一种固定式深层水体水质监测设备及其监测方法
阅读说明：本技术 一种固定式深层水体水质监测设备及其监测方法 (Fixed type deep water body water quality monitoring equipment and monitoring method thereof ) 是由 刘佳 边俊鹏 高文秀 于 2021-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种固定式深层水体水质监测设备,包括浮力箱、蓄电组件、监测机构、升降机构、固定机构,浮力箱内安装有蓄电组件,浮力箱的底面下方设有监测盒,监测盒内安装有监测机构,监测盒的下方设有伸缩软管,伸缩软管的底端设有开口朝下的双层板,双层板通过升降机构与监测盒连接,双层板内安装有固定机构。本发明还公开了一种固定式深层水体水质监测设备的监测方法；本发明通过各机构组件的配合使用,解决了水质监测设备在深水中固定不牢及检测效果差的问题,且整体结构设计紧凑,增加了监测设备在水中固定的稳定性,方便了对不同层深的水质进行检测,提高了水质实时监测的准确性及效果。(The invention discloses a fixed type deep water body water quality monitoring device which comprises a buoyancy tank, an electric storage assembly, a monitoring mechanism, a lifting mechanism and a fixing mechanism, wherein the electric storage assembly is installed in the buoyancy tank, a monitoring box is arranged below the bottom surface of the buoyancy tank, the monitoring mechanism is installed in the monitoring box, a telescopic hose is arranged below the monitoring box, a double-layer plate with a downward opening is arranged at the bottom end of the telescopic hose, the double-layer plate is connected with the monitoring box through the lifting mechanism, and the fixing mechanism is installed in the double-layer plate. The invention also discloses a monitoring method of the fixed deep water quality monitoring equipment; the invention solves the problems of infirm fixation of the water quality monitoring device in deep water and poor detection effect by matching the mechanism components, has compact integral structure design, increases the stability of the fixation of the monitoring device in water, facilitates the detection of water quality of different depths, and improves the accuracy and effect of real-time water quality monitoring.)
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，尤其涉及一种固定式深层水体水质监测设备及其监测方法。
背景技术
