一种智能化水质监测系统的制作方法

1.本发明涉及水质监测设备技术领域，尤其是涉及一种智能化水质监测系统。


背景技术：

2.在将来很长一段时间内，高性价比的水域监测设备的市场需求是非常大的， 因此，开发一种功能多样化且性价比较高的智能化水域监测设备是十分必要的。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：本发明提供一种智能化水质监测系统，能 够对水域自动监测。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
5.一种智能化水质监测系统，包括动力装置和主体部分；
6.所述动力装置设置于所述主体部分的尾部；
7.所述动力装置由多个推动桨叶组件构成；
8.多个所述推动桨叶组件可沿所述主体部分的轴线方向伸缩运动；
9.所述主体部分的内部设置有检测水箱、控制模块和多个检测传感器；
10.所述检测水箱通过管道与所述主体部分的外部相连；
11.多个所述检测传感器的主体设置于所述检测水箱的外部；
12.所述检测传感器的探头端设置于所述检测水箱的内部；
13.所述控制模块设置于所述主体部分的内部且与所述多个所述检测传感器电 连接。
14.本发明的有益效果在于：本发明提供的一种智能化水质监测系统，包括动 力装置和主体部分；所述动力装置设置于所述主体部分的尾部；所述动力装置 由多个推动桨叶组件构成；多个所述推动桨叶组件可沿所述主体部分的轴线方 向伸缩运动。传统的设备采用螺旋桨作为动力组件推动前进，会产生大量的气 泡和造成紊流，对水质监测中的溶氧、浊度等参数造成影响，检测精度低；而 本系统的动力装置采用仿生的方式利用作用力与反作用力推动本系统前进，降 低了气泡和紊流的产生，提高了检测的精度。所述主体部分的内部设置有检测 水箱、控制模块和多个检测传感器；所述检测水箱通过管道与所述主体部分的 外部相连；多个所述检测传感器的主体设置于所述检测水箱的外部；所述检测 传感器的探头端设置于所述检测水箱的内部；所述控制模块设置于所述主体部 分的内部且与所述多个所述检测传感器电连接。利用检测传感器检测进入检测 水箱内的水质，在由控制模块实时对数据进行处理和传送，达到自动监测的效 果。
附图说明
15.图1所示为本发明的实施例一种智能化水质监测系统的第一结构图；
16.图2所示为本发明的实施例一种智能化水质监测系统的侧视图；
17.图3所示为本发明的实施例一种智能化水质监测系统的第一内部结构图；
18.图4所示为本发明的实施例一种智能化水质监测系统的第二内部结构图；
19.图5所示为本发明的实施例一种智能化水质监测系统的内部结构俯视图；
20.图6所示为本发明的实施例一种智能化水质监测系统的水样采集装置内部 结构图；
21.图7所示为图1中a的局部放大图；
22.图8所示为图3中b的局部放大图；
23.图9所示为图3中c的局部放大图；
24.图10所示为图4中d的局部放大图；
25.图11所示为图5的e-e向视图；
26.标号说明：
27.1、动力装置；2、主体部分；3、检测水箱；4、控制模块；5、检测传感器； 6、压载舱；7、推杆活塞；8、油缸；9、水泵；10、第一端口；11、电磁水阀； 12、支架；13、第一舵机；14、第二舵机；15、连杆；16、桨叶；17、图传单 元；18、激光避障单元；19、控制舵机；20、平衡舵；21、活塞；22、收集管； 23、限位组件；24、驱动电机；25、挡块；26、弹簧。
具体实施方式
28.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并 配合附图予以说明。
29.请参照图1以及图11，一种智能化水质监测系统，包括动力装置和主体部 分；
30.所述动力装置设置于所述主体部分的尾部；
31.所述动力装置由多个推动桨叶组件构成；
32.多个所述推动桨叶组件可沿所述主体部分的轴线方向伸缩运动；
