一种底泥厚度变化在线监测装置的制作方法

本实用新型涉及水质环境监测领域，特别涉及一种底泥厚度变化在线监测装置。

背景技术：

在治理湖泊和河道水体污染过程中或监测底泥沉积厚度时，通常需要在线检测底泥的厚度变化，目前尚无具备类似功能的在线自动检测底泥厚度变化的仪器。

现有技术中，机械式或压感式底泥厚度测量装置只能半自动的测量底泥厚度，无法自动测量也无法改造成在线监测装置，系统集成度差。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种底泥厚度变化在线监测装置，实现无人值守全自动监测，还可以自动清洗探头，减少人工维护操作量。

本实用新型的技术方案：

一种底泥厚度变化在线监测装置，包括支撑结构、控制组件以及超声波探头组件，

所述支撑结构插入到湖泊或河流的底部，在支撑结构上安装控制组件和超声波探头组件；

所述控制组件安装在支撑结构上并高出水面；

所述控制组件与超声波探头组件相连接，超声波探头组件安装在水面以下用以向底泥表面发射超声波，并接收底泥表面发射回来的超声波，控制组件用以接收超声波探头组件采集的底泥变化信息并传输到监测中心计算机。

所述控制组件包括用以防止水进入的密闭机箱，在密闭机箱内安装有电源装置以及与电源装置相连接的控制主板，所述密闭机箱的外侧分别安装有太阳能电池板和通信天线，所述太阳能电池板与电源装置相连接用以将太阳能转换成电能并存储到电源装置，所述通信天线与控制主板相连接，用以实现控制组件与监测中心计算机通信连接。

所述超声波探头组件包括超声反射面、超声波发射探头以及超声波接收探头，所述超声波发射探头向底泥表面发射超声波，超声反射面将底泥反射回的超声波反射到超声波接收探头，所述超声波发射探头以及超声波接收探头通过探头支架固定安装在超声反射面的下方并通过电缆连接到控制组件。

所述超声反射面为抛物面状，在抛物面状超声反射面的顶点处安装有用以对超声反射面进行清洗的超声振子，所述超声振子通过电缆连接到控制组件。

所述支撑结构包括支撑杆，所述支撑杆的底部设置有用以将支撑结构插入到底泥下方的硬质地表的插入端，在支撑杆的中部套接有能够沿支撑杆上下移动的活动连接端，活动连接端通过横杆与固定连接端相连接，固定连接端上安装有方便电缆穿过的电缆连通管。

所述电缆连通管的上端与控制组件的下方密封连接，所述电缆连通管的下端与超声波探头组件密封连接，从而防止水与电缆相接触。

所述插入端设置成方便插入硬质地表的锥形。

所述活动连接端与支撑杆通过螺纹连接或者通过销钉连接，使得活动连接端沿支撑杆上下调节确保控制组件高出水面。

所述控制主板包括处理器芯片，所述处理器芯片采用ARM或STM8或PIC或AVR或STC51或C8051F或LPC系列单片机。

所述超声波探头组件发射的声波频率为40kHz～500kHz。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过超声波探头组件可以在线监测超声波探头组件到底泥之间的距离变化，用以间接、在线监测底泥厚度的变化数据，并可以将在线监测数据通过通信天线传输到监测中心计算机，通过监测中心计算机实现无人值守全自动监测，超声振子还可以自动清洗探头，减少人工维护操作量。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型支撑结构示意图；

图3为本实用新型控制组件示意图；

图4为本实用新型超声波探头组件示意图。

图中标号分别表示，1-支撑结构，2-控制组件，3-超声波探头组件，10-支撑杆，11-插入端，12-活动连接端，13-横杆，14-固定连接端，15-电缆连通管，20-密闭机箱，21-电源装置，22-控制主板，23-太阳能电池板，24-通信天线，25-连接体，30-超声反射面，31-探头支架，32-超声波发射探头，33-超声波接收探头，34-超声振子，35-电缆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：

