農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，屬于環(huán)境科學(xué)和農(nóng)田生態(tài)學(xué)研究設(shè)備領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括：用于監(jiān)測(cè)雨量及降雨過(guò)程的雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；用于監(jiān)測(cè)匯集到梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；用于從所述梯形堰中獲取農(nóng)業(yè)面源污染徑流的水樣的在線取樣子系統(tǒng)；用于監(jiān)測(cè)所述梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流的預(yù)設(shè)面源污染指標(biāo)的面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；用于從相連的子系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)并對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與存儲(chǔ)的系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；與所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)相連、用于為上述各個(gè)子系統(tǒng)供電的太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案能夠?qū)r(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷及其產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)取樣與監(jiān)測(cè)。
【專利說(shuō)明】農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)和農(nóng)田生態(tài)學(xué)研究設(shè)備領(lǐng)域，特別是指一種農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前的研究工作中，污染監(jiān)測(cè)工作可分為人為定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)。定點(diǎn)監(jiān)測(cè)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，對(duì)于特殊條件(如降水)或特殊區(qū)域的污染監(jiān)測(cè)則顯得較為滯后，力不從心。因此，自動(dòng)監(jiān)測(cè)日益成為污染監(jiān)測(cè)的主導(dǎo)，人為定點(diǎn)監(jiān)測(cè)作為輔助手段，這是目前污染監(jiān)測(cè)工作的總體趨勢(shì)。
[0003]在自動(dòng)污染監(jiān)測(cè)工作中，又以點(diǎn)源污染監(jiān)測(cè)為主。因其污染源固定、污染排放集中，故監(jiān)測(cè)較為容易。點(diǎn)源污染的自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系被環(huán)保部門廣泛應(yīng)用于各地污染企業(yè)的監(jiān)測(cè)，并達(dá)到自動(dòng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)一體化，當(dāng)企業(yè)排污超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警通知相關(guān)人員。相對(duì)于點(diǎn)源污染，面源污染具有較大不確定性，主要體現(xiàn)在時(shí)間不確定、地點(diǎn)不確定、污染物不確定、范圍不確定、污染負(fù)荷不確定等方面。因此相較于點(diǎn)源監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)存在一定困難，目前也很少有面源污染自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系，或其監(jiān)測(cè)手段還不成熟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，能夠?qū)r(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷及其產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)取樣與監(jiān)測(cè)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供技術(shù)方案如下:
[0006]一方面，提供一種農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，包括:
[0007]用于監(jiān)測(cè)雨量及降雨過(guò)程的雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；
[0008]用于監(jiān)測(cè)匯集到梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；
[0009]用于從所述梯形堰中獲取農(nóng)業(yè)面源污染徑流的水樣的在線取樣子系統(tǒng)；
[0010]用于監(jiān)測(cè)所述梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流的預(yù)設(shè)面源污染指標(biāo)的面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；
[0011]與所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述在線取樣子系統(tǒng)和所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)分別相連、用于從相連的子系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)并對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；
[0012]與所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)相連、用于為上述各個(gè)子系統(tǒng)供電的太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)。
[0013]進(jìn)一步地，所述太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)包括:
[0014]用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能并儲(chǔ)存，直接為所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)供電，并通過(guò)所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)為所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述在線取樣子系統(tǒng)和所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)供電的太陽(yáng)能電池板。
[0015]進(jìn)一步地，所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括:[0016]用于監(jiān)測(cè)降雨及降雨過(guò)程，儲(chǔ)存降雨數(shù)據(jù)并將降雨數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鱿到y(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的自動(dòng)雨量計(jì)。
[0017]進(jìn)一步地,所述自動(dòng)雨量計(jì)的最小監(jiān)測(cè)雨量為0.5_。
[0018]進(jìn)一步地，所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括:
[0019]用于匯集農(nóng)業(yè)面源污染徑流的梯形堰；
[0020]固定在所述梯形堰的側(cè)壁上、用于感應(yīng)和監(jiān)測(cè)所述梯形堰中農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流量，并將流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鱿到y(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的在線流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭。