33.所述主体部分的内部设置有检测水箱、控制模块和多个检测传感器；
34.所述检测水箱通过管道与所述主体部分的外部相连；
35.多个所述检测传感器的主体设置于所述检测水箱的外部；
36.所述检测传感器的探头端设置于所述检测水箱的内部；
37.所述控制模块设置于所述主体部分的内部且与所述多个所述检测传感器电 连接。
38.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种智能化水质 监测系统，包括动力装置和主体部分；所述动力装置设置于所述主体部分的尾 部；所述动力装置由多个推动桨叶组件构成；多个所述推动桨叶组件可沿所述 主体部分的轴线方向伸缩运动。传统的设备采用螺旋桨作为动力组件推动前进， 会产生大量的气泡和造成紊流，对水质监测中的溶氧、浊度等参数造成影响， 检测精度低；而本系统的动力装置采用仿生的方式利用作用力与反作用力推动 本系统前进，降低了气泡和紊流的产生，提高了检测的精度。所述主体部分的 内部设置有检测水箱、控制模块和多个检测传感器；所述检测水箱通过管道与 所述主体部分的外部相连；多个所述检测传感器的主体设置于所述检测水箱的 外部；所述检测传感器的探头端设置于所述检测水箱的内部；所述控制模块设 置于所述主体部分的内部且与所述多个所述检测传感器电连接。利用检测传感 器检测进入检测水箱
内的水质，在由控制模块实时对数据进行处理和传送，达 到自动监测的效果。
39.进一步地，还包括水泵；
40.所述水泵具有抽水和排水功能；
41.所述水泵设置于所述主体部分的内部，并且与所述控制模块电连接；
42.所述水泵上设有第一端口和第二端口；
43.所述水泵上的所述第一端口与所述检测水箱内部相连；
44.所述水泵上的所述第二端口与所述主体部分的外部相连。
45.由上述描述可知，利用水泵实现对检测水箱进行输送水样和排出水样的功 能，在控制模块的控制下就能够随时对本系统所到达的水域进行水质检测，检 测完成后再将检测水箱内的水样排出，满足了自助和智能的要求。
46.进一步地，还包括电磁水阀；
47.所述电磁水阀设置于所述第二端口上，并且与所述控制模块电连接。
48.由上述描述可知，只有当水泵要进行抽水或排水作业时，电磁水阀在控制 模块的控制下会较前时刻打开，使得第二端口与外界水域相通；当水泵未工作 时，电磁水阀在控制模块的控制下会关闭，使得第二端口与外界水域阻隔，避 免水域对水泵的影响，提高设备的使用寿命。
49.进一步地，还包括驱动装置和多个水样采集装置；
50.多个所述水样采集装置间隔设置于所述主体部分的壳体上的安装槽内；
51.所述水样采集装置包括活塞和收集管；
52.所述收集管固定安装于所述主体部分的壳体上的安装槽内；
53.所述收集管的两端都设有开口；
54.所述收集管的一端开口与所述主体部分的外部连接；
55.所述收集管的另一端开口套设于所述活塞的头部，且所述活塞的头部的外 径与所述收集管的内径适配；
56.所述收集管的另一端开口处设有防止所述活塞的头部脱离出的限位组件；
57.所述驱动装置设置于所述主体部分的内部用于驱动所述活塞沿所述收集管 的轴线方向运动。
58.由上述描述可知，当经过检测水箱内部的检测传感器检测水样有异常时， 水样采集装置就能对该水域进行水样采集，便于后续实验室工作人员进行详细 的分析检测。利用注射器的工作原理进行水样采集，操作简单，且结构可靠； 其中还设置了限位组件，能够很好的避免因为水压的问题而造成活塞从收集管 内脱离出。
59.进一步地，所述驱动装置包括驱动电机、挡块和多个弹簧；
60.所述弹簧套设于所述活塞上；
61.所述弹簧一端抵设于所述活塞的尾部；
62.所述弹簧的另一端抵设于所述收集管的另一端开口处；
63.所述弹簧的弹性行程小于所述收集管的长度；
64.所述驱动电机固定设置于所述主体部分的内部；
65.所述驱动电机的输出轴与所述挡块的转动中心固定连接；
