次监测时间点，到达后重复执行(a)至(d)的监测流程。

本实用新型的低能耗岸基水质自动监测系统可用于公园景点处重点河流断面的水质自动监测。岸基水质监测系统可按照需求搭配监测探头，如水质传感器7可以为水质常规五参数监测探头(ph、浊度、溶解氧、电导率、水温)，可通过控制模块3上的触摸屏手动输入监测周期、各个电磁阀的启闭周期等，设置完成后，该水质自动监测系统就可以对该河流监测断面进行水质自动监测。监测完成后，由数据传输天线4将水质信息传输到数据监控中心。

本实用新型的低能耗岸基水质自动监测系统将岸基水质自动监测系统建设与生态景观建设相结合，使水景观功能与水环境质量监测功能一体化，使投资建设的社会环境效益最大化。本实用新型避免了采用自吸泵或潜水泵等高耗能部件，能够支持太阳能等清洁能源供电，能够减少市电线路铺设的建设成本，其电能主要由太阳能等清洁能源提供，能够降低运营成本。并且，本实用新型通过水车旋转状态信息合理安排水质自动监测任务，进一步降低枯水期的运营成本。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。