[发明专利]一种水库多参数水质垂向动态数据采集装置

说明书

技术领域

本发明属于水质监测领域，涉及到一种水库多参数水质垂向动态数据采集装置。

背景技术

水源水库作为蓄水和供水的工程设施，水质保护与管理是实现安全供水的关键结点。在水库的运行过程中，水质污染问题越来越突出。水库建成后，由降雨径流驱动、人类活动影响、大气沉降和水库内的生物代谢沉积等形成的污染物，大部分积蓄在水库中，影响水体水质。尤其在我国东北地区，水源水库规模大，深度大，运行时间长，水库下层水质恶化严重。观察发现，运行20年以上的水库普遍存在内源污染问题。因此，如何深入研究水源水库，全面调查和监控水源水库水质的实际状况，评价水库垂向分布水质状况，成为研究适应性地水质管理对策的关键。

水质监测是保证水源水库环境安全的重要手段，水源水库水质监测的常规数据主要包括深度、温度、PH值、溶解氧、电导率、氧化还原电位等。在进行水质采集时，需要尽可能确保采集的是指定采样点实际状态下垂直剖面的水质数据，才能够对垂直剖面的水质状况作出正确评价。同时为了更好地研究水污染问题，总是希望观察水下的情况获得更多的水体信息，例如水下絮凝物的分布。传统的水质监测采用人工采样、实验室分析的方法进行，科研人员乘调查船到达采样点后，使用带有刻度绳的采水器获取指定深度的水样，然后将水样带回实验室进一步分析以获得水质数据。这种方法浪费人力物力，效率低下，数据的准确度比较依赖于采集的水样，而且不能很好地反映水质的连续动态变化。随着电子信息、微处理器及计算机技术的发展，传感器已在环境保护领域日益得到广泛应用，使得科研人员可以直接在现场测量常规水质参数。一方面，科研人员根据采样点处深度等间距的采集若干水样，使用单参数水质检测仪在现场直接检测水样，在显示屏上读取水质数据后人工记录存储，在一定的程度上提高了数据的准确度。但要想较好捕捉各水质参数垂向分布的变化趋势了解水质状况，就要增加采样点处的测量数目，费时费力，而且也不能保证加密的测量点就是水质状况发生较大变化的区域。另一方面，科研人员可以在现场配合绞车使用CTD多参数水质检测仪，以一定速度匀速下放自动获得垂直剖面的水质分布数据。例如，德国Sea&Sun公司CTD90m检测仪可以选择深度间隔模式或者连续模式等测定垂直剖面的深度、温度、PH值、溶解氧、电导率、氧化还原电位、浊度等水质数据，通过连接笔记本电脑就可以在现场观察水质参数变化趋势。但其功能较单一，所使用的水质监测装置并不具备获取仪器所处水下状况的能力，可能会有导致损坏仪器，采集效率不高等问题，且主要面向海洋环境，价格也高达40～50万RMB。

显然，现有的水源水库水质监测装置并不能为科研人员提供真实反映水质状况垂向分布的数据。因此，急需提供一种成本低廉，安全可靠，节省人力物力，既能较好捕捉水源水库水质垂向分布情况提高采样效率以及精度，又能观测水下情况的水质监测装置。

发明内容

本发明致力于解决现有技术测量水源水库水质垂向分布数据采集装置的不足，提供一种成本低廉、安全可靠、适用于水源水库的多参数水质垂向分布动态采集装置，通过嵌入水库多参数水质垂向动态数据采集方法测量，实现水体垂向多参数水质的在线观测和数据存储。

本发明的技术方案，水库多参数水质垂向动态数据采集装置主要包括传感器模块、多参数数据采集模块、支撑架、步进电机模块、微控制器控制模块、计算机终端。传感器模块主要包括：温度传感器、压力传感器、pH值传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、氧化还原传感器。多参数数据采集模块包括数据采集电路、数据传输电路、水密接头、上方拧盖、圆柱形壳体、下方拧盖、传感器保护罩、配重。传感器模块采集水源水库水质的参数将其转换为模拟电信号的参数，在由多参数数据采集模块将模拟电信号转换成相应的数字信号由上位机界面进行相应数据的处理，图形的显示以及存储。支撑架包括带电缆接口的绞盘、支座、带滑轮的支架、电缆。微控制器控制模块主要包括单片机控制电路、按键电路、复位电路、晶振电路、驱动隔离电路。步进电机模块采用86型步进电机。数据采集电路由STC12C5A60S2作为核心处理器以及外围电路组成。计算机终端的上位机数据处理、显示与数据存储模块。通过labview开发上位机显示界面并通过access2007进行数据的存储。