[0021]進(jìn)一步地，所述在線流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭具體用于在農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流速不低于0.01m/s時(shí)，傳輸流速信號(hào)給所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，作為開(kāi)啟所述在線取樣子系統(tǒng)和面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的指令。
[0022]進(jìn)一步地，所述梯形堰為復(fù)合梯形堰，所述梯形堰的下梯形為60°等腰梯形，所述梯形堰的上梯形為45°等腰梯形；
[0023]所述梯形堰的入口處設(shè)置有用于阻擋懸浮物的柵格；
[0024]所述梯形堰的下梯形側(cè)面包括一傾角為10°、用于放置探頭的凹槽，所述凹槽的槽口下水平線距離所述梯形堰堰底0.1m,所述凹槽的槽口覆蓋有鐵絲網(wǎng)。
[0025]進(jìn)一步地，所述在線取樣子系統(tǒng)包括:
[0026]置于所述梯形堰的凹槽內(nèi)、用于采集所述梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流并去除其中的懸浮物的采樣探頭；
[0027]與所述采樣探頭相連、用于根據(jù)所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的指令控制水泵的開(kāi)啟，按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間間隔采取水樣的取樣裝置。
[0028]進(jìn)一步地，所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括:
[0029]置于所述梯形堰的凹槽內(nèi)、用于在降雨時(shí)段內(nèi)測(cè)定所述梯形堰中農(nóng)業(yè)面源污染徑流的預(yù)設(shè)面源污染指標(biāo)，記錄并儲(chǔ)存指標(biāo)數(shù)據(jù)，將指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鱿到y(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)探頭。
[0030]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括:
[0031]用于接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給工作人員的GPRS發(fā)射器；
[0032]與所述GPRS發(fā)射器相連、用于分配所述太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)傳輸?shù)碾娏?、從相連的子系統(tǒng)獲取和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)、并將數(shù)據(jù)傳輸給所述GPRS發(fā)射器的系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片。
[0033]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片具體用于將所述太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)傳輸?shù)碾娏糠峙浣o所述GPRS發(fā)射器、所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述在線取樣子系統(tǒng)和所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；
[0034]所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片還用于在接收到所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的降雨信號(hào)后，開(kāi)啟所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，并在接收到所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的流速信號(hào)后，開(kāi)啟所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，并設(shè)定所述在線取樣子系統(tǒng)的采樣時(shí)間間隔，控制所述在線取樣子系統(tǒng)進(jìn)行農(nóng)業(yè)面源污染徑流的采樣；
[0035]所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片還用于接收并儲(chǔ)存來(lái)自所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)以及所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并將收集到的數(shù)據(jù)傳輸給所述GPRS發(fā)射器。
[0036]本發(fā)明的實(shí)施例具有以下有益效果:[0037]上述方案中，農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)由用于監(jiān)測(cè)雨量及降雨過(guò)程的雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、用于監(jiān)測(cè)匯集到梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流面源污染徑流的流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、用于從所述梯形堰中獲取農(nóng)業(yè)面源污染徑流的水樣的在線取樣子系統(tǒng)、用于監(jiān)測(cè)所述梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流的預(yù)設(shè)面源污染指標(biāo)的面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、用于從相連的子系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)并對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、用于為上述各個(gè)子系統(tǒng)供電的太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)組成。通過(guò)本發(fā)明的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)可以對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷及其產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)取樣與監(jiān)測(cè)，并且組成該系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)可自行拆卸，方便攜帶和野外安裝。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)的流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和在線取樣子系統(tǒng)的探頭安裝示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)的各子系統(tǒng)的交互示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為使本發(fā)明的實(shí)施例要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0042]本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中未能有效自動(dòng)監(jiān)測(cè)面源污染的問(wèn)題，提供一種農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，能夠?qū)r(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷及其產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)取樣與監(jiān)測(cè)。
[0043]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例包括:
[0044]用于監(jiān)測(cè)雨量及降雨過(guò)程的雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)20 ；
[0045]用于監(jiān)測(cè)匯集到梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)40 ；
[0046]用于從梯形堰中獲取農(nóng)業(yè)面源污染徑流的水樣的在線取樣子系統(tǒng)50 ；
