一种用于海绵城市的在线水质监测系统的制作方法

本实用新型涉及工程技术领域，具体涉及一种用于海绵城市的在线水质监测系统。

背景技术：

随着城市化进程也不断加快，海绵城市作为新型可持续开发模式，增强了城市的水调节能力。但海绵城市也存在一些问题：在雨水滞留、蓄存过程中水质参数的变化容易引起微生物繁殖，造成水体黑臭、水质变差，因此对于水质参数的监测尤为重要。但我国水质监测仍是以手工监测为主，自动监测为辅，监测效率低；海绵城市中监测点分布不集中，不易与外部供电线路连接；户外在线监测设备在监测过程中，水域周边潮湿的环境容易造成仪器内部电路锈蚀、短路等现象，应严格控制设备所处环境湿度，保证其安全稳定运行；设备长时间与水样接触，水中油污、钙、镁离子等物质易在检测探头及管壁上形成附着物，需要定期人工清洗，耗时耗力。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种用于海绵城市的在线水质监测系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种用于海绵城市的在线水质监测系统，包括风光互补自供电系统、水质监测箱和监测中心，所述风光互补自供电系统由风光发电组件、蓄电池组、风光控制组成，所述水质监测箱由不锈钢制成，内部通过隔板分割为上、中、下三层；上层放置有若干变送器，顶部与侧壁分别固定有MCU和除湿装置，且侧壁上开设有一个天线过孔和一个除湿通道过孔；中层为传感器探头固定层，底部隔板上设有用于安装传感器探头的固定孔；下层为采样流路，用于水样的处理，进水口与海绵城市中调蓄设施连接；采样流路采用管道式采水方式，水样从水质监测箱左侧流入，右侧流出；进水口处安装通过管路连接的过滤网、取水泵、沉淀器和清洗泵，取水泵采集由过滤网粗过滤后的水样送入沉淀器，沉淀器的入水口处安装温度探头和浊度计探头，沉淀器出水口通过管路与采样泵前端相连，采样泵后端管壁设有三个采样孔，用于安装采样电极；采样泵和采样孔之间的管壁上装有抑垢装置，用于防止管壁及传感器探头结垢。

进一步地，所述过滤网为圆形，可转动安装在所述进水口内，通过转动电机与所述取水泵的上顶面相连，过滤网的中心位置与转动电机转动轴水平连接，利用过滤网转动避免垃圾堵塞入水口。

进一步地，所述采样流路中过滤网和管道均使用不锈钢材质，有效避免复杂水质引起生锈等现象。

进一步地，所述抑垢装置采用电磁抑垢装置或超声抑垢装置，主要是防止传感器探头上电极表面结垢而影响检测的准确性，同时预防管道内表面结垢影响排水性能。

进一步地，所述传感器探头与采样流路采用直插式密封连接，探头上的传感器电极端直接接触水样。

进一步地，所述上层内设有浊度计、溶氧仪、温度变送器、电导率测试仪、PH检测仪、 MCU以及除湿装置；所述MCU包括控制电路、信号调理模块、湿度传感器和无线传输模块，当箱体内部湿度高于设定值时控制电路将驱动除湿装置进行抽湿，除湿装置采用排水型除湿机，不产生额外热量；为避免无线信号被箱体屏蔽，无线传输模块采用外置天线，由天线过孔引出，信号传送至监测中心。

进一步地，所述下层侧壁上安装有若干试剂盒，用于存放碳酸钠和盐酸试剂。

本实用新型具有以下有益效果：

采用风光互补自供电系统，可在各个监测点之间自由规划供电网络，并且能适应复杂天气状况，供电的稳定性增强。可定期自动清洗采样装置，与传统监测方式相比节省更多的人力资源，并且设备使用周期延长，测量的实时性和准确性也得到提升。

