一種綜合水質監測檢測裝置的設計

殷 飛，金世佳

（吉林農業科技學院，吉林 吉林 132101）

水質監測，是監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，評價水質狀況的過程。監測范圍十分廣泛，包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海

和地下水）及各種各樣的工業排水等。主要監測項目可分為兩大類：一類是反映水質狀況的

綜合指標，如溫度、色度、濁度、pH值、電導率、懸浮物、溶解氧、化學需氧量和生化需氧量等；另一類是一些有毒物質，如酚、氰、砷、鉛、鉻、鎘、汞和有機農藥等。為客觀的評價江河和海洋水質的狀況，除上述監測項目外，有時需進行流速和流量的測定。

1 綜合水質監測檢測裝置設計組成

綜合水質監測檢測裝置主要包括底盤、沉積物采集裝置、水質監測裝置、插針。圓形底盤下部的插針均勻分布在基座底部，因為圓形的各處受力均衡，在投放和收回時，便于操作。如果需要采集、監測水底層的情況，將整個底盤放置之后，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置一組，多組方向不同。當需要采集不同位置的沉積物以及水質的監測時，將整個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，增加樣本數量，提高檢測準確性。

圖1 總體結構示意圖

圖2 采集裝置部件圖

2.1 進水管

進水管螺旋連接在進水接口，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；要求進水管、第一出水管、第二出水管位于同一水平面上，前端設置為喇叭口形，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，出水管上具有進水接口，其外設置有螺紋，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水管為佳，排水末端可以設置有向下的彎管，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，這樣在進水流水時，流水可以快速通過該通道，保證沉積物下落穩定，提高沉積物采集速度。同時出水管上具有沉降接口，沉降接口外設置有卡接結構。

2.3 沉降管

沉降管卡接在沉降接口，包括管體、封蓋組件，同時設置有液位傳感器；其中管體上端設置管體開口，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、第一濾網、第二濾網。其中第一濾網、第二濾網分別內切于第一出水管內和第二出水管內，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入沉降管內。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，使從進水口進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主軸上，齒輪與齒條嚙合，在電機帶動下將沉降管封閉。如圖3所示。

圖3 沉降管立體結構示意圖

其中球心角為-45°角的弧形壁，在進水管進水沖擊時，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，并且不會再第一蓋上累積沉積物，保證沉積物有效的落入沉降管內。

2.4 排水管

排水管包括錐形管、錐形蓋、第二馬達、接水管，可以保證沉降管內的水流出；其中錐形管位于沉降管內，其上設置有排水孔，內切設置錐形蓋，隨著錐形蓋旋轉依次開啟排水孔；螺旋線排列的話，根據水位的高低，可以旋轉錐形蓋，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，也避免排水時沖走沉積物。第二馬達固定在錐形管上，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 排水管的爆炸結構示意圖

3 水質監測裝置

水質監測裝置包括第三馬達、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，可以監測不同水深的水質情況，傳感器將檢測的結果通過無線傳輸到監控主機上。

圖5 水質監測組件結構示意圖

各電機的運作主要通過PLC控制，保證有效的檢測水質，通過位移傳感器的的反饋，PLC控制第三馬達旋轉的角度，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的沉積物去水徹底。

4 結論

綜合水質監測檢測裝置結構簡單，可靠；在監測水質濁度等可通過各種傳感器采集數據情況的同時，可以根據需要采集沉積物，做進一步的分析，做到綜合、全面的監測檢測。特別適合水文、水質監測的長期性、連續性、突變性的特點，將有可能對現有的水質環境檢測、監測起到積極的作用。