地表水环境质量智慧监测的水样采样系统的制作方法

1.本发明涉及水质监测方法领域，具体涉及地表水环境质量智慧监测的水样采样系统。


背景技术：

2.地表水是陆地表面上动态水和静态水的总称，包括各种液态的和固态的水体，主要有河流、湖泊、沼泽、冰川、冰盖等。随着人类生活活动和工业活动等的发展，靠近人类的生活或工业活动区域的河流、湖泊极容易受到污染，地表水关系着人类饮用水的洁净度，所以，对地表水的水环境质量监测，非常重要。
3.水环境质量的监测通常是使用相关污染物质的传感器进行，以传感器检测污染物质的浓度，或者对目的地处的水样使用随身携带的容器进行临时采样后存储，在特定的实验室进行水质测定，然后根据监测或测定结果的浓度进行相应的示警，以提醒对水环境进行管理。
4.但是，目前地表水自动监测均为在一点处采集瞬时水样进行监测，由于部分河流或湖泊的水是处于快速流动的状态，水质情况不稳定，水中的污染物质分布不均匀，直接在污染点处使用传感器进行污染物浓度检测，或者使用随身携带的容器进行采样后测定，在一点处的瞬时水样有时不能准确、有效地反映水质真实状况，监测结果都会存在很大误差。


技术实现要素：

5.本发明意在提供一种地表水环境质量智慧监测的水样采样系统，采集混合水样用于自动监测，以解决一点处采样的水样不能准确、有效地反映水质真实情况，造成的监测结果误差的问题。
6.本方案中的地表水环境质量智慧监测的水样采样系统，包括后台处理器和位于监测点处的水质取样站；
7.还包括对水质取样站的水样进行监测的若干水质监测设备，所述水质监测设备与后台处理器无线通信连接，并向后台处理器传送监测数据；
8.所述水质取样站对监测点处的水样进行连续抽取存储并自动溢出多余的水样，所述水质取样站向水质监测设备分别输送水样进行水质分析得到监测数据。
9.本方案的有益效果是：
10.针对处于流动状态的水样，通过水质取样站连续地抽取水样存储，多余的水样自动溢出，能够在水质取样站内形成一个稳定的水质采样环境。再将水样输送至水质监测设备进行水质分析得到监测数据。在进行水质采样的稳定环境下进行连续的水质监测，用于监测水质的监测水样更均匀，提高水质情况的稳定性，减小监测误差，让水质监测结果更准确。
11.进一步，所述水质取样站包括抽水组件和储水箱，所述抽水组件向储水箱连续抽入水样，任一储水箱顶部固设有排水管。
12.有益效果是：通过设置若干储水箱，以及让储水箱连通，能够稳定地存储水样，以再准确取样水样进行检测，提高监测结果的准确性，以排水管进行多余水样的溢出排放，能够让储水箱内的水样与监测点一致。
13.进一步，所述抽水组件包括若干位于监测点水中的抽水泵，所述抽水泵以等间隔时长依次顺序启动，所述抽水泵通过管道与储水箱连通。
14.有益效果是：通过设置若干抽水泵进行等间隔的依次顺序工作，能够长时间连续地进行水样抽取，让储水箱内的水样与监测点保持一致，同时，水样监测系统中的水质情况稳定，让整体监测结果更准确。
15.进一步，所述抽水组件还包括时间控制器，所述时间控制器位于储水箱上，所述时间控制器对等间隔时长进行计时，并在计时结束时控制抽水泵启动或者停止。
16.有益效果是：通过自动对抽水泵进行启动或停止的控制，能够提高向储水箱内抽入水样的连续性。
17.进一步，所述储水箱通过原水管向水质监测设备输送水样进行水质检测，所述原水管位于储水箱的一端上设有第一采样器，所述原水管位于水质监测设备一端上设有第二采样器，所述第一采样器检测原水管入水端的进水水质信息，所述第二采样器用于检测原水管出水端的出水水质信息，所述后台处理器获取进水水质信息与出水水质信息判断是否相同，并判断原水管对水样是否造成污染。
18.有益效果是：通过对输送至水质监测设备水样的原水管两端的水质信息进行检测，判断输送水样前后的水质是否相同，从而判断水质是否受到原水管的污染，从而排除额外设备的干扰，提高水质监测设备监测结果的准确性。