附图说明

图1为本实用新型一种用于海绵城市的在线水质监测系统的水质检测箱结构示意图。

图2为本实用新型一种用于海绵城市的在线水质监测系统的水质检测箱中传感器探头安装示意图。

图3为本实用新型一种用于海绵城市的在线水质监测系统的原理框图。

图中：1-MCU；2-除湿装置；3-天线过孔；4-除湿通道；5-固定孔；6-采样孔；7-抑垢装置；8-采样泵；9-沉淀器；10-清洗泵；11-取水泵；12-过滤网；13-转动电机；14-试剂盒。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-图3所述，本实用新型实施例提供了一种用于海绵城市的在线水质监测系统，包括风光互补自供电系统、水质监测箱和监测中心，所述风光互补自供电系统为标准外购件，由风光发电组件、蓄电池组、风光控制组成，所述水质监测箱由不锈钢制成，内部通过隔板分割为上、中、下三层；上层放置有若干变送器，顶部与侧壁分别固定有MCU 1和除湿装置2，且侧壁上开设有一个天线过孔和一个除湿通道过孔；中层为传感器探头固定层，底部隔板上设有用于安装传感器探头的固定孔5；下层为采样流路，用于水样的处理，进水口与海绵城市中调蓄设施连接；采样流路采用管道式采水方式，水样从水质监测箱左侧流入，右侧流出；进水口处安装通过管路连接的过滤网12、取水泵11、沉淀器9和清洗泵10，取水泵采集由过滤网粗过滤后的水样送入沉淀器9，沉淀器的入水口处安装温度探头和浊度计探头，沉淀器出水口通过管路与采样泵8前端相连，采样泵8后端管壁设有三个采样孔6，用于安装采样电极；采样泵和采样孔之间的管壁上装有抑垢装置7，用于防止管壁及传感器探头结垢。所述过滤网为圆形，可转动安装在所述进水口内，通过转动电机13与所述取水泵11的上顶面相连，过滤网的中心位置与转动电机转动轴水平连接，利用过滤网转动避免垃圾堵塞入水口。所述采样流路中过滤网和管道均使用不锈钢材质，有效避免复杂水质引起生锈等现象；所述抑垢装置7采用电磁抑垢装置或超声抑垢装置，主要是防止传感器探头上电极表面结垢而影响检测的准确性，同时预防管道内表面结垢影响排水性能。所述传感器探头与采样流路采用直插式密封连接，探头上的传感器电极端直接接触水样。

所述风光互补供电系统使得监测点的规划更加自由，监测系统适应性与稳定性增强；所述水质监测箱中所有控制过程均由MCU完成，实现全自动采集、检测和清洗，检测频率为次 /1h，过程如下：首先取水泵11与转动电机13同时运作，将被测水体引入沉淀器9中，沉淀器9入口处放置的浊度计和温度计探头检测原始的水温及浊度，待沉淀器完成原水的处理后，采样泵8将沉淀器9上部清液引入采样管道中，管壁上的3个采样孔6嵌入固定在中层隔板上的传感器探头，水质参数经MCU的信号调理模块处理后，由无线传输模块送至监测中心。

为提高检测的精度、提高设备使用周期，采样流路中增设清洗泵10和抑垢装置7。一个检测周期内，检测完毕后首先将管道和沉淀器内的水样及沉淀物由排水口排出；然后清洗泵 10向采样流路中依次用碱洗液(碳酸钠稀释液)、清水、酸洗液(盐酸稀释液)和清水冲洗，碳酸钠和盐酸试剂存放在下层侧壁试剂盒14中，可定期向试剂盒内添加试剂。此过程可有效滤除流路中的油污、钙镁离子，其中第二次清水冲洗过程中启动抑垢装置，此处采用的是电磁抑垢的方式，进一步预防采样孔上的探头表面结垢。最后，设置一个无清洗装置和除垢装置的对照组，通过监测中心的物联网监测界面发现一段时间后对照组的监测数据与人工实时检测值存在差异，而增设清洗泵和抑垢装置的监测数据与人工实时检测值几乎一致。

所述上层内设有浊度计、溶氧仪、温度变送器、电导率测试仪、PH检测仪、MCU以及除湿装置；所述MCU包括控制电路、信号调理模块、湿度传感器和无线传输模块，当箱体内部湿度高于设定值时控制电路将驱动除湿装置进行抽湿，除湿装置采用排水型除湿机，不产生额外热量；为避免无线信号被箱体屏蔽，无线传输模块采用外置天线，由箱体侧面天线过孔引出，信号传送至监测中心。水质监测箱相对湿度应保持在30％以下，否则电子元器件容易损坏，为保持水质监测箱内部湿度稳定，MCU内部的SHT11湿度传感器实时监控箱体内部湿度，当湿度超标时MCU的控制电路自动开启除湿装置，降低箱体内部湿度。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。