一种河流水质水下在线监测装置的制作方法

本发明涉及河流水质监测技术领域，具体为一种河流水质水下在线监测装置。

背景技术

水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水及各种各样的工业排水等。主要监测项目可分为两大类：一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浊度、ph值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生化需氧量等；另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。为客观的评价江河和海洋水质的状况，除上述监测项目外，有时需进行流速和流量的测定。

传统的水质监测是人工对水源进行取样然后把取样的水源利用专门的监测装置进行监测，这种方式不仅费时费力，而且监测效果不好，现有的在线水质监测装置大多是把水质监测仪的探头固定在湖底，这种方式监测面积有限，需要安装多组探头才能监测全面，提高监测成本，而且维护麻烦，不利于广泛的推广和普及。

根据专利号201721821108.2，本实用新型公开了一种基于无线网络水质监测用的在线监测装置，包括船体，所述船体的内部设有船舱，且船舱的底部中间部位固定安装有卷线器，所述卷线器的表面饶有端部连接有水质监测头的线缆，所述船舱内位于卷线器的一侧设有水质监测仪本体，所述船舱的前端通过密封轴承固定安装有转轴，所述转轴的底端伸出船体固定连接有用于船体行走变向的横板，所述船舱的后端固定安装有变频电机，且变频电机的输出轴通过密封轴承贯穿船体固定连接有螺旋桨本体。该装置结构设计简单合理，操作方便，便于调节，监测范围广，在线监测效果好，减少监测成本，便于维护，安全稳定，适用范围广，有利于推广和普及。但是其船舱行动的方向是通过横板进行控制，使船舱换向时受到的转向力有限，不能有效对船舱的方向进行控制，而且船舱在浅水区停靠时，横板易与河底接触，影响船舱的正常行驶。为此，我们提出一种河流水质水下在线监测装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种河流水质水下在线监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种河流水质水下在线监测装置,包括浮筒和水质监测头，其特征在于：所述浮筒内部水平地固定有安装板，安装板把浮筒内的空间一分为二，安装板上方的空间为上部空腔，安装板下方的空间为下部空腔，所述安装板顶部的中间固定有控制装置，控制装置位于上部空腔内，所述控制装置电性连接水质监测头，所述水质监测头固定在浮筒底部的中间，所述浮筒上固定有驱动机构，所述驱动机构包括转向装置、伸缩装置和推进装置，所述转向装置固定在浮筒的顶部，且转向装置的输出端与伸缩装置连接，所述伸缩装置设有两个，且两个伸缩装置对称分布在浮筒内侧，所述推进装置设有两个，且两个推进装置分别固定在两个伸缩装置的输出端。所述浮筒的形状为圆柱体。

本发明还可以说是一种河道水质水下监测装置，优选地，所述转向装置包括换向电机、连接轴、支撑块、主动齿轮和传动齿条，所述换向电机固定在浮筒顶部的内壁上，且换向电机的输出轴穿过浮筒与连接轴的底端固定，所述连接轴的顶端与主动齿轮固定，所述主动齿轮的外侧啮合有两个相互平行的传动齿条，且两个传动齿条分别与两个从动齿轮啮合连接，从动齿轮与伸缩装置固定连接。

优选地，所述换向电机为伺服电机。

本发明还可以说是一种精准的河道水质监测设备，优选地，所述传动齿条远离主动齿轮的一侧设有支撑块，所述支撑块靠近传动齿条的一侧设有限位槽，所述传动齿条滑动连接在限位槽内，所述支撑块的底部与浮筒固定。

