[发明专利]一种湖库垂向剖面水环境实时在线监测预警装置

说明书

本发明公开了一种湖库垂向剖面水环境实时在线监测预警装置，属于水环境监测领域。包括供电系统、与供电系统连接的动力控制系统、设置在动力控制系统输出端的水环境监测系统、与水环境监测系统连接的数据采集系统、环境要素同步监测系统、分别与数据采集系统和环境要素同步监测系统连接的数据传输系统以及与数据传输系统连接的在线监测预警平台系统；本发明实现了垂向剖面监测上的灵活性控制优势以及实现了湖泊垂向不同深度水环境指标的多参数全天候连续测定，提高了湖库剖面水环境监测效率，为湖库水污染防治和水质安全保障提供了一定的有利技术条件。

技术领域

本发明涉及水环境监测领域，具体涉及一种湖库垂向剖面水环境实时在 线监测预警装置。

背景技术

随着水环境管理需求的发展，开展长期和连续的水环境监测并实现及时 水质超标和水华实时预警，对于湖库水环境保护和新时期水功能区水质目标 精细化管理具有重要意义。而传统的水环境监测不仅费时费力，而且还常常 受到天气等条件的限制，对于突发性的水污染和湖库水体水华问题，也不能 实现及时的快速监测与实时预警。目前对于深水湖库垂向剖面不同深度上水 环境如水温、溶解氧等指标分层变化及影响机理的研究是水环境保护研究的 主要热点领域，如何及时、快速和长期、连续地获得水体不同深度上多参数 水环境指标及同步环境要素数据成为制约水质分层机理认识的瓶颈之一。在 现有的水环境监测技术中，虽然传统手动将监测仪器置于水体不同深度，可 以实现垂向水质的监测，但却存在费时、费力和难以长期连续监测的问题， 同时受到极端天气和风浪等条件的限制，难以满足当前水环境监测的快速、 及时、长期连续剖面监测和实时预警的技术需求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种湖库垂向剖面水环境实时在线 监测预警装置，具体技术方案如下：

一种湖库垂向剖面水环境实时在线监测预警装置，包括供电系统、与供 电系统连接的动力控制系统、设置在动力控制系统输出端的水环境监测系 统、与水环境监测系统连接的数据采集系统、与数据采集系统连接的环境要 素同步监测系统、与数据采集系统连接的数据传输系统以及与数据传输系统 连接的在线监测预警平台系统；动力控制系统包括与供电系统连接的伺服电 机、与伺服电机连接的PLC控制器以及设置在伺服电机输出端的卷扬机，水 环境监测系统上设有与PLC控制器连接的测距传感器。

本发明中通过伺服电机和PLC控制器组合实现卷扬机精准运转的灵活控 制，首先在PLC控制器中设定好相应的距离阈值和剖面监测频率，之后启动 伺服电机。伺服电机控制卷扬机使水环境监测系统在水中均速缓慢下放，期 间测距传感器测定水环境监测系统与水底的距离并及时传送给PLC控制器， 当水环境监测系统与水底距离达到触发条件时触发PLC控制器信号，之后伺 服电机开始反转并带动卷扬机反向转动，从而将水环境监测系统在水中垂向 提升，达到接近水面时PLC控制停止上升，之后将按照设定好的剖面监测频率再次自动运行，开始水环境监测系统的再次下放和上升过程。

作为优选，水环境监测系统包括设置在动力控制系统输出端的牵引线、 设置在牵引线上的容置筒、设置在容置筒内的承载托盘以及设置在承载托盘 上的水环境监测传感器，测距传感器设置在承载托盘底侧。

本发明通过牵引线将容置筒与卷扬机固定连接，卷扬机带动容置筒水环 境监测传感器进行下放和上升运动，设置在承载托盘底侧的测距传感器在监 测系统在到达水底前反馈给PLC控制器反转控制信号，实现剖面监测自动起 升功能。

作为优选，水环境监测传感器由水温传感器、水位传感器、溶解氧传感 器、电导率传感器、浊度传感器、总氮总磷传感器、叶绿素a传感器组成。

本发明通过水温传感器、水位传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、 浊度传感器、总氮总磷传感器、叶绿素a传感器，对水下环境进行多方位全 方面的监测。

作为优选，容置筒的外侧设有多组缓流孔。