一种基于物联网技术的水质监测系统

文档序号:1951120 发布日期:2021-12-10 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于物联网技术的水质监测系统 (Water quality monitoring system based on internet of things ) 是由 万杰 闫可 万家豪 于 2021-09-28 设计创作,主要内容包括:本申请提供一种基于物联网技术的水质监测系统,所述水质监测系统包括有若干水质检查设备、云平台和终端APP,所述水质检查设备包括用于采集水样并进行检查的机械单元、单片机、无线收发模块、电源模块,所述单片机控制无线收发模块与所述云平台或相邻水质检查设备的无线收发模块数据交互,所述云平台与终端APP数据交互,所述单片机控制机械单元工作;本申请利用物联网技术控制若干水质检查设备对水质进行监测,能够实时对河流中氨氮及PH值进行监测,时效性强,降低了人工的劳动强度。(The application provides a water quality monitoring system based on the technology of the Internet of things, and the water quality monitoring system comprises a plurality of water quality inspection devices, a cloud platform and a terminal APP, wherein each water quality inspection device comprises a mechanical unit, a single chip microcomputer, a wireless transceiver module and a power supply module, the mechanical unit is used for collecting water samples and inspecting the water samples, the single chip microcomputer controls the wireless transceiver module to perform data interaction with the cloud platform or the wireless transceiver module of the adjacent water quality inspection device, the cloud platform performs data interaction with the terminal APP, and the single chip microcomputer controls the mechanical unit to work; this application utilizes a plurality of water quality inspection equipment of internet of things control to monitor quality of water, can monitor ammonia nitrogen and PH value in the river in real time, and the ageing is strong, has reduced artificial intensity of labour.)

一种基于物联网技术的水质监测系统

技术领域

本发明涉及水质监测领域,具体为一种基于物联网技术的水质监测系统。

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;随着城市数量与规模的迅速增加与扩张,城市生活污水问题日益严重,从我国污水排放结构来看,居民污水排放量在1999年首次超过工业污水排放量,之后的十多年间,居民污水在我国城市污水排放中一直处于首要地位,且比重逐年增加。

生活污水所含的污染物主要是有机物(如氨氮),同时生活污水还会使水体pH发生变化,因此,对水中氨氮及pH进行监测能够有效监测河流中水质环境,现有监测过程,多事通过人工进行采样检测,检测的时效性低,人工的劳动强度高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于物联网技术的水质监测系统,它可以用于江河的水质监测。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的,所述水质监测系统包括有若干水质检查设备、云平台和终端APP;

所述水质检查设备包括用于采集水样并进行检查的机械单元、单片机、无线收发模块、电源模块;

所述单片机控制无线收发模块与所述云平台或相邻水质检查设备的无线收发模块数据交互,所述云平台与终端APP数据交互,所述单片机控制机械单元工作。

进一步,所述机械单元包括漂浮台,所述漂浮台的底部安装有采集水样的采样机构,所述漂浮台内安装有用于对采集水样进行检测的检测机构,所述采样机构的出水端与所述检测机构的进水端连接;

所述检测机构包括分别用于对水样的氨氮、PH值进行检测的第一检测组件、第二检测组件,所述采样机构采样过程中驱动第一检测组件、第二检测组件依次切换,使第一检测组件、第二检测组件依次与采样机构的出水端连接。

进一步,所述采样机构包括第一电机、活塞筒、活塞板、第一单向阀、第二单向阀、螺纹套筒、第一水管、螺杆、条形限位块、条形限位滑槽;

所述活塞筒安装在所述漂浮台底部,所述活塞板沿所述活塞筒的内壁滑动,所述活塞筒的底部安装有第一单向阀,所述活塞筒的侧壁安装有第二单向阀,所述第二单向阀与第一水管的进水端连接,所述第一水管伸入所述漂浮台内并与所述检测单元的进水端连接;