本发明还可以说是一种精准的河流水质水下监测装置，优选地，所述伸缩装置包括安装筒、固定板、从动齿轮、转轴、伸缩电机、伸缩筒、驱动块、支撑件和丝杠，所述安装筒垂直于安装板，所述安装筒的两端分别贯穿浮筒的顶部和安装板，且安装筒分别与浮筒的顶部和安装板活动连接，所述安装筒的外侧通过支撑件与安装板转动连接，所述转轴固定在安装筒的顶端，所述从动齿轮固定在转轴的顶端，且从动齿轮与转向装置的输出端连接，所述固定板固定在安装筒内侧的上部，所述伸缩电机固定在固定板的顶部，丝杠穿过固定板与伸缩电机的输出轴固定，所述丝杠的顶部通过轴承与固定板转动连接，所述驱动块的中部设有螺纹孔，且驱动块通过螺纹孔与丝杠螺纹连接，所述驱动块与伸缩筒的内壁固定，所述伸缩筒套接在安装筒的内侧，且与安装筒的内壁滑动配合，所述推进装置固定在伸缩筒的底端。

优选地，所述伸缩电机为伺服电机。

本发明还可以说是一种河流水质水下在线监测装置，优选地，所述所述浮筒底部与安装筒对应的位置设有开口，所述开口的上方设有方形管，所述方形管的两端分别与安装板和浮筒固定。

本发明还可以说是一种河流水质监测装置，优选地，所述伸缩筒的外侧对称固定有限位条，所述安装筒内侧设有与限位条相配合的滑槽，所述限位条滑动连接滑槽内。

本发明还可以说是一种精准的河道水质在线监测装置，优选地，所述丝杠的底部固定有限位板，所述限位板的直径小于伸缩筒的内径。

本发明还可以说是一种精准的河流水质水下在线监测设备，优选地，所述支撑件包括支撑筒和支撑轴承，所述支撑轴承的内圈固定套接在安装筒的外侧，且支撑轴承的外圈与支撑筒的内壁固定，所述支撑筒的底部与安装板固定。

本发明还可以说是一种高效的河道水质在线监测装置，优选地，所述推进装置包括推进筒、推进电机、支撑板、密封盖、固定杆和螺旋桨，所述推进筒的顶部与伸缩筒固定，所述支撑板位于推进筒内侧，且支撑板通过固定杆与推进筒的内壁固定，所述推进电机固定在支撑板上，且推进电机的输出端穿过支撑板与螺旋桨固定，所述密封盖位于推进电机的外侧，且密封盖与支撑板固定。

优选地，所述推进电机为伺服电机。

优选地，所述推进筒的两端分别固定有过滤网。

优选地，所述水质监测头的外侧设有防护罩，所述防护罩与浮筒的底部固定。

优选地，所述防护罩上设有孔洞。

优选地，所述安装板的底部连接有精准装置，精准装置包括充气气囊、气管、环形柱气囊、气缸，安装板的底部连接有气缸，气缸的输出端连接充气气囊的顶面，充气气囊的底面与浮筒的内底面相连，气缸和充气气囊位于下部空腔内，充气气囊与气管的一端连通，气管的另一端穿过浮筒的底部与环形柱气囊连通，环形柱气囊位于水质监测头与防护罩之间，环形柱气囊的内侧可与水质监测头紧贴，环形柱气囊的外侧可与防护罩紧贴。

优选地，所述精准装置还包括第一磁体和第二磁体，所述环形柱气囊的顶部连接有第一磁体，环形柱气囊的底部连接有第二磁体，气管的一端与充气气囊连通，气管另一端穿过浮筒的底部、第一磁体与环形柱气囊连通。

优选地，所述第一磁体和第二磁体为永磁铁，第一磁体与环形柱气囊相连的那面的磁极和第二磁体与环形柱气囊相连的那面的磁极是不同的。

优选地，所述控制装置包括蓄电池、gps模块、无线通讯模块和控制器，所述蓄电池分别与伸缩电机、换向电机、推进电机、气缸、gps模块、无线通讯模块、水质监测头和控制器电连接，所述控制器分别与蓄电池、伸缩电机、换向电机、推进电机、气缸、gps模块、无线通讯模块和水质监测头电连接。

