阅读说明：本技术 一种下潜式智慧水务监测前端设备 (Dive formula wisdom water utilities monitoring front end equipment ) 是由 谢超 朱艳华 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及智慧水务领域,具体涉及一种下潜式智慧水务监测前端设备,包括有水上位移组件、升降组件、电源、水质检测组件、小型充气泵、工业电脑和信号传输装置,升降组件位于水上位移组件的下方,升降组件的顶部与水上位移组件的顶部固定连接,电源的顶部与升降组件的底部可拆卸的连接,工业电脑设置在电源的下方,水质检测组件设置在工业电脑的下方,小型充气泵和信号传输装置均固定安装在水上位移组件的顶部,水质检测组件与工业电脑电连接,工业电脑与信号传输装置电连接,本前端设备可以在水面上浮动并自主驱动移动,移动到水体的指定位置后自动下潜到水体指定的深度,实现对特定深度上的水体水质的监测。(The invention relates to the field of intelligent water affairs, in particular to a submerging intelligent water affair monitoring front-end device which comprises an overwater displacement component, a lifting component, a power supply, a water quality detection component, a small-sized inflator pump, an industrial computer and a signal transmission device, wherein the lifting component is positioned below the overwater displacement component, the top of the lifting component is fixedly connected with the top of the overwater displacement component, the top of the power supply is detachably connected with the bottom of the lifting component, the industrial computer is arranged below the power supply, the water quality detection component is arranged below the industrial computer, the small-sized inflator pump and the signal transmission device are fixedly arranged at the top of the overwater displacement component, the water quality detection component is electrically connected with the industrial computer, the industrial computer is electrically connected with the signal transmission device, the front-end device can float on the water surface and autonomously drive and move, and automatically submerge to the appointed depth of a water body after moving, the monitoring of the water quality of the water body at a specific depth is realized.)

一种下潜式智慧水务监测前端设备

技术领域

本发明涉及智慧水务领域，具体涉及一种下潜式智慧水务监测前端设备。

背景技术

智慧水务通过数采仪、无线网络、水质水压表等在线监测设备实时感知城市供排水系统的运行状态，并采用可视化的方式有机整合水务管理部门与供排水设施，形成“城市水务物联网”，并可将海量水务信息进行及时分析与处理，并做出相应的处理结果辅助决策建议，以更加精细和动态的方式管理水务系统的整个生产、管理和服务流程，从而达到“智慧”的状态。

中国专利号CN106219732B所示的一种移动式太阳能河湖智能增氧及在线监测一体化装置，包括水面平台、曝气增氧装置、太阳能蓄电系统、溶解氧在线检测模块与中央控制室，太阳能蓄电系统为整个装置提供动力。针对河流的地形及航运情况，通过自动控制实现对河湖内溶解氧进行可移动的在线监测以及曝气增氧维护，调节曝气强度；还可利用超声波水深仪测定水深并反馈给中央控制室，由中央控制室控制进行曝气深度的自动调节。同时，在线检测数据通过无线传输反馈给河湖管理及监督方。本发明具有建设及运行成本低、智能化程度高、处理效果好、见效快、操作简单、移动灵活、自动化程度高等特点，是智慧水务以及保障河湖不黑臭的必不可少的工具之一。该设备所使用的的太阳能蓄电系统，在遇到没有光照的下水道中、在阳光不足的阴天等地点和天气状况时，设备不能正常的进行供电，影响实际使用，不能做到全天候实时监测，对使用地点也有要求，难以做到全范围覆盖。

