一种采水监测系统及控制方法与流程

本发明涉及水体环境监测用设备技术领域，更具体地，涉及一种采水监测系统及控制方法。

背景技术：

目前海洋、水文行业进行水体泥沙含量的测定都离不开采水器，海洋生物、化学、环境行业也是如此，通过现场采集水样，瓶装后运输回实验室进行分析。目前业内水样采集使用的主要是传统机械式采水器，这种采水器采水过程中主要存在如下问题：由于钢丝绳受海流拖拽作用使采水器发生水平漂移，而采集人员却仍根据绳缆的下放长度来估计采水器所处的水深，导致采集的水样并非是需要水深点处的水样。

因此，现有的传统机械式采水器采集的水样不能为环境监测或实验室分析提供精确的数据，不能满足监测需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采水监测系统，该系统能在精确的水深位置处采集水样，该采集水样能为环境监测或实验室分析提供精确的数据。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种采水监测系统，包括数据处理控制装置、要素监测装置、水压驱动装置及采水装置，水压驱动装置及采水装置均为多个且两者数量相同；要素监测装置与数据处理控制装置连接，用于实时采集水里的测量要素值并将该测量要素值传输至数据处理控制装置储存；数据处理控制装置用于对要素监测装置传输的测量要素值进行处理，且其内设置有每个采水装置关闭时的要素控制值；当要素监测装置采集的测量要素值与数据处理控制装置内设置的要素控制值相同时，数据处理控制装置向水压驱动装置发送指令以关闭对应的采水装置并储存该采水装置关闭的时间。

上述方案中，通过设置要素监测装置以实时采集水里的测量要素值，通过设置数据处理控制装置以对测量要素值进行处理并与每个采水装置关闭时的要素控制值进行对比，当测量要素值与要素控制值相同时，数据处理控制装置通过水压驱动装置关闭对应的采水装置，以完成该采水装置的采水工作。本发明一种采水监测系统，能在精确的水深位置处采集水样，采集的水样及数据处理控制装置内储存的信息能为环境监测或实验室分析提供精确的数据。

优选地，所述水压驱动装置包括水泵，所述采水装置包括采水瓶、上盖、下盖及机械开关；上盖及下盖分别通过机械开关与采水瓶的上端及下端连接；机械开关通过胶管与水泵的出水口连接。采水瓶采水之前，上盖及下盖均处于打开状态，水一直从采水瓶内部穿过，当要素监测装置采集的水中的测量要素值与数据处理控制装置内设置的某个采水装置关闭时的要素控制值相同时，数据处理控制装置向对应的水泵发送指令，水泵的出水口开始泵水，水压通过胶管传输到机械开关上，促使两个机械开关动作，使得上盖及下盖盖合在采水瓶的上端及下端，以完成一个采水瓶的水样采集，此时，采水瓶内的水样就是所需的水样；而且通过水泵的压力驱动上盖及下盖盖合的方式，相比于电磁构件的盖合方式，能提高采水瓶密封时的安全性与可靠性；实际应用中，能用一根橡皮筋将上盖与下盖连接起来，当水泵的水压作用到两个机械开关时，机械开关动作的同时橡皮筋能拉紧上盖与下盖，使上盖与下盖紧密盖合在采水瓶的上端及下端，完全阻止采水瓶内的水样与采水瓶外的水样进行交换，进而提高获取的水样的稳定度，以为环境监测或实验室分析提供更精确的数据。进一步优选地，所述水压驱动装置还包括单片机及继电器；所述单片机的接收端与输出端分别与数据处理控制装置及继电器连接，继电器与水泵连接。当要素监测装置采集的水中的测量要素值与数据处理控制装置内设置的某个采水装置关闭时的要素控制值相同时，数据处理控制装置向单片机发送指令，单片机控制继电器吸合以为水泵供电，使水泵的出水口开始泵水，使上盖及下盖通过水泵的水压盖合在采水瓶的上端及下端。

优选地，还包括参数输入装置，所述参数输入装置用于向数据处理控制装置输入每个采水装置关闭时的要素控制值。这样设置，当在不同的水域进行采水时，便于修改每个采水装置关闭时的要素控制值。进一步优选地，所述参数输入装置为电脑，所述要素监测装置为要素监测仪，要素监测仪为目前市场上水文、生物、环境及化学领域使用的监测设备。

优选地，还包括外框架，数据处理控制装置、要素监测装置、水压驱动装置及采水装置均固定在所述外框架内。外框架的设置不但便于数据处理控制装置、要素监测装置、水压驱动装置及采水装置的固定，而且便于采水人员下放该采水监测系统进行采水。进一步优选地，所有采水装置均匀分布在外框架内。这样设置使得外框架受力均衡，便于该采水监测系统能稳定地进行采水工作。