优选地，所述第一磁体和第二磁体为电磁铁。

优选地，所述蓄电池分别与第一磁体和第二磁体电连接。

优选地，所述控制器分别与第一磁体和第二磁体电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明水质监测头在河道中移动时，通过转向装置可进行360度换向，水质监测的区域更加广泛，移动更加便利，而且通过伸缩装置在浅水区停靠时，推进装置可收缩到浮筒内部，防止推进装置底部与河底接触而造成搁浅，保证了水质监测工作的高效进行。

2、本发明推进筒的两端分别固定有过滤网，通过过滤网可防止河道中的杂质进入推进筒内，而对螺旋桨造成损坏，丝杠的底部固定有限位板，限位板的直径小于伸缩筒的内径，通过限位板可防止驱动块脱离丝杠。水质监测头的外侧设有防护罩，防护罩与浮筒的底部固定，通过防护罩可防止水体中的杂质对水质监测头造成污染。

3、本发明通过精准装置可提高水质监测数据的精准度。水质监测头与防护罩之间设有环形柱气囊，通过驱动气缸向下推压充气气囊，充气气囊内的气体会进入环形柱气囊。如果在河道中充气，在充气过程中环形柱气囊会排开水质监测头与防护罩之间的水，充满气的环形柱气囊会填满水质监测头与防护罩之间的空间，环形柱气囊的内侧会与水质监测头紧贴，环形柱气囊的外侧会与防护罩内侧紧贴，从而隔开水质监测头与河道中的水。这样当本发明在河道中向监测区域移动时是接触不到河道中的水，只有当本发明移动到了需要监测水质的区域，驱动气缸向上回缩让环形柱气囊中的气体回到充气气囊内，随着环形柱气囊的消气，河道中的水会进入防护罩内与水质监测头接触就可以监测水质了。这样水质监测头在河道中向监测区域移动时是接触不到河道中的水，只有到了水质监测区域才与河道中的水接触进行监测，这样监测的数据会比较精准。因为防护罩虽然可以阻隔一些杂质与水质监测头接触，但是水质监测头在向监测区域移动时一些微小的杂质还是会进入防护罩内污染水质监测头，从而影响水质监测数据的精准度。精准装置就可以避免微小的杂质污染水质监测头从而提高水质监测数据的精准度。

4、所述环形柱气囊的顶部连接有第一磁体，环形柱气囊的底部连接有第二磁体，第一磁体和第二磁体为永磁铁。第一磁体与环形柱气囊相连的那面的磁极和第二磁体与环形柱气囊相连的那面的磁极是不同的。这样设置当驱动气缸向下推压，充气气囊内的气体被压入环形柱气囊内时，相互吸引的第一磁体和第二磁体会慢慢分开，直到第一磁体和第二磁体失去相互的吸引力且环形柱气囊充满，从而隔开水质监测头与河道中的水。当驱动气缸向上回缩，环形柱气囊中的气体回到充气气囊内时，河道中的水会通过防护罩上的孔洞进入防护罩内，第一磁体和第二磁体的相对面会因为磁极不同产生相互吸引力，从而加快环形柱气囊中的气体回到充气气囊内的速度，河道中的水也能更快地通过防护罩上的孔洞进入防护罩内与水质监测头接触，从而提高水质监测的效率。

5、第一磁体和第二磁体为电磁铁。这样设置在驱动气缸向下推压前，通过对第一磁体和第二磁体断电，让第一磁体和第二磁体失去磁性，减小充气气囊内的气体被压入环形柱气囊内的阻力。当驱动气缸向上回缩，环形柱气囊中的气体回到充气气囊内时，河道中的水会通过防护罩上的孔洞进入防护罩内，通过对第一磁体和第二磁体通电，第一磁体和第二磁体的相对面会因为磁极不同产生相互吸引力，从而加快环形柱气囊中的气体回到充气气囊内的速度，河道中的水也能更快地通过防护罩上的孔洞进入防护罩内与水质监测头接触，从而提高水质监测的效率。