19.进一步，所述管道位于储水箱的一端上设有第三采样器，所述第三采样器检测储水箱的进水端的初始水质信息，所述后台处理器获取初始水质信息，并判断初始水质信息与进水水质信息是否相同，所述后台处理器根据初始水质信息、进水水质信息和出水水质信息确定水质干扰的设备位置。
20.有益效果是：通过三个点检测水质信息，然后根据三个点的水质信息判断水质干扰的设备位置，以准确确定干扰位置，便于后续进行处理。
21.进一步，所述储水箱上设有若干监控器，所述监控器沿着储水箱外侧壁均匀分布，所述监控器信号连接有通信器，所述监控器拍摄监控图像并通过通信器发送至后台处理器。
22.有益效果是：通过设置通信器将监控图像发送至后台处理器，便于远程监控现场。
23.进一步，所述管道上设有调节抽水泵在水中深度的调节机构，任一监控器朝向管道一侧设置，所述后台处理器获取该朝向管道一侧监控器的监控图像，并从监控图像上识别水位的降低量，当降低量大于阈值时，所述后台处理器向时间控制器发送调节信号，所述时间控制器根据调节信号控制调节机构启动带动抽水泵向水中下潜预设距离。
24.有益效果是：通过从监控图像上识别水位的降低量，当水位的降低量较大时，向调节机构发送调节信号，以让抽水泵向水中下潜预设距离，能够及时监测到水位降低，并保持抽水泵位于水中合适的位置处进行水样采样。
25.进一步，所述后台处理器将从朝向管道一侧监控器获取的监控图像添加时间标签，并按照时间标签的时间先后顺序依次识别监控图像上的水面位置，所述后台处理器将
相邻时间点监控图像的水面位置作差得到降低量。
26.有益效果是：通过将相邻时间点得到监控图像进行水面位置识别，并作差得到水位的降低量，水位监测无需再额外设置水位传感器，节省系统整体成本的同时，水位监测更及时。
27.进一步，所述调节机构包括安装座、电机和丝杆，所述抽水泵位于丝杆进入水中的端部上，所述安装座固定在岸边，所述电机固定在安装座上，所述电机的输出轴上固设有主动齿轮，所述丝杆上螺纹配合有从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述安装座上固设有转动限位板，所述转动限位板呈l状并遮挡在电机上方，所述丝杆上开设有沿轴向延伸的限位槽，所述转动限位板上固设有伸入限位槽的限位头。
28.有益效果是：通过调节机构各个结构的设置，能够便于对抽水泵的位置进行调节。
附图说明
29.图1为本发明地表水环境质量智慧监测的水样采样系统实施例一的示意性框图；
30.图2为本发明地表水环境质量智慧监测的水样采样系统实施例一中水质取样站的主视图；
31.图3为本发明地表水环境质量智慧监测的水样采样系统实施例二中水质取样站的主视图；
32.图4为本发明地表水环境质量智慧监测的水样采样系统实施例四的主视图。
具体实施方式
33.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
34.说明书附图中的附图标记包括：储水箱1、管道2、排水管3、水质监测设备4、抽水泵5、安装座6、转动限位板7、电机8、丝杆9、支撑限位板10、主动齿轮11、从动齿轮12、第三采样器13、原水管14、第一采样器15、第二采样器16。
35.实施例一
36.地表水环境质量智慧监测的水样采样系统，如图1所示：包括后台处理器、位于监测点处的水质取样站和对水质取样站的水样进行监测的若干水质监测设备4，监测点为河流等的待监测位置，例如污水处理厂周围的位置等，水质监测设备4与后台处理器无线通信连接，并向后台处理器传送监测数据，水质监测设备4通过4g移动网或5g移动网与后台处理器通信，水质监测设备4根据实际需求选择满足测量要求的设备。