本发明的另一个目的在于提供一种采水监测系统的控制方法，包括如下步骤：

S1.设置每个采水装置关闭时的要素控制值；

S2.利用要素监测装置实时采集水里的测量要素值并将该测量要素值传输至数据处理控制装置储存；

S3.数据处理控制装置对测量要素值进行处理并与每个采水装置关闭时的要素控制值进行对比；当测量要素值与要素控制值一致时，数据处理控制装置通过水压驱动装置关闭对应的采水装置并储存该采水装置关闭的时间。

S4.重复步骤S2-S3，以完成剩余采水装置的采水。

本发明一种采水监测系统的控制方法，能在精确的水深位置处采集水样，采集好的水样及数据处理控制装置内储存的信息能为环境监测或实验室分析提供精确的数据。

优选地，步骤S1中的要素控制值为水的浊度、叶绿素度、营养盐度或深度。

优选地，步骤S3中数据处理控制装置对测量要素值进行滤波及平滑处理。通过滤波及平滑处理能排除误差，便于提高获取的测量要素值的精度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种采水监测系统，通过设置要素监测装置以实时采集水里的测量要素值，通过设置数据处理控制装置以对测量要素值进行处理并与每个采水装置关闭时的要素控制值进行对比，当测量要素值与要素控制值相同时，数据处理控制装置通过水压驱动装置关闭对应的采水装置，该采水监测系统，能在精确的水深位置处采集水样，采集的水样及数据处理控制装置内储存的信息能为环境监测或实验室分析提供精确的数据；通过利用水泵的水压作用到机械开关上，以使上盖及下盖盖合在采水瓶的上端及下端，相比于电磁构件的盖合方式，能提高采水瓶密封时的安全性和可靠性；通过利用像皮筋将上盖与下盖连接起来，当水泵的水压作用到两个机械开关时，机械开关动作的同时橡皮筋能拉紧上盖与下盖，使上盖与下盖紧密盖合在采水瓶的上端及下端，完全阻止采水瓶内的水样与采水瓶外的水样进行交换，进而提高获取的水样的稳定度，以为环境监测或实验室分析提供更精确的数据。

附图说明

图1为本实施例一种采水监测系统的平面示意图。

图2为本实施例一种采水监测系统的立体示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

本实施例一种采水监测系统的示意图如图1至图2所示，包括数据处理控制装置2、要素监测装置3、水压驱动装置4及采水装置5，水压驱动装置4及采水装置5均为多个且两者数量相同；要素监测装置3与数据处理控制装置2连接，用于实时采集水里的测量要素值并将该测量要素值传输至数据处理控制装置2储存；数据处理控制装置2用于对要素监测装置3传输的测量要素值进行处理，且其内设置有每个采水装置5关闭时的要素控制值；当要素监测装置3采集的测量要素值与数据处理控制装置2内设置的要素控制值相同时，数据处理控制装置2向水压驱动装置4发送指令以关闭对应的采水装置5并储存该采水装置5关闭的时间。数据处理控制装置2能唤醒要素监测装置3工作或使要素监测装置3进入休眠状态，要素监测装置3在唤醒状态下实时采集水里的测量要素值。

其中，要素控制值可以为水的浊度、叶绿素度、营养盐度或深度，本实施例中，要素控制值为水的深度；测量要素值包括水的浊度、叶绿素度、营养盐度、深度及各种其他要素等，所有的测量要素值均储存在数据处理控制装置2中，以为后续的环境监测或实验室分析提供数据。另外，采水装置5能在该采水监测系统下潜时或返回时进行采水，返回时采水会根据测量到的最大水深，从底到表依次采水，本实施例中在采水监测系统下潜时使用采水装置5进行采水。

其中，该采水检测系统还包括参数输入装置1，所述参数输入装置1用于向数据处理控制装置2输入每个采水装置5关闭时的要素控制值；这样设置，当在不同的水域进行采水时，便于修改每个采水装置5关闭时的要素控制值。本实施例中，所述参数输入装置1为电脑，所述要素监测装置3为要素监测仪；要素监测仪为目前市场上水文、生物、环境及化学领域使用的监测设备。

另外，该采水监测系统还包括外框架7，数据处理控制装置2、要素监测装置3、水压驱动装置4及采水装置5均固定在所述外框架7内。外框架7的设置不但便于数据处理控制装置2、要素监测装置3、水压驱动装置4及采水装置5的固定，而且便于采水人员下放该采水监测系统进行采水。本实施例中，所有采水装置5均匀分布在外框架7内。这样设置使得外框架7受力均衡，便于该采水监测系统能稳定地进行采水工作。