6、第一磁体和第二磁体为电磁铁。也可以通过改变电流的方向来控制磁极的方向，在对环形柱气囊充气时，通过改变电流的方向让第一磁体和第二磁体的相对面的磁极相同，第一磁体和第二磁体会产生相互的排斥力，这样有助于消减水的压力，加快充气速度，让环形柱气囊中的气体能尽快充满。在对环形柱气囊消气时，通过改变电流的方向让第一磁体和第二磁体的相对面的磁极相异，第一磁体和第二磁体会产生相互的吸引力，这样可以加快消气速度，从而提高水质监测的效率。

附图说明

图1为本发明实施例一的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一的整体顶部结构示意图；

图3为本发明实施例一的整体底部结构示意图；

图4为本发明实施例一的浮筒内部剖面图；

图5为本发明实施例二的局部结构示意图及图3中a区域放大图；

图6为本发明实施例二的局部结构示意图及为图3中b区域放大图；

图7为本发明实施例三的伸缩装置剖面图；

图8为本发明实施例三的局部结构示意图及图7中c区域放大图；

图9为本发明实施例三的局部结构示意图及图7中d区域放大图；

图10为本发明实施例四的推进装置局部剖面图；

图11为本发明实施例五的局部结构示意图及图7中e区域放大图；

图12为本发明实施例六的局部结构示意图；

图13为本发明实施例六的局部结构细节图；

图14为本发明实施例七的控制流程图；

图15为本发明实施例八、九的局部结构示意图。

图中：1-浮筒；2-安装板；3-控制装置；4-水质监测头；5-驱动机构；6-转向装置；7-伸缩装置；8-推进装置；9-安装筒；10-固定板；11-从动齿轮；12-转轴；13-伸缩电机；14-伸缩筒；15-驱动块；16-支撑件；17-丝杠；18-开口；19-方形管；20-限位条；21-滑槽；22-限位板；23-支撑筒；24-支撑轴承；25-换向电机；26-连接轴；27-支撑块；28-主动齿轮；29-传动齿条；30-限位槽；31-推进筒；32-推进电机；33-支撑板；34-密封盖；35-固定杆；36-螺旋桨；37-蓄电池；38-gps模块；39-无线通讯模块；40-控制器；41-过滤网；42-防护罩；43-精准装置；44-气管；45-环形柱气囊；46-第一磁体；47-第二磁体；48-上部空腔；49-下部空腔；50-气缸；51-充气气囊；52-孔洞。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种河流水质水下在线监测装置，包括浮筒1和水质监测头4，其特征在于：所述浮筒1内部水平地固定有安装板2，安装板2把浮筒1内的空间一分为二，安装板2上方的空间为上部空腔48，安装板2下方的空间为下部空腔49，所述安装板2顶部的中间固定有控制装置3，控制装置3位于上部空腔48内，所述控制装置3电性连接水质监测头4，所述水质监测头固定在浮筒1底部的中间，所述浮筒1上固定有驱动机构5，所述驱动机构5包括转向装置6、伸缩装置7和推进装置8，所述转向装置6固定在浮筒1的顶部，且转向装置6的输出端与伸缩装置7连接，所述伸缩装置7设有两个，且两个伸缩装置7对称分布在浮筒1内侧，所述推进装置8设有两个，且两个推进装置8分别固定在两个伸缩装置7的输出端。所述浮筒1的形状为圆柱体。

实施例二请参阅图4-6，所述转向装置6包括换向电机25、连接轴26、支撑块27、主动齿轮28和传动齿条29，所述换向电机25固定在浮筒1顶部的内壁上，且换向电机25的输出轴穿过浮筒1与连接轴26的底端固定，所述连接轴26的顶端与主动齿轮28固定，所述主动齿轮28的外侧啮合有两个相互平行的传动齿条29，且两个传动齿条29分别与两个从动齿轮11啮合连接，从动齿轮11与伸缩装置7固定连接。传动齿条29的水平移动可带动从动齿轮11的旋转，从动齿轮11的底部通过转轴12与安装筒9固定，从而使从动齿轮11的旋转可对推进筒31的方向进行调整，进而实现了对浮筒1以及水质监测头4移动方向的调节。