37.水质取样站对监测点处的水样进行连续抽取存储并自动溢出多余的水样，水质取样站向水质监测设备4分别输送水样进行水质分析得到监测数据。水质取样站包括抽水组件和储水箱1，抽水组件向储水箱1连续抽入水样，储水箱1顶部焊接有水满后自动溢出多余水样的排水管3，储水箱1的容量根据实际需求进行设置，例如储水箱1的容量为五升，水质监测设备4位于储水箱1输出水样的原水管上。抽水组件包括若干位于监测点水中的抽水泵5，抽水泵5以等间隔时长依次顺序启动，即连续抽取是指储水箱1交替地工作，保持一直向储水箱1内泵水，抽水泵5通过管道2与储水箱1连通；抽水组件还包括时间控制器，时间控制器位于储水箱1上，时间控制器对等间隔时长进行计时，并在计时结束时控制抽水泵5启动或者停止，时间控制器可用现有的单片机芯片。
38.如图2所示，以设置两个抽水泵5为例，抽水泵5均使用5.5kw的潜水泵，管道2使用ppr-dn75管。抽水泵5采用24小时工作形式，连续运行，采用一用一备形式，即每台抽水泵5运行24小时后停止再切换至另一台，相当于等间隔时长为24小时。
39.在对监测点进行水样取样时，尤其是针对处于流动状态的水样，通过水质取样站的抽水泵5间隔顺序地启动，连续地抽取水样存储至储水箱1内，储水箱1内多余的水样自动通过排水管3溢出，能够在水质取样站内形成一个稳定的水质采样环境。再将水样输送至水质监测设备4进行水质分析得到监测数据，水质监测设备4采用现有的设备，水质监测设备4对水样的检测频次根据实际需求进行，例如两个小时进行一次检测，或者四个小时进行一次检测。在进行水质采样的稳定环境下进行水质检测，用于检测水质的原水更均匀，提高水质情况的稳定性，减小监测误差，让水质监测结果更准确。
40.针对水质监测均是实时采集后存储再后续测定，或者直接从流动水样中采集后进行检测，本技术是通过在储水箱1内长时间连续地泵入水样，并以排水管3排走泵入的大于储水箱1水量的水样，在储水箱1内存储的水样与河流等的实时水况相同，本实施例以流动方式储存水样，保持水样与河流等中水况一致，同时储水箱1内水样流动性的瞬时性小于河流等，提高水样的均匀性和稳定性。
41.实施例二
42.地表水环境质量智慧监测的水样采样系统，与实施例一的区别在于，如图3所，储水箱1通过原水管14向水质监测设备4输送水样进行水质检测，原水管14位于储水箱1的一端上安装有第一采样器15，原水管14位于水质监测设备4一端上安装有第二采样器16，第一采样器15检测原水管14入水端的进水水质信息，第二采样器16用于检测原水管14出水端的出水水质信息，管道2位于储水箱1的一端上设有第三采样器13，第三采样器13检测储水箱1的进水端的初始水质信息，第一采样器15、第二采样器和第三采集可用现有的水质信息传感器，水质信息传感器根据实际情况进行选择，例如水质信息传感器选择导电率电极、ph仪等，以导电率电极检测的参数作为水质信息。
43.后台处理器获取进水水质信息与出水水质信息判断是否相同，进水水质信息与出水水质信息是否相同以两者之差位于误差范围内进行判断，若两者之差位于误差范围内，进水水质信息与出水水质信息相同，根据进水水质信息与出水水质信息是否相同判断原水管14对水样是否造成污染，当进水水质信息与出水水质信息相同时判断原水管14不造成污染，当进水水质信息与出水水质信息不同时判断原水管14造成污染，后台处理器进行污染标识，污染标识可以通过文字进行表示。后台处理器获取初始水质信息，并判断初始水质信息与进水水质信息是否相同，初始水质信息与进水水质信息是否相同的判断同进水水质信息与出水水质信息是否相同的判断方法相同，后台处理器根据初始水质信息、进水水质信息和出水水质信息确定水质干扰的设备位置，当初始水质信息与进水水质信息不相同时，判断水质干扰的设备位置为储水箱1，后台处理器给储水箱1添加污染标识，当进水水质信息与出水水质信息不相同时，判断水质干扰的设备位置为原水管14，后台处理器给原水管14添加污染标识。