使用该采水监测系统进行采水工作时，在下水前利用参数输入装置1将每个采水装置5应该关闭时的水的深度通过无线方式输入到数据处理控制装置2内，并设置采水监测系统采水的方式为下潜时使用采水装置5进行采水，将该采水监测系统下放到水中，要素监测装置3实时采集水里的测量要素值并将该测量要素值传输至数据处理控制装置2的SD卡内储存，数据处理控制装置2对测量要素值进行处理后将测量要素值中的水的深度与其内储存的每个采水装置5应该关闭时的水的深度进行对比，当测量要素值中的水的深度与某个采水装置5应该关闭时的水的深度相同时，数据处理控制装置2则通过无线通讯模块8向水压驱动装置4发送指令，以关闭对应的采水装置5，与此同时，数据处理控制装置2储存该采水装置5关闭的时间，待一个采水装置5采水结束后，该采水检测系统继续下放以完成剩余采水装置5的采水；数据处理控制装置2内储存了水的浊度、叶绿素度、营养盐度、深度及各种离子的含量等数据，还储存了每个采水装置5关闭的时间。本发明一种采水监测系统，能在精确的水深位置处采集水样，且采集好的水样不会与外界的水进行交换，能为环境监测或实验室分析提供精确的数据。

其中，所述水压驱动装置4包括水泵43，所述采水装置5包括采水瓶51、上盖52、下盖53及机械开关；上盖52及下盖53分别通过机械开关与采水瓶51的上端及下端连接；机械开关通过胶管6与水泵43的出水口连接。采水瓶51采水之前，上盖52及下盖53均处于打开状态，水一直从采水瓶51内部穿过，当要素监测装置3采集的水中的测量要素值中的水的深度与数据处理控制装置2内设置的某个采水装置关闭时的水的深度相同时，数据处理控制装置2向对应的水泵43发送指令，水泵43的出水口开始泵水，水压通过胶管6传输到机械开关上，促使两个机械开关动作，使得上盖52及下盖53盖合在采水瓶51的上端及下端，以完成一个采水瓶51的水样采集，此时，采水瓶51内的水样就是所需的水样；而且通过水泵43的压力驱动上盖52及下盖53盖合的方式，相比于电磁构件的盖合方式，能提高采水瓶51密封时的安全性与可靠性；本实施例中，上盖52与下盖53之间用一根橡皮筋连接，当水泵43的水压作用到两个机械开关时，机械开关动作的同时橡皮筋能拉紧上盖52与下盖53，使上盖52与下盖53紧密盖合在采水瓶51的上端及下端，完全阻止采水瓶51内的水样与采水瓶51外的水样进行交换，进而提高获取的水样的稳定度，以为环境监测或实验室分析提供更精确的数据。

另外，所述水压驱动装置4还包括单片机41及继电器42；所述单片机41的接收端与输出端分别与数据处理控制装置2及继电器42连接，继电器42与水泵43连接。当要素监测装置3采集的水中的测量要素值中的水的深度与数据处理控制装置2内设置的某个采水装置关闭时的中的水的深度相同时，数据处理控制装置2向单片机41发送指令，单片机41控制继电器42吸合以为水泵43供电，使水泵43的出水口开始泵水，使上盖52及下盖53通过水泵43的水压盖合在采水瓶51的上端及下端。

本实施例还提供了一种采水监测系统的控制方法，包括如下步骤：

S1.设置每个采水装置5关闭时的要素控制值；

S2.利用要素监测装置3实时采集水里的测量要素值并将该测量要素值传输至数据处理控制装置2储存；

S3.数据处理控制装置2对测量要素值进行处理并与每个采水装置5关闭时的要素控制值进行对比；当测量要素值与要素控制值一致时，数据处理控制装置2通过水压驱动装置4关闭对应的采水装置5并储存该采水装置5关闭的时间。

S4.重复步骤S2-S3，以完成剩余采水装置5的采水。

本发明一种采水监测系统的控制方法，能在精确的水深位置处采集水样，采集好的水样及数据处理控制装置内储存的信息能为环境监测或实验室分析提供精确的数据。

其中，步骤S1中的要素控制值为水的浊度、叶绿素度、营养盐度或深度。本实施例中为水的深度。测量要素值包括水的浊度、叶绿素度、营养盐度、深度及各种其他要素等。

另外，步骤S3中数据处理控制装置2对测量要素值进行滤波及平滑处理。通过滤波及平滑处理能排除误差，便于提高获取的测量要素值的精度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。