随着工业的发展，河流湖泊等水资源的污染程度逐渐加剧。为了及时了解水资源的污染情况，及时做出应对措施，现有技术中通常需要对水资源进行水质监测。水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。
对深水进行监测，存在以下缺点：1、常规监测设备需要悬浮在水面上，通过监测头深入至水面以下进行检测作业，但由于水深底部的涡流流速过大，会导致监测头漂浮不定，无法对指定位置的深水进行检测作业，导致监测数据失真，存在不确定性；2、在实际监测的过程中，经常需要按深度梯度进行多个层深的检测，现有的监测设备是采用悬浮在水中的方式进行检测作业，不具备调节的功能，无法实现多个层深的检测，影响后期的监测报告及效果。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的水质监测设备在深水中固定不牢及检测效果差的缺点，而提出的一种固定式深层水体水质监测设备。
为了解决现有技术存在的水质监测设备在深水中固定不牢及检测效果差的问题，本发明采用了如下技术方案：
一种固定式深层水体水质监测设备，包括浮力箱、蓄电组件、监测机构、升降机构、固定机构，所述浮力箱为水平横向放置的梯形箱状，所述浮力箱内安装有蓄电组件，所述浮力箱的底面下方设有监测盒，所述监测盒内安装有监测机构，所述监测盒的下方设有伸缩软管，所述伸缩软管的底端设有开口朝下的双层板，所述双层板通过升降机构与监测盒连接，所述双层板内安装有固定机构。
优选地，所述蓄电组件包括太阳能板、蓄电池组、控制器，所述浮力箱的两侧面铺设有一对斜向对称放置的太阳能板，所述浮力箱的顶面一侧安装有防爆灯，所述浮力箱内顶面设有蓄电池组，所述浮力箱内底面中部设有控制器，所述太阳能板的供电端通过供电电源线与蓄电池组电性连接，所述蓄电池组通过输电电源线与控制器电性连接。
优选地，所述监测盒为空心的圆形盒状，所述监测盒的顶面设有开口朝下的U形吊板，所述U形吊板的底面两端分别与监测盒固接，所述U形吊板的顶面两端设有一对吊环，所述浮力箱的底面设有一对钢丝环，每个所述钢丝环上均缠绕有防水钢丝绳，每根所述防水钢丝绳的外端均设有吊钩，每个所述吊钩均卡合套设在对应的吊环上。
优选地，所述监测机构包括联动轴、水质监测传感器，所述监测盒的顶面中部开设有联动轴承孔，所述联动轴承孔内安装有联动轴承，所述联动轴承内插设有贯穿固接的联动轴，位于U形吊板内在联动轴的顶端均布设有若干涡流叶片，位于监测盒内在联动轴的底端设有U形转板；所述监测盒内底面中部安装有水质监测传感器，所述监测盒的两侧面开设有一对测流孔，位于一对测流孔的外侧在监测盒的两侧面设有一对网格滤渣板，所述U形转板的两侧面设有一对泥渣吸附板。
优选地，所述升降机构包括L形竖板、丝筒、丝杠，位于伸缩软管内在双层板的顶面设有一对对称固接的L形竖板，两块所述L形竖板的顶部之间设有竖向固接的套筒，所述套筒内设有滑动贯穿的丝筒，所述丝筒的顶端与监测盒的底面中部固接；两块所述L形竖板的底部中间设有横向固接的限位板，所述限位板的两端分别与两块L形竖板的内壁固接，所述限位板的中部开设有限位轴承孔，所述限位轴承孔安装有限位轴承，所述限位轴承内插设有竖向贯穿固接的丝杠，所述丝杠的顶部螺旋插设在丝筒内。
优选地，位于限位板的下方在丝杠的底端套设有同轴固接的从动锥齿轮，其中，一块所述L形竖板的内壁底部安装有微型电机，所述微型电机的电机轴端部套设有同轴固接的主动锥齿轮，且所述主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合连接。
优选地，每块所述L形竖板的顶部均开设有方形孔，每个所述方形孔均插设有滑动贯穿的方形竖杆，每根所述方形竖杆的顶端均与监测盒的底面固接，位于L形竖板内在方形竖杆的底端均设有限位挡块，位于限位挡块、方形孔之间在方形竖杆的底部套设有限位弹簧。
优选地，所述固定机构包括防水电机、L形夹杆、铰接杆，所述双层板内顶部安装有输出端朝下的防水电机，所述防水电机的电机轴端部设有同心固接的蜗杆，位于蜗杆的两侧在双层板内设有一对纵向固接的蜗轮轴，每个所述蜗轮轴上均套设有转动连接的蜗轮，所述蜗杆分别与两个蜗轮啮合连接；所述双层板内底部两端设有一对纵向固接的铰接轴，每根所述铰接轴上均套设有活动铰接的铰接杆，每个所述蜗轮的外侧均设有L形夹杆，且每根所述铰接杆的外端均与对应的L形夹杆的中部活动铰接，每根所述L形夹杆的外端均设有斜向固接的固定销。
优选地，所述监测盒的底面、双层板的顶面均设有密封环，每个所述密封环的外侧面均开设有环形槽，所述伸缩软管的两端均套设有紧固环，每个所述紧固环均固接卡合在对应的环形槽内。