因此，有必要设计一种智能高效、能够在水面浮动并自主驱动移动、能够在水中自动升降、能够根据无线物联网下达的指令自主进行特定水体检测的下潜式智慧水务监测前端设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种下潜式智慧水务监测前端设备，该前端设备高效智能，适用于大多数的工作环境，可实现在线实时监测不同地点不同深度的排水道、河道等地点，本前端设备可以在水面上浮动并自主驱动移动，移动到水体的指定位置后自动下潜到水体指定的深度，实现对特定深度上的水体水质的监测。本设备接收通过无线物联网下达的指令，该指令设定了移动位置和下潜深度范围。并且，本设备将监测的水体数据通过无线物联网上传。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种下潜式智慧水务监测前端设备，包括有水上位移组件、升降组件、电源、水质检测组件、小型充气泵、工业电脑和信号传输装置，水上位移组件水平设置，升降组件位于水上位移组件的下方，升降组件的顶部与水上位移组件的顶部固定连接，电源设置在升降组件的下方，电源的顶部与升降组件的底部可拆卸的连接，工业电脑设置在电源的下方，工业电脑的顶部与电源的底部可拆卸的连接，水质检测组件设置在工业电脑的下方，水质检测组件的顶部与工业电脑的底部固定连接，小型充气泵和信号传输装置均固定安装在水上位移组件的顶部，水质检测组件与工业电脑电连接，工业电脑与信号传输装置电连接。

作为一种下潜式智慧水务监测前端设备的一种优选方案，升降组件包括有浮力升降仓、第一通气管、进水管和单向阀，浮力升降仓竖直设置，第一通气管竖直设置在浮力升降仓的上方，第一通气管的顶端与小型充气泵的输出端固定连接，第一通气管的底端贯穿浮力升降仓的顶部向下延伸至浮力升降仓的内部，进水管水平设置在浮力升降仓下半部的外侧，进水管的一端贯穿浮力升降仓的侧壁延伸至浮力升降仓内部，单向阀水平设置在浮力升降仓内部的底端，单向阀的输出端贯穿浮力升降仓的外壁向外延伸。

作为一种下潜式智慧水务监测前端设备的一种优选方案，浮力升降仓包括有高压气仓和进水仓，高压气仓的底部与进水仓的底部固定连接，第一通气管的底端贯穿高压气仓的顶部并且延伸至高压气仓的内部，进水管的一端贯穿进水仓的侧壁并且延伸至进水仓的内部，单向阀固定安装在进水仓的内部底端，单向阀的输出端贯穿进水仓的内壁向外延伸。

作为一种下潜式智慧水务监测前端设备的一种优选方案，高压气仓设有第二通气管和第一电磁阀，第二通气管竖直设置在高压气仓的内部底端，第二通气管的底端贯穿高压气仓的底部和进水仓的顶部并且延伸至进水仓的内部，第一电磁阀水平设置在高压气仓的内部，第一电磁阀与第二通气管固定连接，第一电磁阀与工业电脑电连接。

作为一种下潜式智慧水务监测前端设备的一种优选方案，进水仓的内部设有第二电磁阀，第二电磁阀竖直设置，第二电磁阀与进水管固定连接，第二电磁阀与工业电脑电连接。

作为一种下潜式智慧水务监测前端设备的一种优选方案，水上位移组件包括有第三通气管、导气管和第三电磁阀，第三通气管竖直设置在高压气仓的上方，第三通气管的轴线与高压气仓的轴线共线，第三通气管的底端贯穿高压气仓的顶部并且延伸至高压气仓的内部，第三通气管的顶部与第三电磁阀固定连接，导气管的一端以电磁阀远离第三通气管的一端固定连接，第三电磁阀与工业电脑电连接。

作为一种下潜式智慧水务监测前端设备的一种优选方案，导气管和第三电磁阀均设置有四个，四个导气管和第三电磁阀均绕着第三通气管轴线环形分布，水上位移组件还包括有五通阀，五通阀的下端接口与第三通气管的顶端固定连接，五通阀的另外四个接口分别与四个第三电磁阀固定连接，四根导气管与四个第三电磁阀一一对应的固定连接，四个第三电磁阀均与工业电脑电连接。