一种底泥厚度变化在线监测装置，包括支撑结构1、控制组件2以及超声波探头组件3，

所述支撑结构1插入到湖泊或河流的底部，在支撑结构1上安装控制组件2和超声波探头组件3；

所述控制组件2安装在支撑结构1上并高出水面；

所述控制组件2与超声波探头组件3相连接，超声波探头组件3安装在水面以下用以向底泥表面发射超声波，并接收底泥表面发射回来的超声波，控制组件2用以接收超声波探头组件3采集的底泥变化信息并传输到监测中心计算机。

请参阅图3，所述控制组件2包括用以防止水进入的密闭机箱20，在密闭机箱20内安装有电源装置21以及与电源装置21相连接的控制主板22，所述密闭机箱20的外侧分别安装有太阳能电池板23和通信天线24，所述太阳能电池板23与电源装置21相连接用以将太阳能转换成电能并存储到电源装置21，所述通信天线24与控制主板22相连接，用以实现控制组件2与监测中心计算机通信连接。密闭机箱20的下端设置连接体25，方便电缆35从密闭机箱20穿出到电缆连通管15内。为了能够更好的接收到太阳光照，太阳能电池板23设置成倾斜45度，使得整个太阳能电池板23能够较长时间的接受太阳光照，从而产生更多的电能。电源装置21采用可充电锂电池，电源装置21给控制主板22和超声波探头组件3进行供电。

请参阅图4，所述超声波探头组件3包括超声反射面30、超声波发射探头32以及超声波接收探头33，所述超声波发射探头32向底泥表面发射超声波，超声反射面30将底泥反射回的超声波反射到超声波接收探头33，所述超声波发射探头32以及超声波接收探头33通过探头支架31固定安装在超声反射面30的下方并通过电缆35连接到控制组件2。

所述超声反射面30为抛物面状，在抛物面状超声反射面30的顶点处安装有用以对超声反射面30进行清洗的超声振子34，所述超声振子34通过电缆35连接到控制组件2。

请参阅图2，所述支撑结构1包括支撑杆10，所述支撑杆10的底部设置有用以将支撑结构1插入到底泥下方的硬质地表的插入端11，在支撑杆10的中部套接有能够沿支撑杆10上下移动的活动连接端12，活动连接端12通过横杆13与固定连接端14相连接，固定连接端14上安装有方便电缆35穿过的电缆连通管15。

所述电缆连通管15的上端与控制组件2的下方密封连接，所述电缆连通管15的下端与超声波探头组件3密封连接，从而防止水与电缆35相接触。

所述插入端11设置成方便插入硬质地表的锥形。

所述活动连接端12与支撑杆10通过螺纹连接或者通过销钉连接，使得活动连接端12沿支撑杆10上下调节确保控制组件2高出水面。

所述控制主板22包括处理器芯片，所述处理器芯片采用ARM或STM8或PIC或AVR或STC51或C8051F或LPC系列单片机。

所述处理器芯片上分别设置电源管理端口、通信管理端口以及控制端口，电源管理端口用以实现控制主板22与电源装置21连接，通信管理端口实现控制主板22与监测中心计算机的通信连接，控制端口实现控制主板22对超声波发射探头32、超声波接收探头33以及超声振子34的控制。

所述超声波探头组件3发射的声波频率为40kHz～500kHz。

测量时，控制组件控制超声波发射探头发出短暂的超声脉冲，超声波在水中往下传播至底泥表面后，发生反射，反射回的超声波由水底往上传播，碰到超声反射面后再次发生反射。在结构上，接收探头通过三辐固定支架正好安装于抛物面放射面的焦点处，由超声发射面反射的超声波全部向接收探头汇集。控制组件测量出，发射超声波至接收到超声波的时间间隔，再根据超声波在水中的传播速度，即可计算出探头到底泥表面的距离。

探头安装在水中后，难免会有水中的污物沉积在探头和超声反射面的表面，控制系统每隔一段时间使清洗超声振子工作一次，清洗超声振子功率较大，可带动整个探头组件一起做高频振动，可达到清洗的效果。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。