66.所述挡块的工作端面与所述活塞的尾部抵触连接；
67.所述驱动电机为步进电机，且与所述控制模块电连接。
68.由上述描述可知，当控制模块接收到水样采集的指令后，控制驱动电机工 作，挡块在驱动电机的驱动下旋转一定角度，为活塞从收集管内退移让位，由 于活塞的尾部和收集管间设有弹簧，活塞在弹簧弹力的驱动下，又由于没有挡 块阻挡，活塞向远离收集管的方向运动，从而实现采集水样。当进入到其他水 域也需要进行水样采集时，挡块继续旋转一定角度，为下一个活塞让位，便可 继续采集水样并且收集在不同的收集管内。其中，驱动电机采用步进电机，只 要对驱动电机实现步的控制即可实现挡块每次旋转相同的角度，控制更加的便 捷。
69.进一步地，所述收集管螺接于所述主体部分的壳体上的安装槽内。
70.由上述描述可知，收集管与主体部分的壳体螺纹连接一方面有较好的防水 性；另一方拆卸也方便。
71.进一步地，还包括gps定位模块；
72.所述gps定位模块集成于所述控制模块上；
73.当所述水样采集装置采集水样时，所述gps定位模块配合记录采样的位置 信息。
74.由上述描述可知，gps定位模块能够很好的为本系统提供位置信息；而且 需要对采集的水样编码位置提更位置信息，这才能对多个水样采集的位置准确 记录。
75.进一步地，所述动力装置还包括支架；
76.所述支架与所述主体部分的尾部可拆卸连接；
77.所述支架内部设有电池组件用以为本系统供电；
78.多个所述推动桨叶组件间隔绕设于所述支架的外部；
79.所述推动桨叶组件包括第一舵机、第二舵机、连杆和桨叶；
80.所述第一舵机的主体固定设置于所述支架上；
81.所述第一舵机的输出端与所述连杆的一端固定连接；
82.所述第二舵机的主体固定设置于所述连杆的另一端；
83.所述第二舵机的输出端与所述桨叶的一端固定连接；
84.所述第一舵机和所述第二舵机分别与所述控制模块电连接。
85.由上述描述可知，动力装置采用仿生水母的姿态，能够为本系统提供强大 的动力。其中，将电池组件设置于主体部分的尾部支架内，其目的就是平衡本 系统整体的重心，避免头重尾轻。
86.进一步地，还包括远程控制系统、图传单元和激光避障单元；
87.所述远程控制系统集成于所述控制模块上；
88.所述图传单元设置于所述主体部分的头部，并且与所述控制模块电连接；
89.所述主体部分的头部采用透明的材质制成；
90.所述激光避障单元设置于所述主体部分的外部，并且与所述控制模块电连 接。
91.由上述描述可知，远程控制系统配合图传单元能够实施对本系统进行远程 操作。激光避障系统能够主动帮助本系统躲避障碍物，避免发生碰撞。
92.进一步地，还包括姿态保持系统；
93.所述姿态保持系统用以控制所述主体部分在水中的姿态；
94.所述姿态保持系统包括两个控制舵机和两个平衡舵；
95.两个所述控制舵机左右对称设置于所述主体部分的内部，并与所述控制模 块电连接；
96.两个所述平衡舵的固定轴分别与不同的两个所述控制舵的输出端固定连 接；
97.两个所述平衡舵的舵面设置于所述主体部分的外部。
98.由上述描述可知，姿态保持系统能够为本系统保持良好的工作姿态，避免 倾斜或者在水中失去平衡。姿态保持系统也可以为本系统调整行进方向或升降。
99.请参照图1至图11，本发明的实施例一为：
100.一种智能化水质监测系统，包括动力装置1和主体部分2；
101.动力装置1设置于主体部分2的尾部；
102.动力装置1由多个推动桨叶16组件构成；
103.多个推动桨叶16组件可沿主体部分2的轴线方向伸缩运动；
104.主体部分2的内部设置有检测水箱3、控制模块4和多个检测传感器5；
105.检测水箱3通过管道与主体部分2的外部相连；
106.多个检测传感器5的主体设置于检测水箱3的外部；
107.检测传感器5的探头端设置于检测水箱3的内部；
108.控制模块4设置于主体部分2的内部且与多个检测传感器5电连接。