所述第一电机安装在所述漂浮台上,所述第一电机的动力输出轴与所述螺杆的顶端固接,所述螺杆与所述螺纹套筒螺纹连接,所述螺纹套筒贯穿所述漂浮台,所述螺纹套筒的底端固接在所述活塞板上;

所述螺纹套筒的侧壁上设置有条形限位块,所述漂浮台内安装有与所述条形限位块滑动配合的条形限位滑槽。

进一步,所述水样检测机构包括第一筒体、圆形转动板、流水凹槽、第一储液箱、第一图像采集器、第二储液箱、第二图像采集器存水筒、第一转轴、安装板、第一驱动组件、第二驱动组件;

所述第一筒体安装在所述漂浮台内,所述第一筒体上转动设置有圆形转动板,所述圆形转动板上开设有两个沿圆形转动板圆形呈180°分布的流水凹槽;

所述第一检测组件、第二检测组件均包括水样存储模块,两个水样存储模块分别安装在两个流水凹槽内,所述第一检测组件还包括安装在所述漂浮台顶板上的用于存储氨氮检测液的第一储液箱以及用于采集氨氮检测水样颜色变化的第一图像采集器,所述第二检测组件还包括安装在所述漂浮台顶板上的用于存储PH试剂的第二储液箱以及用于采集PH检测水样颜色变化的第二图像采集器,所述第一储液箱与第二储液箱的出液口均安装有用于控制流量的电磁阀;

所述水样存储模块包括存水筒,所述存水筒的侧壁上固接有第一转轴,所述第一转轴转动安装在安装板上,所述安装板的底端均安装在所述流水凹槽内,所述第一水管的出水端位于靠近圆形转动板圆心的存水筒的上方;

所述水样检测组件还包括安装在所述述漂浮台内用于驱动所述圆形转动板转动的第一驱动组件,所述第一筒体的侧壁上安装有用于驱动所述存水筒绕第一转轴转动的第二驱动组件。

进一步,所述第一驱动组件包括齿条板、齿轮、棘轮、第二转轴、第三转轴、第一锥齿轮、第四转轴、第二锥齿轮、传动件;

所述齿条板安装在所述螺纹套筒的侧壁上,所述齿条板与齿轮啮合传动,所述齿轮安装在所述棘轮的外壁上,所述棘轮安装在所述第二转轴上,所述第二转轴转动安装在所述第一筒体的外壁上;

所述第三转轴的底端安装在所述第一筒体底部,所述第三转轴的顶端固接在所述圆形转动板的下表面的圆心处,所述第三转轴上还安装有第一锥齿轮,所述第四转轴的一端转动安装在所述第一筒体的内壁上,所述第四转轴的另一端安装有第二锥齿轮,所述第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合传动;

所述第四转轴与所述第二转轴平行设置,所述第二转轴通过传动件传动所述第四转轴。

进一步,所述第二驱动模块包括安装块、导杆、顶块、第一插刀、弹簧、第二插刀、导向斜面;

所述安装块安装在所述第一筒体的侧壁上,所述安装块上设置有两个以上的滑孔,所述导杆与所述滑孔滑动配合,所述导杆靠近所述圆形转动板的一端均固接在所述顶块上,所述导杆的另一端均在所述第一插刀上,所述第一插刀与所述安装块之间的导杆上还套设有弹簧;

所述螺纹套筒的侧壁上还安装有与所述第一插刀配合用于驱动顶块滑动的第二插刀,所述顶块滑动过程中驱动所述存水筒绕第一转轴转动,所述第一插刀靠近第二插刀一面以及所述第二插刀靠近第一插刀一面的上下端均设置有导向斜面。

进一步,所述电源模块包括安装在所述漂浮台内的蓄电池以及安装在所述漂浮台上用于对所述蓄电池进行充电的光伏组件。

进一步,所述安装块的两侧均设置有集水槽,所述集水槽均与第二水管的进水连接,所述第二水管的出水端贯穿所述漂浮台的底部。

由于采用了上述技术方案,本发明具有如下的优点:

1、本申请利用物联网技术控制若干水质检查设备对水质进行监测,能够实时对河流中氨氮及PH值进行监测,时效性强,降低了人工的劳动强度。

2、本申请螺纹套筒向上滑动过程中带动活塞板将水吸入,并通过第一驱动模块带动圆形转动板转动,使圆形转动板上的两个水样存储模块切换位置,同时上行过程中通过第二驱动组件带动存水筒绕第一转轴转动,将上一次检测的水样倒出。

3、本申请螺纹套筒向下滑动过程中带动活塞板将活塞筒内的水样压入存水筒中,同时螺纹套筒向下运动过程中通过第二驱动组件带动存水筒绕第一转轴转动,将前期压水的水样倒出,实现对存水筒内壁的清洗,避免了上一次检测对本次检测的影响,检测的准确度高,同时存水筒在转动过程中,出水管流出的水样对存水筒外壁进行清洗,保持管壁的干净,便于图像采集组件的采样。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的

附图说明

如下。

图1为本发明水质监测系统的结构示意图。

图2为本发明水质检查设备的结构示意图。

图3为本发明水质检查设备的剖视图。

图4为本发明漂浮台内部结构示意图。

图5为本发明图4中A处的局部放大图。

图6为本发明第一筒体内部结构示意图。

图7为本发明棘轮的结构示意图。

图中:1-漂浮台;2-第一电机;3-活塞筒;4-活塞板;5-第一单向阀;6-第二单向阀;7-螺纹套筒;8-第一水管;9-螺杆;10-条形限位块;11-条形限位滑槽;12-第一筒体;13-圆形转动板;14-流水凹槽;15-第一储液箱;16-第一图像采集器;17-第二储液箱;18-第二图像采集器;19-存水筒;20-第一转轴;21-安装板;22-齿条板;23-齿轮;24-棘轮;25-第二转轴;26-第三转轴;27-第一锥齿轮;28-第四转轴;29-第二锥齿轮;30-传动件;31-安装块;32-导杆;33-顶块;34-第一插刀;35-弹簧;36-第二插刀;37-导向斜面;38-蓄电池;39-光伏组件;40-集水槽;41-第二水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明实施例和简化描述,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发明实施例的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;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。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实施例中的具体含义。

如图1-图7所示的一种基于物联网技术的水质监测系统,所述水质监测系统包括有若干水质检查设备、云平台和终端APP;

所述水质检查设备包括用于采集水样并进行检查的机械单元、单片机、无线收发模块、电源模块;

所述单片机控制无线收发模块与所述云平台或相邻水质检查设备的无线收发模块数据交互,所述云平台与终端APP数据交互,所述单片机控制机械单元工作。

在本发明实例中,将若干水质检查设备依次设置在待监测的河流中,通过网联网技术控制若干水质检查设备对水质采样进行检查,当单个水质检查设备检查的污染物超标时,启动河流上游其它水质检查设备进行水质检查,能够快速对污染源进行定位。

作为本发明的一种实施例,所述机械单元包括漂浮台1,所述漂浮台1的底部安装有采集水样的采样机构,所述漂浮台1内安装有用于对采集水样进行检测的检测机构,所述采样机构的出水端与所述检测机构的进水端连接;

所述检测机构包括分别用于对水样的氨氮、PH值进行检测的第一检测组件、第二检测组件,所述采样机构采样过程中驱动第一检测组件、第二检测组件依次切换,使第一检测组件、第二检测组件依次与采样机构的出水端连接。

在本发明实例中,采样机构采集待测水样,并将水样输送到第一检测组件、第二检测组件中分别进行氨氮、PH值的检查。

作为本发明的一种实施例,所述采样机构包括第一电机2、活塞筒3、活塞板4、第一单向阀5、第二单向阀6、螺纹套筒7、第一水管8、螺杆9、条形限位块10、条形限位滑槽11;

