一种综合水质监测检测装置的设计

殷 飞，金世佳

（吉林农业科技学院，吉林 吉林 132101）

水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海

和地下水）及各种各样的工业排水等。主要监测项目可分为两大类：一类是反映水质状况的

综合指标，如温度、色度、浊度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生化需氧量等；另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。为客观的评价江河和海洋水质的状况，除上述监测项目外，有时需进行流速和流量的测定。

1 综合水质监测检测装置设计组成

综合水质监测检测装置主要包括底盘、沉积物采集装置、水质监测装置、插针。圆形底盘下部的插针均匀分布在基座底部，因为圆形的各处受力均衡，在投放和收回时，便于操作。如果需要采集、监测水底层的情况，将整个底盘放置之后，插针插入河床（海床、池塘底部）等，便于固定，避免装置被冲走。如图1所示。

2 沉积物采集装置

沉积物采集装置包括进水管、第一出水管、第二出水管、沉降管、排水管，如图2所示。其中沉积物采集装置至少设置一组，多组方向不同。当需要采集不同位置的沉积物以及水质的监测时，将整个装置放置到不同水层、不同方向，可以采集不同水流向的沉积物，增加样本数量，提高检测准确性。

图1 总体结构示意图

图2 采集装置部件图

2.1 进水管

进水管螺旋连接在进水接口，与第一出水管、第二出水管形成T字型管，并与沉降管连通，分别具有90°夹角；要求进水管、第一出水管、第二出水管位于同一水平面上，前端设置为喇叭口形，保障出水顺畅。

2.2 出水管

第一出水管与第二出水管对接形成出水管，出水管上具有进水接口，其外设置有螺纹，要求第一出水管、第二出水管、沉降管在同一竖直面上，且第二出水管的长度小于进水管为佳，排水末端可以设置有向下的弯管，这样可以避免扰乱同层水流，或是扰乱隔壁沉降管采集沉降物，这样在进水流水时，流水可以快速通过该通道，保证沉积物下落稳定，提高沉积物采集速度。同时出水管上具有沉降接口，沉降接口外设置有卡接结构。

2.3 沉降管

沉降管卡接在沉降接口，包括管体、封盖组件，同时设置有液位传感器；其中管体上端设置管体开口，管体开口卡接在在沉降接口；封盖组件包括第一盖体、第二盖体、支架、第一齿条、第一齿轮、第一马达、第一滤网、第二滤网。其中第一滤网、第二滤网分别内切于第一出水管内和第二出水管内，特征为倾斜使上端相交且竖直投影面积等于沉降管开口，主要使沉降物下落进入沉降管内。第一盖体与第二盖体固定连接，其中第一盖体将第一出水管和第二出水管封闭，使从进水口进入的流水沿着第一出水管、第二出水管流出；第二盖体安装有齿条，齿轮安装在管体上的马达主轴上，齿轮与齿条啮合，在电机带动下将沉降管封闭。如图3所示。

图3 沉降管立体结构示意图

其中球心角为-45°角的弧形壁，在进水管进水冲击时，可以有效的将水流分开，让水流沿着第一出水管、第二出水管流走，并且不会再第一盖上累积沉积物，保证沉积物有效的落入沉降管内。

2.4 排水管

排水管包括锥形管、锥形盖、第二马达、接水管，可以保证沉降管内的水流出；其中锥形管位于沉降管内，其上设置有排水孔，内切设置锥形盖，随着锥形盖旋转依次开启排水孔；螺旋线排列的话，根据水位的高低，可以旋转锥形盖，对排水孔从上向下的逐一开启；既有效的保证排水孔的无效开启，也避免排水时冲走沉积物。第二马达固定在锥形管上，主轴穿过锥形管与锥形盖连接；接水管位于沉降管外部，接水管螺旋连接在锥形管下方。

图4 排水管的爆炸结构示意图

3 水质监测装置

水质监测装置包括第三马达、第三齿条、第三齿轮、浊度传感器、温度传感器；浊度

传感器和温度传感器分别安装在第三齿条的顶端，第三齿条与第三齿轮啮合，第三齿轮安

装在底盘上第三马达的主轴上，且安装在密封盒，齿条的上端伸出盒体。第三齿条升降，可以监测不同水深的水质情况，传感器将检测的结果通过无线传输到监控主机上。

图5 水质监测组件结构示意图

各电机的运作主要通过PLC控制，保证有效的检测水质，通过位移传感器的的反馈，PLC控制第三马达旋转的角度，以保证排水孔的开启，这样有顺序的开启排水孔，可以有效的保证沉降管内的沉积物去水彻底。

4 结论

综合水质监测检测装置结构简单，可靠；在监测水质浊度等可通过各种传感器采集数据情况的同时，可以根据需要采集沉积物，做进一步的分析，做到综合、全面的监测检测。特别适合水文、水质监测的长期性、连续性、突变性的特点，将有可能对现有的水质环境检测、监测起到积极的作用。