所述传动齿条29远离主动齿轮28的一侧设有支撑块27，所述支撑块27靠近传动齿条29的一侧设有限位槽30，所述传动齿条29滑动连接在限位槽30内，所述支撑块27的底部与浮筒1固定。限位槽30对传动齿条29起到支撑作用，便于传动齿条29的移动，所述支撑块27的底部与浮筒11固定。

实施例三请参阅图7-9，所述伸缩装置7包括安装筒9、固定板10、从动齿轮11、转轴12、伸缩电机13、伸缩筒14、驱动块15、支撑件16和丝杠17，所述安装筒9垂直于安装板2，所述安装筒9的两端分别贯穿浮筒1的顶部和安装板2，且安装筒9分别与浮筒1的顶部和安装板2活动连接，所述安装筒9的外侧通过支撑件16与安装板2转动连接，所述转轴12固定在安装筒9的顶端，所述从动齿轮11固定在转轴12的顶端，且从动齿轮11与转向装置6的输出端连接，所述固定板10固定在安装筒9内侧的上部，所述伸缩电机13固定在固定板10的顶部，丝杠17穿过固定板10与伸缩电机13的输出轴固定，所述丝杠17的顶部通过轴承与固定板10转动连接，所述驱动块15的中部设有螺纹孔，且驱动块15通过螺纹孔与丝杠17螺纹连接，所述驱动块15与伸缩筒14的内壁固定，所述伸缩筒14套接在安装筒9的内侧，且与安装筒9的内壁滑动配合，所述推进装置8固定在伸缩筒14的底端。通过伸缩电机13输出轴的转动可带动丝杠17的旋转，丝杠17与驱动块15螺纹连接，使丝杠17的转动可带动驱动块15向上运动，从而带动伸缩筒14可伸缩到安装筒9内。

所述所述浮筒1底部与安装筒9对应的位置设有开口18，所述开口18的上方设有方形管19，所述方形管19的两端分别与安装板2和浮筒1固定。推进筒31可跟随伸缩筒14移动至方形管19内，实现了对推进筒31的收缩。伸缩筒14的外侧对称固定有限位条20，所述安装筒9内侧设有与限位条20相配合的滑槽21，所述限位条20滑动连接滑槽21内。所述丝杠17的底部固定有限位板22，所述限位板22的直径小于伸缩筒14的内径。通过限位板22可防止驱动块15脱离丝杠17。所述支撑件16包括支撑筒23和支撑轴承24，所述支撑轴承24的内圈固定套接在安装筒9的外侧，且支撑轴承24的外圈与支撑筒23的内壁固定，所述支撑筒23的底部与安装板2固定。通过支撑筒23和支撑轴承24对安装筒9起到支撑作用的同时，也使安装筒9可相对于安装板2转动。

实施例四请参阅图10，所述推进装置8包括推进筒31、推进电机32、支撑板33、密封盖34、固定杆35和螺旋桨36，所述推进筒31的顶部与伸缩筒14固定，所述支撑板33位于推进筒31内侧，且支撑板33通过固定杆35与推进筒31的内壁固定，支撑板33与推进筒31内壁之间存在间隙，便于水体的流动，所述推进电机32固定在支撑板33上，且推进电机32的输出端穿过支撑板33与螺旋桨36固定，所述密封盖34位于推进电机32的外侧，且密封盖34与支撑板33固定，密封盖34可对推进电机32起到密封作用，防止水体进入推进电机32内，通过推进电机32输出轴的旋转可带动螺旋桨36的转动，螺旋桨36转动时在推进筒31内产生负压，使河道中的水体持续进入推进筒31内，从而使推进筒31在压强差的作用下进行移动，进而实现了浮筒1以及水质监测头4的移动。