所述活塞筒3安装在所述漂浮台1底部,所述活塞板4沿所述活塞筒3的内壁滑动,所述活塞筒3的底部安装有第一单向阀5,所述活塞筒3的侧壁安装有第二单向阀6,所述第二单向阀6与第一水管8的进水端连接,所述第一水管8伸入所述漂浮台内并与所述检测单元的进水端连接;

所述第一电机2安装在所述漂浮台1上,所述第一电机2的动力输出轴与所述螺杆9的顶端固接,所述螺杆9与所述螺纹套筒7螺纹连接,所述螺纹套筒7贯穿所述漂浮台1,所述螺纹套筒7的底端固接在所述活塞板4上;

所述螺纹套筒7的侧壁上设置有条形限位块10,所述漂浮台1内安装有与所述条形限位块10滑动配合的条形限位滑槽11。

在本发明实例中,当第一电机2正传带动螺纹套筒7沿条形限位滑槽11向下运动,将水样从第二单向阀6压出到检测机构中,当第一电机2反传带动螺纹套筒7沿条形限位滑槽11向上运动,将河流中的水从第一单向阀5吸入活塞筒3中。

作为本发明的一种实施例,所述水样检测机构包括第一筒体12、圆形转动板13、流水凹槽14、第一储液箱15、第一图像采集器16、第二储液箱17、第二图像采集器18存水筒19、第一转轴20、安装板21、第一驱动组件、第二驱动组件;

所述第一筒体12安装在所述漂浮台1内,所述第一筒体12上转动设置有圆形转动板13,所述圆形转动板13上开设有两个沿圆形转动板13圆形呈180°分布的流水凹槽14;

所述第一检测组件、第二检测组件均包括水样存储模块,两个水样存储模块分别安装在两个流水凹槽14内,所述第一检测组件还包括安装在所述漂浮台1顶板上的用于存储氨氮检测液的第一储液箱15以及用于采集氨氮检测水样颜色变化的第一图像采集器16,所述第二检测组件还包括安装在所述漂浮台1顶板上的用于存储PH试剂的第二储液箱17以及用于采集PH检测水样颜色变化的第二图像采集器18,所述第一储液箱15与第二储液箱17的出液口均安装有用于控制流量的电磁阀;

所述水样存储模块包括存水筒19,所述存水筒19的侧壁上固接有第一转轴20,所述第一转轴20转动安装在安装板21上,所述安装板21的底端均安装在所述流水凹槽14内,所述第一水管8的出水端位于靠近圆形转动板13圆心的存水筒19的上方;

所述水样检测组件还包括安装在所述述漂浮台1内用于驱动所述圆形转动板13转动的第一驱动组件,所述第一筒体12的侧壁上安装有用于驱动所述存水筒19绕第一转轴20转动的第二驱动组件。

在本发明实例中,存水筒19为透明材质制成,第一储液箱15的数量为二,分别用于存储氨氮试剂Ⅰ与氨氮试剂Ⅱ,当两个存水筒19均存入检测水样后,在一侧的存水筒19内依次加入氨氮试剂Ⅰ与氨氮试剂Ⅱ,在另一侧的存水筒19内加入PH试剂,分别通过第一图像采集器16与第二图像采集器18采集颜色变化,并通过无线通信模块将采集数据上传到云平台与比色卡进行比较,判定氨氮含量及PH值。

作为本发明的一种实施例,所述第一驱动组件包括齿条板22、齿轮23、棘轮24、第二转轴25、第三转轴26、第一锥齿轮27、第四转轴28、第二锥齿轮29、传动件30;

所述齿条板22安装在所述螺纹套筒7的侧壁上,所述齿条板22与齿轮23啮合传动,所述齿轮23安装在所述棘轮24的外壁上,所述棘轮24安装在所述第二转轴25上,所述第二转轴25转动安装在所述第一筒体12的外壁上;