作为一种下潜式智慧水务监测前端设备的一种优选方案，水质检测组件包括有第一保护壳、插排和若干水质传感器，第一保护壳为圆柱形，第一保护壳的直径与浮力升降仓直径一致，第一保护壳的轴线与浮力升降仓的轴线共线，插排水平安装在第一保护壳内部的底端，插排的输出端贯穿第一保护壳的底部向下延伸，水质传感器与插排输出端可拆卸的连接，水质传感器与工业电脑电连接。

作为一种下潜式智慧水务监测前端设备的一种优选方案，进水仓的外侧固定安装有压力传感器，压力传感器与工业电脑电连接。

作为一种下潜式智慧水务监测前端设备的一种优选方案，电源为可拆卸的电池组，电池组外侧设有第二保护壳，第二保护壳的直径与福利升降仓直径一致，第二保护壳的轴线与浮力升降仓的轴线共线，电池组水平安装在第二保护壳的内部，第二保护壳的顶部与浮力升降仓的底部螺纹连接，第二保护壳的底部与第一保护壳的顶部螺纹连接。

本发明的有益效果：本发明所示的一种下潜式智慧水务监测前端设备，通过信号传输装置接收无线物联网下达的指令，工业电脑对指令进行分析处理，再控制设备进行位移、下潜和采集数据，通过工业电脑控制水上位移机构进行位移，第三电磁阀控制导气管的开关进而控制设备在水面上的运行方向，到达指定位置后，关闭第三电磁阀，第二电磁阀开启，进水仓进水，设备下潜，当到达指定深度时，压力传感器将数值传输到工业电脑中，工业电脑控制第二电磁阀关闭，水质检测组件中的各种水质传感器开始采集数据，数据采集完成后，第一电磁阀开启，高压气仓中的气体通过第二通气管向进水仓充气，从而将水从进水仓中由单向阀排出，使得设备上浮，水质传感器将采集到的数据传输到工业电脑中，工业电脑对数据进行分析处理后再传输到信号传输装置中，最后由信号传输装置通过WIFI将数据传回无线物联网上，实现了信号采集监测工作。

1、本前端设备高效智能，适用于大多数的工作环境，可实现在线实时监测不同地点不同深度的排水道、河道等地点；

2、本前端设备可以在水面上浮动并自主驱动移动，移动到水体的指定位置后自动下潜到水体指定的深度，实现对特定深度上的水体水质的监测；

3、本设备接收通过无线物联网下达的指令，该指令设定了移动位置和下潜深度范围。并且，本设备将监测的水体数据通过无线物联网上传。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述的一种下潜式智慧水务监测前端设备的立体结构示意图一；

图2是本发明实施例所述的一种下潜式智慧水务监测前端设备的立体结构示意图二；

图3是本发明实施例所述的一种下潜式智慧水务监测前端设备的立体结构示意图三；

图4是本发明实施例所述的一种下潜式智慧水务监测前端设备的部分立体结构示意图一；

图5是本发明实施例所述的一种下潜式智慧水务监测前端设备的部分立体结构示意二；

图6是本发明实施例所述的一种下潜式智慧水务监测前端设备的水上位移组件的立体结构示意图；

图7是本发明实施例所述的一种下潜式智慧水务监测前端设备的升降组件立体结构示意图；

图8是本发明实施例所述的一种下潜式智慧水务监测前端设备的升降组件立体分解图一；

图9是本发明实施例所述的一种下潜式智慧水务监测前端设备的升降组价立体分解图二；

图10是本发明实施例所述的一种下潜式智慧水务监测前端设备的电源、工业电脑、水质监测组件的立体分解图；

图11是图10的侧视图。

图中：

1、升降组件；1a、浮力升降仓；1a1、高压气仓；1a2、进水仓；1a3、第二通气管；1a4、第一电磁阀；1a5、第二电磁阀；1a6、压力传感器；1b、第一通气管；1c、进水管；1d、单向阀；