所述推进筒31的两端分别固定有过滤网41，通过过滤网41可防止河道中的杂质进入推进筒31内，而对螺旋桨36造成损坏。

实施例五请参阅图11，所述水质监测头4的外侧设有防护罩42，所述防护罩42与浮筒1的底部固定，所述防护罩42上设有孔洞52。通过防护罩42可防止水体中的杂质对水质监测头4造成污染。

实施例六请参阅图12-13，所述安装板2的底部连接有精准装置43，精准装置43包括充气气囊51、气管44、环形柱气囊45、气缸50，安装板2的底部连接有气缸50，气缸50的输出端连接充气气囊51的顶面，充气气囊51的底面与浮筒1的内底面相连，气缸50和充气气囊51位于下部空腔49内，充气气囊51与气管44的一端连通，气管44的另一端穿过浮筒1的底部与环形柱气囊45连通，环形柱气囊45位于水质监测头4与防护罩42之间，环形柱气囊45的内侧可与水质监测头4紧贴，环形柱气囊45的外侧可与防护罩42紧贴。

实施例七请参阅图14，所述控制装置3包括蓄电池37、gps模块38、无线通讯模块39和控制器40，所述蓄电池37分别与伸缩电机13、换向电机25、推进电机32、气缸50、gps模块38、无线通讯模块39、水质监测头4和控制器40电连接，所述控制器40分别与蓄电池37、伸缩电机13、换向电机25、推进电机32、气缸50、gps模块38、无线通讯模块39和水质监测头4电连接，蓄电池37可对耗电部件提供电能，所述控制器40可以为80c51单片机，所述控制器40能够通过无线通讯模块39将水质监测头4监测到的水质数据以及通过gps模块38获取的浮筒1的位置数据发送到远程服务器以便管理人员进行监控，并且在监测的数据异常时在远程服务器端能够发出警报或者警告。所述gps模块38采用现有技术，此处不再详述。所述无线通讯模块39可以采用gprs模块，所述gprs模块也采用现有技术，此处不再详述。

实施例八请参阅图15，所述精准装置43还包括第一磁体46和第二磁体47，所述环形柱气囊45的顶部连接有第一磁体46，环形柱气囊45的底部连接有第二磁体47，气管44的一端与充气气囊51连通，气管44另一端穿过浮筒1的底部、第一磁体46与环形柱气囊45连通。

所述第一磁体46和第二磁体47为永磁铁，第一磁体46与环形柱气囊45相连的那面的磁极和第二磁体47与环形柱气囊45相连的那面的磁极是不同的。

实施例九请参阅图15，所述第一磁体46和第二磁体47为电磁铁。所述蓄电池37分别与第一磁体46和第二磁体47电连接。所述控制器40分别与第一磁体46和第二磁体47电连接。由控制器40控制第一磁体46和第二磁体47通、断电，或改变电流的方向。

工作原理：

1、本发明水质监测头4在河道中移动时，通过转向装置6可进行0度换向，水质监测的区域更加广泛，移动更加便利，而且通过伸缩装置7在浅水区停靠时，推进装置8可收缩到浮筒1内部，防止推进装置8底部与河底接触而造成搁浅，保证了水质监测工作的高效进行。

2、本发明推进筒31的两端分别固定有过滤网41，通过过滤网41可防止河道中的杂质进入推进筒31内，而对螺旋桨36造成损坏，丝杠17的底部固定有限位板22，限位板22的直径小于伸缩筒14的内径，通过限位板22可防止驱动块15脱离丝杠17。水质监测头的外侧设有防护罩42，防护罩42与浮筒1的底部固定，通过防护罩42可防止水体中的杂质对水质监测头4造成污染。