109.具体的，检测传感器5可根据每次检测水质指标的不同进行相应的更换。
110.优选的，本装置沉浮采用推杆活塞7将压载舱6内的水排出；
111.具体的，请参照图11，主体部分2的内部设置有压载舱6，设有进出水口。 当需要下沉时，推杆活塞7在油缸8的带动下后移，主体部分2外部的水进入 到压载舱6内，从而实现下沉；当需要上浮时，推杆活塞7在油缸8的带动下 前移，将压载舱6内的水压出，从而实现上浮。
112.请参照图3、图4、图5和图11，具体的，还包括水泵9；
113.水泵9具有抽水和排水功能；
114.水泵9设置于主体部分2的内部，并且与控制模块4电连接；
115.水泵9上设有第一端口10和第二端口；
116.水泵9上的第一端口10与检测水箱3内部相连；
117.水泵9上的第二端口与主体部分2的外部相连。
118.具体的，水泵9采用自吸式水泵9，使用简单机构轻巧，便于安装进主体部 分2的内部。具体的，自吸式水泵9通过电机的正反转来实现抽排水功能。
119.请参照图2，具体的，还包括电磁水阀11；
120.电磁水阀11设置于第二端口上，并且与控制模块4电连接。
121.请参照图1、图2、图3和图9，具体的，动力装置1还包括支架12；
122.支架12与主体部分2的尾部可拆卸连接；
123.支架12内部设有电池组件用以为本系统供电；
124.多个推动桨叶16组件间隔绕设于支架12的外部；
125.推动桨叶16组件包括第一舵机13、第二舵机14、连杆15和桨叶16；
126.第一舵机13的主体固定设置于支架12上；
127.第一舵机13的输出端与连杆15的一端固定连接；
128.第二舵机14的主体固定设置于连杆15的另一端；
129.第二舵机14的输出端与桨叶16的一端固定连接；
130.第一舵机13和第二舵机14分别与控制模块4电连接。
131.优选的，第一舵机13和第二舵机14采用大扭力金属齿舵机，能够适应高 强度的逆变负载；
132.优选的，桨叶16的端口的末端设有阻尼口，能够更好的实现在水中滑行的 动作，提高划水效率。
133.请参照图2、图3和图11，具体的，还包括远程控制系统、图传单元17和 激光避障单元18；
134.远程控制系统集成于控制模块4上；
135.图传单元17设置于主体部分2的头部，并且与控制模块4电连接；
136.主体部分2的头部采用透明的材质制成；
137.激光避障单元18设置于主体部分2的外部，并且与控制模块4电连接。
138.具体的，远程控制系统可根据实际使用需求采用5g通信、无线蓝牙通信或 者wlan通信等来实现远程操控。控制模块4的具体软硬件设备属于现有常用 的技术，故在此不过多赘述。
139.优选的，图传单元17采用具有红外成像功能的摄像头，水下光线差，红外 成像能够更好的观察水下的情况。
140.具体的，激光避障单元18亦可更换成超声波雷达避障，具体的避障原理属 于现有的较为成熟的技术，故在此不再赘述。
141.请参照图1、图2、图3、图4和图10，具体的，还包括姿态保持系统；
142.姿态保持系统用以控制主体部分2在水中的姿态；
143.姿态保持系统包括两个控制舵机19和两个平衡舵20；
144.两个控制舵机19左右对称设置于主体部分2的内部，并与控制模块4电连 接；
145.两个平衡舵20的固定轴分别与不同的两个控制舵的输出端固定连接；
146.两个平衡舵20的舵面设置于主体部分2的外部。
147.优选的，还设有陀螺仪，陀螺仪集成于控制模块4上，使本系统保持在水 平姿态上。陀螺仪将姿态信息反馈于控制模块4，控制模块4处理信息后发出指 令调控控制舵机19做出相应动作。
148.请参照图1至图8和图10至图11，本发明的实施例二为：本实施例在实施 例一的基础上还包括驱动装置和多个水样采集装置；
149.多个水样采集装置间隔设置于主体部分2的壳体上的安装槽内；
150.水样采集装置包括活塞21和收集管22；
151.收集管22固定安装于主体部分2的壳体上的安装槽内；