2、水上位移组件；2a、第三通气管；2b、导气管；2c、第三电磁阀；2d、五通阀；

3、电源；3a、电池组；3b、第二保护壳；

4、水质检测组件；4a、第一保护壳；4b、插排；4c、水质传感器；

5、小型充气泵；

6、工业电脑；

7、信号传输装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图11所示的一种下潜式智慧水务监测前端设备，包括有水上位移组件2、升降组件1、电源3、水质检测组件4、小型充气泵5、工业电脑6 和信号传输装置7，水上位移组件2水平设置，升降组件1位于水上位移组件2 的下方，升降组件1的顶部与水上位移组件2的顶部固定连接，电源3设置在升降组件1的下方，电源3的顶部与升降组件1的底部可拆卸的连接，工业电脑6设置在电源3的下方，工业电脑6的顶部与电源3的底部可拆卸的连接，水质检测组件4设置在工业电脑6的下方，水质检测组件4的顶部与工业电脑 6的底部固定连接，小型充气泵5和信号传输装置7均固定安装在水上位移组件2的顶部，水质检测组件4与工业电脑6电连接，工业电脑6与信号传输装置7电连接，电源3为整个装置供电。

升降组件1包括有浮力升降仓1a、第一通气管1b、进水管1c和单向阀1d，浮力升降仓1a竖直设置，第一通气管1b竖直设置在浮力升降仓1a的上方，第一通气管1b的顶端与小型充气泵5的输出端固定连接，第一通气管1b的底端贯穿浮力升降仓1a的顶部向下延伸至浮力升降仓1a的内部，进水管1c水平设置在浮力升降仓1a下半部的外侧，进水管1c的一端贯穿浮力升降仓1a的侧壁延伸至浮力升降仓1a内部，单向阀1d水平设置在浮力升降仓1a内部的底端，单向阀1d的输出端贯穿浮力升降仓1a的外壁向外延伸。当设备运行时，进水管1c将水从外部导入浮力升降仓1a内部，浮力升降仓1a内部进水下沉，当下沉到一定深度时，进水管1c停止进水，水质检测组件4进行检测工作，当设备完成检测后，第一通气管1b将气体通入浮力升降仓1a中，水从单向阀1d中向外排出，从而使浮力升降仓1a上浮，从而完成升降操作。

浮力升降仓1a包括有高压气仓1a1和进水仓1a2，高压气仓1a1的底部与进水仓1a2的底部固定连接，第一通气管1b的底端贯穿高压气仓1a1的顶部并且延伸至高压气仓1a1的内部，进水管1c的一端贯穿进水仓1a2的侧壁并且延伸至进水仓1a2的内部，单向阀1d固定安装在进水仓1a2的内部底端，单向阀 1d的输出端贯穿进水仓1a2的内壁向外延伸，高压气仓1a1设有第二通气管 1a3，第二通气管1a3竖直设置在高压气仓1a1的内部底端，第二通气管1a3的底端贯穿高压气仓1a1的底部和进水仓1a2的顶部并且延伸至进水仓1a2的内部。当设备工作时，进水管1c将水导入进水仓1a2，设备整体下潜，在水面上时，第一通气管1b将气体导入高压气仓1a1中储存，当需要上浮时，高压气仓 1a1中的气体从第二通气管1a3向进水仓1a2中排出，进水仓1a2中的水从单向阀1d向外排出，从而实现设备的上浮操作。

高压气仓1a1设有第一电磁阀1a4，第一电磁阀1a4水平设置在高压气仓 1a1的内部，第一电磁阀1a4与第二通气管1a3固定连接，第一电磁阀1a4与工业电脑6电连接。当设备需要下潜时，工业电脑6控制第一电磁阀1a4关闭，进水管1c将水导入进水仓1a2，当设备需要上浮时，工业电脑6控制第一电磁阀1a4开启，高压气仓1a1中的气体从第二通气管1a3中进入进水仓1a2，将进水仓1a2中的水排出，从而实现可控的上浮操作。