44.由于在实际监测环境中，水质信息的监测是长期进行的，各种管道在使用过程中，会老化或者产生其他质的变化，从而向水样中释放其他物质，干扰水质监测的结果。所以，本实施例，通过对输送至水质监测设备4水样的原水管14两端的水质信息进行检测，判断输
送水样前后的水质是否相同，从而判断水质是否受到原水管14的污染，以及结合初始水质信息判断水质干扰的设备位置，从而排除额外设备的干扰，提高水质监测设备4监测结果的准确性，还能及时发现原水管14的老化，以及时进行更换。
45.本实施例二在实施例一连续抽取水样进行混合，保证监测水样均匀的前提下，通过对连续抽取水样的各个设备进行水质信息的检测和对比，以判断水样是否受到设备的污染，排除水质监测结果受到的干扰情况，从多个方面保证保证水样采集结果的准确性、及时性、均匀性和完整性。
46.实施例三
47.地表水环境质量智慧监测的水样采样系统，与实施例一的区别在于，储水箱1上安装有若干监控器，监控器沿着储水箱外侧壁均匀分布，监控器可用现有的摄像头，监控器信号连接有通信器，通信器可以通过4g网络进行信息交互，监控器拍摄监控图像并通过通信器发送至后台处理器，以便于监控现场的情况。
48.实施例四
49.地表水环境质量智慧监测的水样采样系统，与实施例三的区别在于，如图4所示，管道2上安装有调节抽水泵5在水中深度的调节机构，调节机构包括安装座6、电机8和丝杆9，抽水泵5通过垫片和螺钉等固定安装于丝杆9进入水中的端部上，安装座6通过螺钉固定在岸边，电机8固定安装在安装座6上，电机8的输出轴上键连接有主动齿轮11，丝杆9上螺纹配合有从动齿轮12，主动齿轮11与从动齿轮12啮合，安装座6上焊接有转动限位板7，转动限位板7呈l状并遮挡在电机8上方，丝杆9上开设有沿轴向延伸的限位槽，转动限位板7上固设有伸入限位槽的限位头，转动限位板7上焊接有对从动齿轮12限位的支撑限位板10，从动齿轮12通过转动轴承固定在支撑限位板10上。
50.任一监控器朝向管道2一侧设置，后台处理器获取该朝向管道2一侧监控器的监控图像，后台处理器将从朝向管道2一侧监控器获取的监控图像添加时间标签，后台处理器从监控图像上识别水位的降低量，并按照时间标签的时间先后顺序依次识别监控图像上的水面位置，水面位置的获取以图像处理算法得到，后台处理器将相邻时间点监控图像的水面位置作差得到降低量，水面位置的作差以图像上的像素位置为准，当降低量大于阈值时，阈值根据实际需求进行设置，例如阈值为3cm，后台处理器向时间控制器发送调节信号，时间控制器根据调节信号控制调节机构启动带动抽水泵5向水中下潜预设距离，即时间控制器控制电机8转动，电机8带动主动齿轮11转动，主动齿轮11带动从动齿轮12转动，丝杆9因被限位而无法转动，从而使得从动齿轮12转动时让丝杆9做直线运动，调节抽水泵5的直线位置。
51.由于地表水受到河流各个段处天气的影响，会引起河流水位的变化，如果此时让抽水泵5还在固定位置处进行抽水，所抽取的水样不能准确代表水质信息。所以，本实施例，将监控图像依次添加时间标签，根据时间标签的顺序将监控图像上的水面位置坐差得到水面的降低量，从监控图像上识别水位的降低量，当水位的降低量较大时，向调节机构发送调节信号，以让抽水泵5向水中下潜预设距离，能够及时监测到水位降低，并保持抽水泵5位于水中合适的位置处进行水样采样。进一步地，在储水箱1连续采集监测水样保持监测水样均匀性的同时，从抽水泵5的抽水源头确保监测水样所代表水质的准确性和及时性。
52.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。本技术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。