[0047]用于監(jiān)測(cè)梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流的預(yù)設(shè)面源污染指標(biāo)的面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)60 ；
[0048]與雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)20、流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)40、在線取樣子系統(tǒng)50和面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)60分別相連、用于從相連的子系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)并對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30 ；
[0049]與系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30相連、用于為上述各個(gè)子系統(tǒng)供電的太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)10。
[0050]其中，太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)10包括太陽(yáng)能電池板，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)換成電能并儲(chǔ)存，直接為系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30供電，并通過(guò)系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30為雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)20、流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)40、在線取樣子系統(tǒng)50和面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)60供電，充當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的電源。
[0051]雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)20的主要部件是自動(dòng)雨量計(jì)，能夠監(jiān)測(cè)和記錄降雨及降雨過(guò)程，并儲(chǔ)存降雨數(shù)據(jù)，將降雨數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30。其中，自動(dòng)雨量計(jì)的最小監(jiān)測(cè)雨量可以為0.5_，這樣能夠保證降雨監(jiān)測(cè)的精度。
[0052]流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)40包括:用于匯集農(nóng)業(yè)面源污染徑流的梯形堰5 ;固定在梯形堰5的側(cè)壁上、用于感應(yīng)和監(jiān)測(cè)梯形堰5中農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流量，并將流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30的在線流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭6。
[0053]其中，如圖2所示，梯形堰5為復(fù)合梯形堰，下梯形為60°等腰梯形，可在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高水位，上梯形為45°等腰梯形，下梯形的高度可以設(shè)置為lm。本實(shí)施例的梯形堰5用于匯集農(nóng)業(yè)面源污染徑流，其入口處可以設(shè)置一柵格，用于阻擋大體型的懸浮物。如圖2所示，梯形堰5的下梯形側(cè)面帶一凹槽，該凹槽的傾角可以為10°，以便于凹槽內(nèi)污水流出，凹槽的槽口下水平線距離堰底0.lm，凹槽口用鐵絲網(wǎng)覆蓋，凹槽可以用于放置、保護(hù)儀器探頭。梯形堰5的頂部可以用鐵絲網(wǎng)覆蓋，避免大型物體落入梯形堰5中。因?yàn)楸景l(fā)明的技術(shù)方案主要是用于監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)面源污染，因此設(shè)計(jì)梯形堰5以用于匯集污水，在實(shí)際應(yīng)用中還可以根據(jù)地形、地貌、監(jiān)測(cè)對(duì)象、采樣裝置及監(jiān)測(cè)裝置的安放等其他因素，來(lái)設(shè)定具體的監(jiān)測(cè)斷面。
[0054]如圖2所示，在線流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭6固定在梯形堰5下梯形的側(cè)壁上，可以用一外罩來(lái)保護(hù)在線流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭6，其位置與凹槽槽口相對(duì)，與凹槽內(nèi)的面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)探頭9和采樣探頭7處于同一水平線上。在線流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭6用于感應(yīng)和監(jiān)測(cè)梯形堰5中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流量，當(dāng)農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流速達(dá)到0.01m/s時(shí)，將流速信號(hào)傳輸給系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30，作為開(kāi)啟在線取樣子系統(tǒng)50和面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)60的指令之一，之后記錄、保存流量數(shù)據(jù)，并將流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30。
[0055]本實(shí)施例中，當(dāng)降雨發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30接收到來(lái)自雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)20的降雨信號(hào)，開(kāi)啟流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)40，當(dāng)梯形堰5中匯集了一定的水量時(shí)，系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30接收到來(lái)自流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)40的流速信號(hào)，此時(shí)，系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30向在線取樣子系統(tǒng)50及面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)60發(fā)出工作指令。
[0056]其中，在線取樣子系統(tǒng)50包括采樣探頭I和取樣裝置8。采樣探頭I置于梯形堰5的側(cè)面凹槽內(nèi)，其外可以包裹一層紗布，采樣探頭7用于采集梯形堰5中的污水并除去其中的懸浮物，采樣探頭7與在線流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭6以及面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)探頭9處于同一水平線上；取樣裝置8與采樣探頭7相連，接收來(lái)自系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30的指令，控制水泵的開(kāi)啟，每隔預(yù)設(shè)分鐘(或小時(shí))取滿一瓶水樣，待取回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定之用。
[0057]通過(guò)在線取樣子系統(tǒng)50，本實(shí)施例可以采集到降雨過(guò)程中不同時(shí)段的水樣，在一定時(shí)間內(nèi)將水樣取回實(shí)驗(yàn)室分析，可以得到降雨過(guò)程中面源污染指標(biāo)的變化曲線。