进水仓1a2的内部设有第二电磁阀1a5，第二电磁阀1a5竖直设置，第二电磁阀1a5与进水管1c固定连接，第二电磁阀1a5与工业电脑6电连接。在设备不需要下潜时，工业电脑6控制第二电磁阀1a5关闭，进水仓1a2中不进水，当需要下潜时，工业电脑6控制第二电磁阀1a5打开，进水管1c将水流导入进水仓1a2，从而实现可控的下潜操作。

水上位移组件2包括有第三通气管2a、导气管2b和第三电磁阀2c，第三通气管2a竖直设置在高压气仓1a1的上方，第三通气管2a的轴线与高压气仓 1a1的轴线共线，第三通气管2a的底端贯穿高压气仓1a1的顶部并且延伸至高压气仓1a1的内部，第三通气管2a的顶部与第三电磁阀2c固定连接，导气管 2b的一端以电磁阀远离第三通气管2a的一端固定连接，第三电磁阀2c与工业电脑6电连接。当设备在水面上运行时，第三通气管2a将高压气仓1a1中的气体导出，工业电脑6控制第三电磁阀2c开启，从而将第三通气管2a中的气体导入到导气管2b中，再由导气管2b向外排出，从而通过排气实现在水面上运行的功能。

导气管2b和第三电磁阀2c均设置有四个，四个导气管2b和第三电磁阀 2c均绕着第三通气管2a轴线环形分布，水上位移组件2还包括有五通阀2d，五通阀2d的下端接口与第三通气管2a的顶端固定连接，五通阀2d的另外四个接口分别与四个第三电磁阀2c固定连接，四根导气管2b与四个第三电磁阀2c 一一对应的固定连接，四个第三电磁阀2c均与工业电脑6电连接。五通阀2d 用于连通第三通气管2a和四根导气管2b，四个导气管2b的输出端分别指向设备的四个方位，四个电磁阀分别控制四个导气管2b的导气状态，从而实现了通过工业电脑6控制导气管2b的通气方位，进而控制设备在水面上运行的方位。

水质检测组件4包括有第一保护壳4a、插排4b和若干水质传感器4c，第一保护壳4a为圆柱形，第一保护壳4a的直径与浮力升降仓1a直径一致，第一保护壳4a的轴线与浮力升降仓1a的轴线共线，插排4b水平安装在第一保护壳 4a内部的底端，插排4b的输出端贯穿第一保护壳4a的底部向下延伸，水质传感器4c与插排4b输出端可拆卸的连接，水质传感器4c与工业电脑6电连接。第一保护壳4a可以保护内部的插排4b主体不进水，水质传感器4c可拆卸的安装在插排4b上，在实际使用过程中，可以根据需求更换不同种类的水质传感器 4c，本设备使用的水质传感器4c包括有：TOC传感器、电导率传感器、PH传感器和浊度传感器；TOC传感器，用于分析水体样本中有机物污染情况；电导率传感器，用于检测水体中总离子的浓度；PH传感器，用于检测氢离子来获取水体的酸碱值；浊度传感器，通过测量透过水的光量来测量水中的悬浮固体。

进水仓1a2的外侧固定安装有压力传感器1a6，压力传感器1a6与工业电脑6电连接。工业电脑6预先设定一个压力值，用于间接控制下潜的深度，当设备下潜到预定深度时，压力传感器1a6将水压数据传输到工业电脑6中，工业电脑6控制第一电磁阀1a4关闭，从而让进水管1c停止水流的导入，进而使设备稳定在预定水深处。