本发明还提出了一种固定式深层水体水质监测设备的监测方法，包括以下步骤：
步骤一，防爆灯、水质监测传感器、微型电机、防水电机分别通过电源线与蓄电池组的电性连接，控制器通过控制线依次与防爆灯、水质监测传感器、微型电机、防水电机电性控制连接，太阳能板在光照的作用下，把太阳能转化电能并传输至蓄电池组进行储存，蓄电池组为各电器元件提供电力支持；
步骤二，根据水面的深度，采用合适长度的防水钢丝绳，防水钢丝绳的外端通过吊钩与对应的吊环卡合连接，并把浮力箱放置在水面，由于浮力箱的浮力作用，带动浮力箱漂浮在水面上，同时，由于重力的作用下，监测盒及双层板自然沉至水底深处，带动防水钢丝绳拉紧；
步骤三，当双层板自然沉降至水底时，启动防水电机，控制防水电机的电机轴缓慢转动，进而带动蜗杆同步缓慢转动，由于蜗杆与两个蜗轮啮合连接，带动两个蜗轮绕着对应的蜗轮轴缓慢反向转动，通过铰接杆的铰接作用，带动两根L形夹杆的底端向中部摆动，进而带动两根固定销分别插进水底深处，停止防水电机作业，通过固定销的固定作用，增加了双层板及监测盒在水底深处的稳定性；
步骤四，由于水流在水底深处流动速度比较快，带动涡流叶片顺着水流转动，并带动联动轴及U形转板同步转动，水流穿过网格滤渣板经由测流孔进入至监测盒内，由于水质监测传感器检测水质时，需要水流在短时间处于静止状态，才能保证其检测的准确度，联动轴周期性带动U形转板及泥渣吸附板转动，使得泥渣吸附板间断性的堵在测流孔上，在这短时间内，水质监测传感器对水质进行检测，并将检测信号及时传递至控制器，同时，当水质监测传感器作业时，通过控制器控制防爆灯启动，提醒周围水域的人们，在进行水质监测作业，网格滤渣板、泥渣吸附板的配合使用，避免了杂质或泥渣吸附在水质监测传感器影响检测数据的准确性；
步骤五，启动微型电机，控制微型电机的电机轴缓慢转动，带动主动锥齿轮同步转动，由于主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合连接，带动从动锥齿轮及丝杠同步转动，进而带动丝杠配合丝筒螺旋转动，由于螺旋作用的反推力，带动丝筒沿着套筒向上滑动；同时，带动方形竖杆沿着方形孔向上滑动，带动限位挡块向上压缩限位弹簧，限位弹簧发生形变，带动监测盒与双层板之间的间距增加，带动伸缩软管拉伸变长，带动监测盒在水底深处的位置改变，方便了对水底不同深层的水质进行检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、在本发明中，控制防水电机的电机轴缓慢转动，进而带动蜗杆同步缓慢转动，带动两个蜗轮绕着对应的蜗轮轴缓慢反向转动，带动两根L形夹杆的底端向中部摆动，进而带动两根固定销分别插进水底深处通过固定销的固定作用，增加了双层板及监测盒在水底深处的稳定性；
2、在本发明中，控制微型电机的电机轴缓慢转动，带动主动锥齿轮同步转动，带动从动锥齿轮及丝杠同步转动，进而带动丝杠配合丝筒螺旋转动，带动丝筒沿着套筒向上滑动，带动方形竖杆沿着方形孔向上滑动，带动限位挡块向上压缩限位弹簧，带动监测盒与双层板之间的间距增加，带动监测盒在水底深处的位置改变，方便了对水底不同深层的水质进行检测；
综上所述，本发明通过各机构组件的配合使用，解决了水质监测设备在深水中固定不牢及检测效果差的问题，且整体结构设计紧凑，增加了监测设备在水中固定的稳定性，方便了对不同层深的水质进行检测，提高了水质实时监测的准确性及效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的主视示意图；
图2为本发明的主视剖面示意图；
图3为本发明的监测组件剖面示意图；
图4为本发明的升降机构剖面示意图；
图5为本发明的图2中A处放大示意图；
图6为本发明的监测盒俯视剖面示意图；
图7为本发明的监测盒俯视示意图；
图8为本发明的监测方法示意图；
