[發明專利]一種水庫多參數水質垂向動態數據采集裝置

有效

• 申請號: 201510563886.5
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105044303B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 韓敏;杜曉明;汪天祥;秦國帥
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01D21/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 趙連明,梅洪玉

技術領域

本發明屬于水質監測領域，涉及到一種水庫多參數水質垂向動態數據采集裝置。

背景技術

水源水庫作為蓄水和供水的工程設施，水質保護與管理是實現安全供水的關鍵結點。在水庫的運行過程中，水質污染問題越來越突出。水庫建成后，由降雨徑流驅動、人類活動影響、大氣沉降和水庫內的生物代謝沉積等形成的污染物，大部分積蓄在水庫中，影響水體水質。尤其在我國東北地區，水源水庫規模大，深度大，運行時間長，水庫下層水質惡化嚴重。觀察發現，運行20年以上的水庫普遍存在內源污染問題。因此，如何深入研究水源水庫，全面調查和監控水源水庫水質的實際狀況，評價水庫垂向分布水質狀況，成為研究適應性地水質管理對策的關鍵。

水質監測是保證水源水庫環境安全的重要手段，水源水庫水質監測的常規數據主要包括深度、溫度、PH值、溶解氧、電導率、氧化還原電位等。在進行水質采集時，需要盡可能確保采集的是指定采樣點實際狀態下垂直剖面的水質數據，才能夠對垂直剖面的水質狀況作出正確評價。同時為了更好地研究水污染問題，總是希望觀察水下的情況獲得更多的水體信息，例如水下絮凝物的分布。傳統的水質監測采用人工采樣、實驗室分析的方法進行，科研人員乘調查船到達采樣點后，使用帶有刻度繩的采水器獲取指定深度的水樣，然后將水樣帶回實驗室進一步分析以獲得水質數據。這種方法浪費人力物力，效率低下，數據的準確度比較依賴于采集的水樣，而且不能很好地反映水質的連續動態變化。隨著電子信息、微處理器及計算機技術的發展，傳感器已在環境保護領域日益得到廣泛應用，使得科研人員可以直接在現場測量常規水質參數。一方面，科研人員根據采樣點處深度等間距的采集若干水樣，使用單參數水質檢測儀在現場直接檢測水樣，在顯示屏上讀取水質數據后人工記錄存儲，在一定的程度上提高了數據的準確度。但要想較好捕捉各水質參數垂向分布的變化趨勢了解水質狀況，就要增加采樣點處的測量數目，費時費力，而且也不能保證加密的測量點就是水質狀況發生較大變化的區域。另一方面，科研人員可以在現場配合絞車使用CTD多參數水質檢測儀，以一定速度勻速下放自動獲得垂直剖面的水質分布數據。例如，德國Sea&Sun公司CTD90m檢測儀可以選擇深度間隔模式或者連續模式等測定垂直剖面的深度、溫度、PH值、溶解氧、電導率、氧化還原電位、濁度等水質數據，通過連接筆記本電腦就可以在現場觀察水質參數變化趨勢。但其功能較單一，所使用的水質監測裝置并不具備獲取儀器所處水下狀況的能力，可能會有導致損壞儀器，采集效率不高等問題，且主要面向海洋環境，價格也高達40～50萬RMB。

顯然，現有的水源水庫水質監測裝置并不能為科研人員提供真實反映水質狀況垂向分布的數據。因此，急需提供一種成本低廉，安全可靠，節省人力物力，既能較好捕捉水源水庫水質垂向分布情況提高采樣效率以及精度，又能觀測水下情況的水質監測裝置。

發明內容

本發明致力于解決現有技術測量水源水庫水質垂向分布數據采集裝置的不足，提供一種成本低廉、安全可靠、適用于水源水庫的多參數水質垂向分布動態采集裝置，通過嵌入水庫多參數水質垂向動態數據采集方法測量，實現水體垂向多參數水質的在線觀測和數據存儲。

本發明的技術方案，水庫多參數水質垂向動態數據采集裝置主要包括傳感器模塊、多參數數據采集模塊、支撐架、步進電機模塊、微控制器控制模塊、計算機終端。傳感器模塊主要包括：溫度傳感器、壓力傳感器、pH值傳感器、溶解氧傳感器、電導率傳感器、氧化還原傳感器。多參數數據采集模塊包括數據采集電路、數據傳輸電路、水密接頭、上方擰蓋、圓柱形殼體、下方擰蓋、傳感器保護罩、配重。傳感器模塊采集水源水庫水質的參數將其轉換為模擬電信號的參數，在由多參數數據采集模塊將模擬電信號轉換成相應的數字信號由上位機界面進行相應數據的處理，圖形的顯示以及存儲。支撐架包括帶電纜接口的絞盤、支座、帶滑輪的支架、電纜。微控制器控制模塊主要包括單片機控制電路、按鍵電路、復位電路、晶振電路、驅動隔離電路。步進電機模塊采用86型步進電機。數據采集電路由STC12C5A60S2作為核心處理器以及外圍電路組成。計算機終端的上位機數據處理、顯示與數據存儲模塊。通過labview開發上位機顯示界面并通過access2007進行數據的存儲。