3、本发明通过精准装置43可提高水质测量的精准度。水质监测头与防护罩42之间设有环形柱气囊45，通过驱动气缸50向下推压充气气囊51，充气气囊51内的气体会进入环形柱气囊45。如果在河道中充气，在充气过程中环形柱气囊45会排开水质监测头与防护罩42之间的水，充满气的环形柱气囊45会填满水质监测头与防护罩42之间的空间，环形柱气囊45的内侧会与水质监测头紧贴，环形柱气囊45的外侧会与防护罩42内侧紧贴，从而隔开水质监测头与河道中的水。这样当本发明在河道中向监测区域移动时是接触不到河道中的水，只有当本发明移动到了需要监测水质的区域，驱动气缸50向上回缩让环形柱气囊45中的气体回到充气气囊51内，随着环形柱气囊45的消气，河道中的水会进入防护罩42内与水质监测头接触就可以监测水质了。这样水质监测头在河道中向监测区域移动时是接触不到河道中的水，只有到了水质监测区域才与河道中的水接触进行监测，这样监测的数据会比较精准。因为防护罩42虽然可以阻隔一些杂质与水质监测头接触，但是水质监测头在移动时一些微小的杂质还是会进入防护罩42内污染水质监测头4，从而影响水质监测数据的精准度。精准装置43就可以避免微小的杂质污染水质监测头从而提高水质监测数据的精准度。

4、所述环形柱气囊45的顶部连接有第一磁体46，环形柱气囊45的底部连接有第二磁体47，第一磁体46和第二磁体47为永磁铁。第一磁体46与环形柱气囊45相连的那面的磁极和第二磁体47与环形柱气囊45相连的那面的磁极是不同的。这样设置当驱动气缸50向下推压，充气气囊51内的气体被压入环形柱气囊45内时，相互吸引的第一磁体46和第二磁体47会慢慢分开，直到第一磁体46和第二磁体47失去相互的吸引力且环形柱气囊45充满，从而隔开水质监测头与河道中的水。当驱动气缸50向上回缩，环形柱气囊45中的气体回到充气气囊51内时，河道中的水会通过防护罩42上的孔洞52进入防护罩42内，第一磁体46和第二磁体47的相对面会因为磁极不同产生相互吸引力，从而加快环形柱气囊45中的气体回到充气气囊51内的速度，河道中的水也能更快地通过防护罩42上的孔洞52进入防护罩42内与水质监测头接触，从而提高水质监测的效率。

5、第一磁体46和第二磁体47为电磁铁。这样设置在驱动气缸50向下推压前，通过对第一磁体46和第二磁体47断电，让第一磁体46和第二磁体47失去磁性，减小充气气囊51内的气体被压入环形柱气囊45内的阻力。当驱动气缸50向上回缩，环形柱气囊45中的气体回到充气气囊51内时，河道中的水会通过防护罩42上的孔洞52进入防护罩42内，通过对第一磁体46和第二磁体47通电，第一磁体46和第二磁体47的相对面会因为磁极不同产生相互吸引力，从而加快环形柱气囊45中的气体回到充气气囊51内的速度，河道中的水也能更快地通过防护罩42上的孔洞52进入防护罩42内与水质监测头接触，从而提高水质监测的效率。

6、第一磁体46和第二磁体47为电磁铁。也可以通过改变电流的方向来控制磁极的方向，在对环形柱气囊45充气时，通过改变电流的方向让第一磁体46和第二磁体47的相对面的磁极相同，第一磁体46和第二磁体47会产生相互的排斥力，这样有助于消减水的压力，加快充气速度，让环形柱气囊45中的气体能尽快充满。在对环形柱气囊45消气时，通过改变电流的方向让第一磁体46和第二磁体47的相对面的磁极相异，第一磁体46和第二磁体47会产生相互的吸引力，这样可以加快消气速度，从而提高水质监测的效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。