图中序号：浮力箱1、控制器11、蓄电池组12、防爆灯13、太阳能板14、钢丝环15、防水钢丝绳16、吊钩17、吊环18、监测盒2、U形吊板21、水质监测传感器22、联动轴23、涡流叶片24、U形转板25、网格滤渣板26、泥渣吸附板27、伸缩软管3、L形竖板31、限位板32、微型电机33、主动锥齿轮34、丝杠35、从动锥齿轮36、套筒37、丝筒38、方形竖杆39、限位弹簧310、限位挡块311、双层板4、防水电机41、蜗杆42、蜗轮43、铰接杆44、固定销45、L形夹杆46。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：为实现水质监测设备在深水中固定牢固及检测效果高的目的，本实施例提供了一种固定式深层水体水质监测设备，参见图1-7，具体的，包括浮力箱1、蓄电组件、监测机构、升降机构、固定机构，浮力箱1为水平横向放置的梯形箱状，浮力箱1内安装有蓄电组件，浮力箱1的底面下方设有监测盒2，监测盒2内安装有监测机构，监测盒2的下方设有伸缩软管3，伸缩软管3的底端设有开口朝下的双层板4，双层板4通过升降机构与监测盒2连接，双层板4内安装有固定机构，监测盒2的底面、双层板4的顶面均设有密封环，每个密封环的外侧面均开设有环形槽，伸缩软管3的两端均套设有紧固环，每个紧固环均固接卡合在对应的环形槽内。
在本发明中，蓄电组件包括太阳能板14、蓄电池组12、控制器11，浮力箱1的两侧面铺设有一对斜向对称放置的太阳能板14，浮力箱1的顶面一侧安装有防爆灯13，防爆灯13的型号为BZD188-02，浮力箱1内顶面设有蓄电池组12，蓄电池组12的型号为DJM12100S，浮力箱1内底面中部设有控制器11，控制器11的型号为Polymetron9500，太阳能板14的供电端通过供电电源线与蓄电池组12电性连接，蓄电池组12通过输电电源线与控制器11电性连接，太阳能板14在光照的作用下，把太阳能转化电能并传输至蓄电池组12进行储存，蓄电池组12为各电器元件提供电力支持。
在本发明中，监测盒2为空心的圆形盒状，监测盒2的顶面设有开口朝下的U形吊板21，U形吊板21的底面两端分别与监测盒2固接，U形吊板21的顶面两端设有一对吊环18，浮力箱1的底面设有一对钢丝环15，每个钢丝环15上均缠绕有防水钢丝绳16，每根防水钢丝绳16的外端均设有吊钩17，每个吊钩17均卡合套设在对应的吊环18上，根据水面的深度，采用合适长度的防水钢丝绳16，防水钢丝绳16的外端通过吊钩17与对应的吊环18卡合连接，并把浮力箱1放置在水面，带动浮力箱1漂浮在水面上，监测盒2及双层板4自然沉至水底深处，带动防水钢丝绳16拉紧。
在本发明中，监测机构包括联动轴23、水质监测传感器22，监测盒2的顶面中部开设有联动轴承孔，联动轴承孔内安装有联动轴承，联动轴承内插设有贯穿固接的联动轴23，位于U形吊板21内在联动轴23的顶端均布设有若干涡流叶片24，位于监测盒2内在联动轴23的底端设有U形转板25；监测盒2内底面中部安装有水质监测传感器22，水质监测传感器22的型号为Y560-A，监测盒2的两侧面开设有一对测流孔，位于一对测流孔的外侧在监测盒2的两侧面设有一对网格滤渣板26，U形转板25的两侧面设有一对泥渣吸附板27；涡流叶片24顺着水流转动，并带动联动轴23及U形转板25同步转动，水流穿过网格滤渣板26经由测流孔进入至监测盒2内，水质监测传感器22对水质进行检测，并将检测信号及时传递至控制器11，同时，当水质监测传感器22作业时，通过控制器11控制防爆灯13启动，提醒周围水域的人们，在进行水质监测作业，网格滤渣板26、泥渣吸附板27的配合使用，避免了杂质或泥渣吸附在水质监测传感器22影响检测数据的准确性。
在本发明中，升降机构包括L形竖板31、丝筒38、丝杠35，位于伸缩软管3内在双层板4的顶面设有一对对称固接的L形竖板31，两块L形竖板31的顶部之间设有竖向固接的套筒37，套筒37内设有滑动贯穿的丝筒38，丝筒38的顶端与监测盒2的底面中部固接；两块L形竖板31的底部中间设有横向固接的限位板32，限位板32的两端分别与两块L形竖板31的内壁固接，限位板32的中部开设有限位轴承孔，限位轴承孔安装有限位轴承，限位轴承内插设有竖向贯穿固接的丝杠35，丝杠35的顶部螺旋插设在丝筒38内；位于限位板32的下方在丝杠35的底端套设有同轴固接的从动锥齿轮36，其中，一块L形竖板31的内壁底部安装有微型电机33，微型电机33的型号为YX3-112M-4，微型电机33的电机轴端部套设有同轴固接的主动锥齿轮34，且主动锥齿轮34与从动锥齿轮36啮合连接；每块L形竖板31的顶部均开设有方形孔，每个方形孔均插设有滑动贯穿的方形竖杆39，每根方形竖杆39的顶端均与监测盒2的底面固接，位于L形竖板31内在方形竖杆39的底端均设有限位挡块311，位于限位挡块311、方形孔之间在方形竖杆39的底部套设有限位弹簧310；控制微型电机33的电机轴缓慢转动，带动主动锥齿轮34同步转动，带动从动锥齿轮36及丝杠35同步转动，进而带动丝杠35配合丝筒38螺旋转动，带动丝筒38沿着套筒37向上滑动；同时，带动方形竖杆39沿着方形孔向上滑动，带动限位挡块311向上压缩限位弹簧310，限位弹簧310发生形变，带动伸缩软管3拉伸变长，带动监测盒2在水底深处的位置改变，方便了对水底不同深层的水质进行检测。