电源3为可拆卸的电池组3a，电池组3a外侧设有第二保护壳3b，第二保护壳3b的直径与福利升降仓直径一致，第二保护壳3b的轴线与浮力升降仓1a 的轴线共线，电池组3a水平安装在第二保护壳3b的内部，第二保护壳3b的顶部与浮力升降仓1a的底部螺纹连接，第二保护壳3b的底部与第一保护壳4a 的顶部螺纹连接。第二保护壳3b与第一保护壳4a、浮力升降仓1a之间均螺纹连接，当需要更换电源3时，将第二保护壳3b连同内部电池组3a一同拆卸下，更换内部电池组3a，再安装回设备内部，完成电源3的更换。

本发明的工作原理：在设备运行前，设备通过信号传输装置7接收无线物联网下达的指令，信号传输装置7将指令传输到工业电脑6中进行分析处理，该指令设定了移动位置和下潜深度范围，当设备运行时，进水管1c将水从外部导入浮力升降仓1a内部，浮力升降仓1a内部进水下沉，当下沉到一定深度时，进水管1c停止进水，水质检测组件4进行检测工作，当设备完成检测后，第一通气管1b将气体通入浮力升降仓1a中，水从单向阀1d中向外排出，从而使浮力升降仓1a上浮，从而完成升降操作。当设备工作时，进水管1c将水导入进水仓1a2，设备整体下潜，在水面上时，第一通气管1b将气体导入高压气仓1a1 中储存，当需要上浮时，高压气仓1a1中的气体从第二通气管1a3向进水仓1a2 中排出，进水仓1a2中的水从单向阀1d向外排出，从而实现设备的上浮操作。当设备需要下潜时，工业电脑6控制第一电磁阀1a4关闭，进水管1c将水导入进水仓1a2，当设备需要上浮时，工业电脑6控制第一电磁阀1a4开启，高压气仓1a1中的气体从第二通气管1a3中进入进水仓1a2，将进水仓1a2中的水排出，从而实现可控的上浮操作。在设备不需要下潜时，工业电脑6控制第二电磁阀1a5关闭，进水仓1a2中不进水，当需要下潜时，工业电脑6控制第二电磁阀1a5打开，进水管1c将水流导入进水仓1a2，从而实现可控的下潜操作。当设备在水面上运行时，第三通气管2a将高压气仓1a1中的气体导出，工业电脑6控制第三电磁阀2c开启，从而将第三通气管2a中的气体导入到导气管2b 中，再由导气管2b向外排出，从而通过排气实现在水面上运行的功能。五通阀 2d用于连通第三通气管2a和四根导气管2b，四个导气管2b的输出端分别指向设备的四个方位，四个电磁阀分别控制四个导气管2b的导气状态，从而实现了通过工业电脑6控制导气管2b的通气方位，进而控制设备在水面上运行的方位。第一保护壳4a可以保护内部的插排4b主体不进水，水质传感器4c可拆卸的安装在插排4b上，在实际使用过程中，可以根据需求更换不同种类的水质传感器 4c，本设备使用的水质传感器4c包括有：TOC传感器、电导率传感器、PH传感器和浊度传感器；TOC传感器，用于分析水体样本中有机物污染情况；电导率传感器，用于检测水体中总离子的浓度；PH传感器，用于检测氢离子来获取水体的酸碱值；浊度传感器，通过测量透过水的光量来测量水中的悬浮固体。工业电脑6预先设定一个压力值，用于间接控制下潜的深度，当设备下潜到预定深度时，压力传感器1a6将水压数据传输到工业电脑6中，工业电脑6控制第一电磁阀1a4关闭，从而让进水管1c停止水流的导入，进而使设备稳定在预定水深处。第二保护壳3b与第一保护壳4a、浮力升降仓1a之间均螺纹连接，当需要更换电源3时，将第二保护壳3b连同内部电池组3a一同拆卸下，更换内部电池组3a，再安装回设备内部，完成电源3的更换。当设备完成数据采集并上浮后，工业电脑6将采集到的数据分析整理最后传输信号传输装置7中，信号传输装置7通过WIFI信号将数据传输到物联网上。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。