所述第三转轴26的底端安装在所述第一筒体12底部,所述第三转轴26的顶端固接在所述圆形转动板13的下表面的圆心处,所述第三转轴26上还安装有第一锥齿轮27,所述第四转轴28的一端转动安装在所述第一筒体12的内壁上,所述第四转轴28的另一端安装有第二锥齿轮29,所述第二锥齿轮29与第一锥齿轮27啮合传动;

所述第四转轴28与所述第二转轴25平行设置,所述第二转轴25通过传动件30传动所述第四转轴28。

在本发明实例中,电机2驱动螺纹套筒7上行过程中,带动活塞板4将水样从第一单向阀6抽入活塞筒3中,同时齿条板22向上运动,带动齿轮23转动,棘轮24锁止面锁死,带动第二转轴25转动,第二转轴25通过传动件30传动第四转轴28转动,第四转轴28通过锥齿轮组传动第三转轴26转动,第三转轴26带动圆形转动板13转动180°,当圆形转动板13转动180°时,齿轮23与齿条板22脱离,螺纹套筒7继续上行,第一插刀34与第二插刀36接触,顶块33驱动存水筒19绕第一转轴20转动,将上一次检测的水样倒出;螺纹套筒7继续上行,第一插刀34与第二插刀36脱离,存水筒19复位。

作为本发明的一种实施例,所述第二驱动模块包括安装块31、导杆32、顶块33、第一插刀34、弹簧35、第二插刀36、导向斜面37;

所述安装块31安装在所述第一筒体12的侧壁上,所述安装块31上设置有两个以上的滑孔,所述导杆32与所述滑孔滑动配合,所述导杆32靠近所述圆形转动板13的一端均固接在所述顶块33上,所述导杆32的另一端均在所述第一插刀34上,所述第一插刀34与所述安装块31之间的导杆32上还套设有弹簧35;

所述螺纹套筒7的侧壁上还安装有与所述第一插刀34配合用于驱动顶块33滑动的第二插刀36,所述顶块33滑动过程中驱动所述存水筒19绕第一转轴20转动,所述第一插刀34靠近第二插刀36一面以及所述第二插刀36靠近第一插刀34一面的上下端均设置有导向斜面37。

在本发明实例中,电机2驱动螺纹套筒7下行过程中,棘轮24为非锁止状态,齿轮23不能传动圆形转动板13转动,螺纹套筒7下行时带动活塞板4将水样从第二单向阀6压出,通过第一管道8流入存水筒19中,当存水筒19中存入一定量的水样后,第一插刀34的导向斜面37与第二插刀36的导向斜面37接触,驱动第一插刀34、导杆32、顶块33向靠近存水筒19一侧滑动,顶块33驱动存水筒19绕第一转轴20转动,将存水筒19内的水样倒出,完成对存水筒19内壁的清洗,防止上一次检测的残留水样对本次检测造成影响,同时存水筒19转动过程中,第一管道8流出的水样对管道外壁进行清洗,螺纹套筒7继续下行,第一插刀34与第二插刀36脱离,存水筒19复位,第一管道8流出的水样再次进入存水筒19内进行检测。

作为本发明的一种实施例,所述电源模块包括安装在所述漂浮台1内的蓄电池38以及安装在所述漂浮台上用于对所述蓄电池38进行充电的光伏组件39。

在本发明实例中,通过设置光伏组件39对蓄电池38进行充电,蓄电池38为水质检查设备进行供电。

作为本发明的一种实施例,所述安装块31的两侧均设置有集水槽40,所述集水槽40均与第二水管41的进水连接,所述第二水管41的出水端贯穿所述漂浮台1的底部。

在本发明实例中,对存水筒19内外壁进行清洗的水样顺着流水凹槽14流入集水槽40中,在通过第二水管41流出水质检查设备。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

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