实施例二：在实施例一中，还存在水深底部的涡流流速过大，会导致监测设备漂浮不定的问题，因此，在实施例一的基础上本实施例还包括：
在本发明中，固定机构包括防水电机41、L形夹杆46、铰接杆44，双层板4内顶部安装有输出端朝下的防水电机41，防水电机41的型号为YZD-3-6，防水电机41的电机轴端部设有同心固接的蜗杆42，位于蜗杆42的两侧在双层板4内设有一对纵向固接的蜗轮轴，每个蜗轮轴上均套设有转动连接的蜗轮43，蜗杆42分别与两个蜗轮43啮合连接；双层板4内底部两端设有一对纵向固接的铰接轴，每根铰接轴上均套设有活动铰接的铰接杆44，每个蜗轮43的外侧均设有L形夹杆46，且每根铰接杆44的外端均与对应的L形夹杆46的中部活动铰接，每根L形夹杆46的外端均设有斜向固接的固定销45；控制防水电机41的电机轴缓慢转动，进而带动蜗杆42同步缓慢转动，带动两个蜗轮43绕着对应的蜗轮轴缓慢反向转动，通过铰接杆44的铰接作用，带动两根L形夹杆46的底端向中部摆动，进而带动两根固定销45分别插进水底深处，通过固定销45的固定作用，增加了双层板4及监测盒2在水底深处的稳定性。
实施例三：参见图8，在本实施例中，本发明还提出了一种固定式深层水体水质监测设备的监测方法，包括以下步骤：
步骤一，防爆灯13、水质监测传感器22、微型电机33、防水电机41分别通过电源线与蓄电池组12的电性连接，控制器11通过控制线依次与防爆灯13、水质监测传感器22、微型电机33、防水电机41电性控制连接，太阳能板14在光照的作用下，把太阳能转化电能并传输至蓄电池组12进行储存，蓄电池组12为各电器元件提供电力支持；
步骤二，根据水面的深度，采用合适长度的防水钢丝绳16，防水钢丝绳16的外端通过吊钩17与对应的吊环18卡合连接，并把浮力箱1放置在水面，由于浮力箱1的浮力作用，带动浮力箱1漂浮在水面上，同时，由于重力的作用下，监测盒2及双层板4自然沉至水底深处，带动防水钢丝绳16拉紧；
步骤三，当双层板4自然沉降至水底时，启动防水电机41，控制防水电机41的电机轴缓慢转动，进而带动蜗杆42同步缓慢转动，由于蜗杆42与两个蜗轮43啮合连接，带动两个蜗轮43绕着对应的蜗轮轴缓慢反向转动，通过铰接杆44的铰接作用，带动两根L形夹杆46的底端向中部摆动，进而带动两根固定销45分别插进水底深处，停止防水电机41作业，通过固定销45的固定作用，增加了双层板4及监测盒2在水底深处的稳定性；
步骤四，由于水流在水底深处流动速度比较快，带动涡流叶片24顺着水流转动，并带动联动轴23及U形转板25同步转动，水流穿过网格滤渣板26经由测流孔进入至监测盒2内，由于水质监测传感器22检测水质时，需要水流在短时间处于静止状态，才能保证其检测的准确度，联动轴23周期性带动U形转板25及泥渣吸附板27转动，使得泥渣吸附板27间断性的堵在测流孔上，在这短时间内，水质监测传感器22对水质进行检测，并将检测信号及时传递至控制器11，同时，当水质监测传感器22作业时，通过控制器11控制防爆灯13启动，提醒周围水域的人们，在进行水质监测作业，网格滤渣板26、泥渣吸附板27的配合使用，避免了杂质或泥渣吸附在水质监测传感器22影响检测数据的准确性；
步骤五，启动微型电机33，控制微型电机33的电机轴缓慢转动，带动主动锥齿轮34同步转动，由于主动锥齿轮34与从动锥齿轮36啮合连接，带动从动锥齿轮36及丝杠35同步转动，进而带动丝杠35配合丝筒38螺旋转动，由于螺旋作用的反推力，带动丝筒38沿着套筒37向上滑动；同时，带动方形竖杆39沿着方形孔向上滑动，带动限位挡块311向上压缩限位弹簧310，限位弹簧310发生形变，带动监测盒2与双层板4之间的间距增加，带动伸缩软管3拉伸变长，带动监测盒2在水底深处的位置改变，方便了对水底不同深层的水质进行检测。
本发明通过各机构组件的配合使用，解决了水质监测设备在深水中固定不牢及检测效果差的问题，且整体结构设计紧凑，增加了监测设备在水中固定的稳定性，方便了对不同层深的水质进行检测，提高了水质实时监测的准确性及效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。