152.收集管22的两端都设有开口；
153.收集管22的一端开口与主体部分2的外部连接；
154.收集管22的另一端开口套设于活塞21的头部，且活塞21的头部的外径与 收集管22的内径适配；
155.收集管22的另一端开口处设有防止活塞21的头部脱离出的限位组件23；
156.驱动装置设置于主体部分2的内部用于驱动活塞21沿收集管22的轴线方 向运动。
157.优选的，水样采集装置与主体部分2的轴线呈一定夹角，且水样采集装置 朝向主体部分2的尾部，使得本系统更据有流线型，减小行进阻力；
158.优选的，水样采集装置具体为三个，一片水域采集三个水样已经足够具有 代表性，过多会造成浪费负载，过少会造成采样不全面。
159.优选的，活塞21的头部采用密封性能好的橡胶制成，橡胶头部设有环槽， 能够起到更好的密封作用。
160.请参照图6、图8、图10和图11，具体的，驱动装置包括驱动电机24、挡 块25和多个弹簧26；
161.弹簧26套设于活塞21上；
162.弹簧26一端抵设于活塞21的尾部；
163.弹簧26的另一端抵设于收集管22的另一端开口处；
164.弹簧26的弹性行程小于收集管22的长度；
165.驱动电机24固定设置于主体部分2的内部；
166.驱动电机24的输出轴与挡块25的转动中心固定连接；
167.挡块25的工作端面与活塞21的尾部抵触连接；
168.驱动电机24为步进电机，且与控制模块4电连接。
169.具体的，驱动电机24的步幅控制在每次动作只能让一个活塞21动作，即 一个收集管22采集水样。
170.请参照图6，具体的，收集管22螺接于主体部分2的壳体上的安装槽内。
171.优选的，收集管22与主体部分2的壳体采用管螺纹进行连接，管螺纹具有 较好的密封性，该螺纹旋合后，利用本身的变形就可以保证连接的紧密性，不 需要任何填料，密封简单。
172.具体的，还包括gps定位模块；
173.gps定位模块集成于控制模块4上；
174.当水样采集装置采集水样时，gps定位模块配合记录采样的位置信息。
175.具体的，gps定位模块与控制模块4的配合属于较为成熟的现有技术，故 在此不再做过多的赘述。
176.综上所述，本发明提供的一种智能化水质监测系统，包括动力装置和主体 部分；所述动力装置设置于所述主体部分的尾部；所述动力装置由多个推动桨 叶组件构成；多个所述推动桨叶组件可沿所述主体部分的轴线方向伸缩运动。 传统的设备采用螺旋桨作为动力组件推动前进，会产生大量的气泡和造成紊流， 对水质监测中的溶氧、浊度等参数造成影响，检测精度低；而本系统的动力装 置采用仿生的方式利用作用力与反作用力推动本系统前进，降低了气泡和紊流 的产生，提高了检测的精度。所述主体部分的内部设置有检测水箱、控制模块 和多个检测传感器；所述检测水箱通过管道与所述主体部分的外部相连；多个 所述检测传感器的主体设置于所述检测水箱的外部；所述检测传感器的探头端 设置于所述检测水箱的内部；所述控制模块设置于所述主体部分的内部且与所 述多个所述检测传感器电连接。利用检测传感器检测进入检测水箱内的水质， 在由控制模块实时对数据进行处理和传送，达到自动监测的效果。进一步的， 本系统还设置了水样采集装置，当
经过检测水箱内部的检测传感器检测水样有 异常时，水样采集装置就能对该水域进行水样采集。具体的，当控制模块接收 到水样采集的指令后，控制驱动电机工作，挡块在驱动电机的驱动下旋转一定 角度，为活塞从收集管内退移让位，由于活塞的尾部和收集管间设有弹簧，活 塞在弹簧弹力的驱动下，又由于没有挡块阻挡，活塞向远离收集管的方向运动， 从而实现采集水样。
177.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术 领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。