随机式河底污水、淤泥监控分析系统及方法与流程

本发明涉及水质监测领域，具体涉及一种随机式河底污水、淤泥监控分析系统及方法。

背景技术：

现状的工业废水、生活污水在经过处理后，大多直接排放到河里，利用河流中的水的流动性，达到一种搬运的效果。但是一条河流总会存在流速缓慢的区域或者形成湖泊，因此排放到河流中的一些物质就会在河流流速缓慢的区域或者湖泊处沉淀形成富营养化的淤泥，水体自然分解的能力是有限的，这些富营养化的淤泥会严重破坏该水域的生态环境，威胁周边区域饮用水安全。

因此，就出现了水质监测，在现有技术中，水质监测主要是通过人工方式进行的，由工作人员对被监测水体进行采样，再由现场仪器对被监测水体进行数据分析。这样的方式存在监测周期长，不能实时监测，对突发事件很难及时发现。基于这样的情况，市面上就出现了一些远程水质监控系统，主要是将监测水质的传感器安装在靠近水面的位置，对水体进行定点、实时监测。这样的方式存在的问题主要有两点，一是这样的监控系统主要监测的是水面附近的水质，一些污染物质会沉淀在河底，这就有监测结果不准确的问题；二是由于是定点监测，存在采样数据单一的问题。

技术实现要素：

本发明针对现有的水质监测系统存在监测结果不准确、采样数据单一的技术问题，提供了一种随机式河底污水、淤泥监控分析系统及方法。

本发明提供的基础方案为：随机式河底污水、淤泥监控分析系统，包括：

自行走终端，自行走终端上设有配重腔，配重腔与外界联通，配重腔内设有簧片，配重腔内与簧片相对的位置嵌设有电磁铁；

监测模块，监测模块包括ph传感器、cod检测端以及重金属浓度检测传感器，ph传感器、cod检测端以及重金属浓度检测传感器均固定在自行走终端的外表面；

浮球终端，浮球终端内设有密封腔，密封腔内设有定位模块、电源模块、gprs模块以及微控制器，ph传感器、cod检测端以及重金属浓度检测传感器与微控制器之间设有数据线，浮球终端与自行走终端之间设有连接部，定位模块、gprs模块均与微控制器连接，电源模块为定位模块、gprs模块、微控制器、电磁铁以及监测模块供电，微控制器控制电磁铁的工作状态。

本发明的工作原理及优点在于：自行走终端的配重腔内可加入石块、水泥块等重物，簧片将重物卡在配重腔内，当需要让重物与自行走终端脱离时，电磁铁工作，将簧片吸附，重物不被簧片卡住，重物与自行走终端脱离。

在工作时，根据自行走终端的密度调节重物的大小，让自行走终端既能够沉入水底，而又不会陷入淤泥中，即让自行走终端在加装重物后，自行走终端与重物的平均密度略大约水的密度即可。监测模块包括ph传感器、cod检测端以及重金属浓度检测传感器，ph传感器、cod检测端以及重金属浓度检测传感器均固定在自行走终端的外表面，在自行走终端位于水底时，能够及时监测水底附近的污染物（或者说有机物）的状态，监测水底附近的水质。由于较多的污染物在河流流速缓慢的水域会逐渐沉降。因此，直接监测河底附近的水质，能够非常准确预测河底生态系统的变化。

现有技术主要监测水面水质，水面的污染物浓度会明显低于河底的浓度，因此存在一定的滞后性，本方案能够提前监测到河流的污染情况，提醒工作人员提前做出反应。

浮球终端和自行走终端相连接，当河面无风的情况下，浮球终端和自行走终端会随着水流的缓慢作用而缓慢的移动；在河面有风的情况下，浮球终端受到风力的影响会拖着自行走终端移动。自行走终端在移动的过程中，对不同位置的水质进行监测，使得工作人员可以或者更多采样点（或者说监测点）的水质信息，与现有技术只能或者一个采样点的信息相比，数据更加全面。

浮球终端内的定位模块能够将定位信息通过gprs模块反馈给工作人员，方便回收。微控制器能够在工作人员发送回收命令时，控制电磁铁工作，让自行走终端与重物分离，这样浮球终端和自行走终端的载重低了，其运动速度就会加快，工作人员可以根据定位模块反馈的运动轨迹，提前到合适的地点将其回收。定位模块直接定位的精度较低，移动定位时的精度较高，工作人员合理的预测，能够提高回收的效率。

本发明随机式河底污水、淤泥监控分析系统，通过对水流和水面风力的合理利用，将搭载有监测模块的自行走模块在河底随机移动，或者河底附近更为准确的水质信息，让水质监测的结果更加准确。自行走终端在移动的过程中提升了采样点（监测点）的数量，让采样（监测数据）更加全面。

进一步，所述浮球终端的外表面上还设有水轮电动发电机，水轮电动发电机可为电源模块供电，水轮电动发电机也可受电源模块驱动。水轮电动发电机，是电动发电机安装了水轮，电动发电机是一种既能够发电，也能够受电力驱动的电机。这样的设计可以利用水流的的动力，让为电源模块补充电力，并且在回收时，也能够提供为浮球终端提供动力，方便回收。

