一種綜合水質(zhì)監(jiān)測檢測裝置的設(shè)計(jì)

殷 飛，金世佳

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林 吉林 132101）

水質(zhì)監(jiān)測，是監(jiān)視和測定水體中污染物的種類、各類污染物的濃度及變化趨勢，評價(jià)水質(zhì)狀況的過程。監(jiān)測范圍十分廣泛，包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海

和地下水）及各種各樣的工業(yè)排水等。主要監(jiān)測項(xiàng)目可分為兩大類：一類是反映水質(zhì)狀況的

綜合指標(biāo)，如溫度、色度、濁度、pH值、電導(dǎo)率、懸浮物、溶解氧、化學(xué)需氧量和生化需氧量等；另一類是一些有毒物質(zhì)，如酚、氰、砷、鉛、鉻、鎘、汞和有機(jī)農(nóng)藥等。為客觀的評價(jià)江河和海洋水質(zhì)的狀況，除上述監(jiān)測項(xiàng)目外，有時(shí)需進(jìn)行流速和流量的測定。

1 綜合水質(zhì)監(jiān)測檢測裝置設(shè)計(jì)組成

綜合水質(zhì)監(jiān)測檢測裝置主要包括底盤、沉積物采集裝置、水質(zhì)監(jiān)測裝置、插針。圓形底盤下部的插針均勻分布在基座底部，因?yàn)閳A形的各處受力均衡，在投放和收回時(shí)，便于操作。如果需要采集、監(jiān)測水底層的情況，將整個(gè)底盤放置之后，插針插入河床（海床、池塘底部）等，便于固定，避免裝置被沖走。如圖1所示。

2 沉積物采集裝置

沉積物采集裝置包括進(jìn)水管、第一出水管、第二出水管、沉降管、排水管，如圖2所示。其中沉積物采集裝置至少設(shè)置一組，多組方向不同。當(dāng)需要采集不同位置的沉積物以及水質(zhì)的監(jiān)測時(shí)，將整個(gè)裝置放置到不同水層、不同方向，可以采集不同水流向的沉積物，增加樣本數(shù)量，提高檢測準(zhǔn)確性。

圖1 總體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 采集裝置部件圖

2.1 進(jìn)水管

進(jìn)水管螺旋連接在進(jìn)水接口，與第一出水管、第二出水管形成T字型管，并與沉降管連通，分別具有90°夾角；要求進(jìn)水管、第一出水管、第二出水管位于同一水平面上，前端設(shè)置為喇叭口形，保障出水順暢。

2.2 出水管

第一出水管與第二出水管對接形成出水管，出水管上具有進(jìn)水接口，其外設(shè)置有螺紋，要求第一出水管、第二出水管、沉降管在同一豎直面上，且第二出水管的長度小于進(jìn)水管為佳，排水末端可以設(shè)置有向下的彎管，這樣可以避免擾亂同層水流，或是擾亂隔壁沉降管采集沉降物，這樣在進(jìn)水流水時(shí)，流水可以快速通過該通道，保證沉積物下落穩(wěn)定，提高沉積物采集速度。同時(shí)出水管上具有沉降接口，沉降接口外設(shè)置有卡接結(jié)構(gòu)。

2.3 沉降管

沉降管卡接在沉降接口，包括管體、封蓋組件，同時(shí)設(shè)置有液位傳感器；其中管體上端設(shè)置管體開口，管體開口卡接在在沉降接口；封蓋組件包括第一蓋體、第二蓋體、支架、第一齒條、第一齒輪、第一馬達(dá)、第一濾網(wǎng)、第二濾網(wǎng)。其中第一濾網(wǎng)、第二濾網(wǎng)分別內(nèi)切于第一出水管內(nèi)和第二出水管內(nèi)，特征為傾斜使上端相交且豎直投影面積等于沉降管開口，主要使沉降物下落進(jìn)入沉降管內(nèi)。第一蓋體與第二蓋體固定連接，其中第一蓋體將第一出水管和第二出水管封閉，使從進(jìn)水口進(jìn)入的流水沿著第一出水管、第二出水管流出；第二蓋體安裝有齒條，齒輪安裝在管體上的馬達(dá)主軸上，齒輪與齒條嚙合，在電機(jī)帶動(dòng)下將沉降管封閉。如圖3所示。

圖3 沉降管立體結(jié)構(gòu)示意圖

其中球心角為-45°角的弧形壁，在進(jìn)水管進(jìn)水沖擊時(shí)，可以有效的將水流分開，讓水流沿著第一出水管、第二出水管流走，并且不會(huì)再第一蓋上累積沉積物，保證沉積物有效的落入沉降管內(nèi)。

2.4 排水管

排水管包括錐形管、錐形蓋、第二馬達(dá)、接水管，可以保證沉降管內(nèi)的水流出；其中錐形管位于沉降管內(nèi)，其上設(shè)置有排水孔，內(nèi)切設(shè)置錐形蓋，隨著錐形蓋旋轉(zhuǎn)依次開啟排水孔；螺旋線排列的話，根據(jù)水位的高低，可以旋轉(zhuǎn)錐形蓋，對排水孔從上向下的逐一開啟；既有效的保證排水孔的無效開啟，也避免排水時(shí)沖走沉積物。第二馬達(dá)固定在錐形管上，主軸穿過錐形管與錐形蓋連接；接水管位于沉降管外部，接水管螺旋連接在錐形管下方。

圖4 排水管的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖

3 水質(zhì)監(jiān)測裝置

水質(zhì)監(jiān)測裝置包括第三馬達(dá)、第三齒條、第三齒輪、濁度傳感器、溫度傳感器；濁度

傳感器和溫度傳感器分別安裝在第三齒條的頂端，第三齒條與第三齒輪嚙合，第三齒輪安

裝在底盤上第三馬達(dá)的主軸上，且安裝在密封盒，齒條的上端伸出盒體。第三齒條升降，可以監(jiān)測不同水深的水質(zhì)情況，傳感器將檢測的結(jié)果通過無線傳輸?shù)奖O(jiān)控主機(jī)上。

圖5 水質(zhì)監(jiān)測組件結(jié)構(gòu)示意圖

各電機(jī)的運(yùn)作主要通過PLC控制，保證有效的檢測水質(zhì)，通過位移傳感器的的反饋，PLC控制第三馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的角度，以保證排水孔的開啟，這樣有順序的開啟排水孔，可以有效的保證沉降管內(nèi)的沉積物去水徹底。

4 結(jié)論

綜合水質(zhì)監(jiān)測檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，可靠；在監(jiān)測水質(zhì)濁度等可通過各種傳感器采集數(shù)據(jù)情況的同時(shí)，可以根據(jù)需要采集沉積物，做進(jìn)一步的分析，做到綜合、全面的監(jiān)測檢測。特別適合水文、水質(zhì)監(jiān)測的長期性、連續(xù)性、突變性的特點(diǎn)，將有可能對現(xiàn)有的水質(zhì)環(huán)境檢測、監(jiān)測起到積極的作用。