进一步，还包括备用电源，备用电源仅为gprs模块和定位模块供电。这样的设计是为了避免在电源模块没有电的时候，工作人员也能够对本系统进行定位，以便能够正常回收。

进一步，所述自行走终端的材料密度小于水的密度。这样的设计是为了让自行走终端在与重物脱离后，能够浮在水面上，方便回收。

进一步，所述连接部为波纹软管，浮球终端和自行走终端之间的数据线位于波纹软管内。这样的设计能够对数据线进行保护。

进一步，所述配重腔与外界的联通口位于自行走终端的底部。这样的设计是为了方便重物脱离。

随机式河底污水、淤泥监控分析方法，包括如下步骤：

监测步骤：在自行走终端上装载重物，然后将自行走终端沉入河底，监测河底附近的水质情况；

移动步骤：让自行走终端和浮球终端随着水流和风力的共同作用，随机移动到下一个点，再次监测河底附近的水质情况；

反馈步骤：将水质的监测结果通过gprs模块反馈给工作人员；

回收步骤：卸除自行走终端上的重物，通过定位模块预测自行走终端和浮球终端的运动轨迹，然后寻找到自行走终端和浮球终端，将其回收。

本方法，通过对水流和水面风力的合理利用，将搭载有监测模块的自行走模块在河底随机移动，或者河底附近更为准确的水质信息，让水质监测的结果更加准确。自行走终端在移动的过程中提升了采样点（监测点）的数量，让采样（监测数据）更加全面。

附图说明

图1是本发明随机式河底污水、淤泥监控分析系统实施例的结构示意图；

图2是本发明随机式河底污水、淤泥监控分析系统实施例的框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：自行走终端10、配重腔11、簧片12、电磁铁13、监测模块20、浮球终端30。

实施例1

随机式河底污水、淤泥监控分析方法，包括如下步骤：

监测步骤：在自行走终端10上装载重物，然后将自行走终端10沉入河底，监测河底附近的水质情况；

移动步骤：让自行走终端10和浮球终端30随着水流和风力的共同作用，随机移动到下一个点，再次监测河底附近的水质情况；

反馈步骤：将水质的监测结果通过gprs模块反馈给工作人员；

回收步骤：卸除自行走终端10上的重物，通过定位模块预测自行走终端10和浮球终端30的运动轨迹，达到合理地点将自行走终端10和浮球终端30回收。

具体使用时，通过对水流和水面风力的合理利用，将搭载有监测模块20的自行走模块在河底随机移动，或者河底附近更为准确的水质信息，让水质监测的结果更加准确。自行走终端10在移动的过程中提升了采样点（监测点）的数量，让采样（监测数据）更加全面。

为实现上述方法，还公开了一种随机式河底污水、淤泥监控分析系统（如图1所示），包括：

自行走终端10，自行走终端10上设有配重腔11，配重腔11与外界联通，配重腔11内设有簧片12，配重腔11内与簧片12相对的位置嵌设有电磁铁13；所述自行走终端10的材料密度小于水的密度，因此自行走终端10的材料选用的是工程塑料，重物的话可以采用的石头或者水泥块。所述配重腔11与外界的联通口位于自行走终端10的底部。这样的设计是为了方便重物脱离。

监测模块20，监测模块20包括ph传感器、cod检测端以及重金属浓度检测传感器，ph传感器、cod检测端以及重金属浓度检测传感器均固定在自行走终端10的外表面；

浮球终端30，浮球终端30内设有密封腔，浮球终端30的材质可选用塑胶或者塑料的，在本发明中选用的是两个半球，通过螺纹和胶水密封固定在一起，在需要拆开时，对其连接处进行加热，使得胶水软化，从而进行分离。

密封腔内设有定位模块（采用现有的gps模块可实现定位功能）、电源模块（采用蓄电池即可）、gprs模块以及微控制器（可采用单片机控制功能），ph传感器、cod检测端以及重金属浓度检测传感器与微控制器之间设有数据线，浮球终端30与自行走终端10之间设有波纹软管，数据线穿过波纹软管，定位模块、gprs模块均与微控制器连接，电源模块为定位模块、gprs模块、微控制器、电磁铁13以及监测模块20供电，微控制器控制电磁铁13的工作状态。

实施例2

与实施例1中的系统相比，不同之处仅在于，所述浮球终端30的外表面上还设有水轮电动发电机，水轮电动发电机可为电源模块供电，水轮电动发电机也可受电源模块驱动。水轮电动发电机，是电动发电机安装了水轮，电动发电机是一种既能够发电，也能够受电力驱动的电机。这样的设计可以利用水流的的动力，让为电源模块补充电力，并且在回收时，也能够提供为浮球终端30提供动力，方便回收。

实施例3

与实施例1中的系统相比，不同之处仅在于，还包括备用电源，备用电源仅为gprs模块和定位模块供电。这样的设计是为了避免在电源模块没有电的时候，工作人员也能够对本系统进行定位，以便能够正常回收。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。