[0058]面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)60包括置于梯形堰5側(cè)面凹槽內(nèi)的面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)探頭9，面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)探頭9與采樣探頭7以及在線流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭6處于同一水平線上；面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)探頭9負(fù)責(zé)測(cè)定降雨時(shí)段內(nèi)梯形堰5中農(nóng)業(yè)面源污染徑流的面源污染指標(biāo)，如COD、NH3-N, pH、TN、TP等，記錄并儲(chǔ)存指標(biāo)數(shù)據(jù)，并將指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30。
[0059]通過(guò)面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)60，本實(shí)施例可以得到降雨過(guò)程中面源污染指標(biāo)的變化曲線。
[0060]農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)的核心部件是系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30，系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30包括用于接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給工作人員的GPRS發(fā)射器I和系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片。系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片與上述各個(gè)子系統(tǒng)以及GPRS發(fā)射器I相連，其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與儲(chǔ)存，收集各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)GPRS發(fā)射器I將數(shù)據(jù)傳輸給相關(guān)的工作人員，如圖3所示為系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)30與其它各個(gè)子系統(tǒng)的交互示意圖。
[0061]本實(shí)施例中，系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片主要實(shí)現(xiàn)如下功能:①系統(tǒng)配電:用于將太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)10傳輸過(guò)來(lái)的電量分配給:GPRS發(fā)射器1、雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)20、流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)40、在線取樣子系統(tǒng)50以及面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)60 系統(tǒng)控制:接收到來(lái)自雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)20的降雨信號(hào)以及流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)40的流速信號(hào)，控制在線取樣子系統(tǒng)50的取樣過(guò)程；③數(shù)據(jù)收集與儲(chǔ)存:接收并儲(chǔ)存來(lái)自雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)20、流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)40以及面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)60的數(shù)據(jù)；④數(shù)據(jù)傳輸:將收集到的數(shù)據(jù)傳輸給GPRS發(fā)射器I。
[0062]本發(fā)明的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)可以在野外無(wú)人監(jiān)管的條件下實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)針對(duì)面源污染的一種主要形式，即強(qiáng)降雨過(guò)程中的農(nóng)業(yè)面源污染，以此為監(jiān)測(cè)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了面源污染的全自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并且該系統(tǒng)還具有可拆卸、易組裝和野外安裝的特點(diǎn)。
[0063]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于，包括: 用于監(jiān)測(cè)雨量及降雨過(guò)程的雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)； 用于監(jiān)測(cè)匯集到梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)； 用于從所述梯形堰中獲取農(nóng)業(yè)面源污染徑流的水樣的在線取樣子系統(tǒng)； 用于監(jiān)測(cè)所述梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流的預(yù)設(shè)面源污染指標(biāo)的面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)； 與所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述在線取樣子系統(tǒng)和所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)分別相連、用于從相連的子系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)并對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與存儲(chǔ)的系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)； 與所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)相連、用于為上述各個(gè)子系統(tǒng)供電的太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)包括: 用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能并儲(chǔ)存，直接為所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)供電，并通過(guò)所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)為所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述在線取樣子系統(tǒng)和所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)供電的太陽(yáng)能電池板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于，所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括: 用于監(jiān)測(cè)降雨及降雨過(guò)程，儲(chǔ)存降雨數(shù)據(jù)并將降雨數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鱿到y(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的自動(dòng)雨量計(jì)。`
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)雨量計(jì)的最小監(jiān)測(cè)雨量為0.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于，所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括: 用于匯集農(nóng)業(yè)面源污染徑流的梯形堰； 固定在所述梯形堰的側(cè)壁上、用于感應(yīng)和監(jiān)測(cè)所述梯形堰中農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流量，并將流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鱿到y(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的在線流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于，所述在線流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)探頭具體用于在農(nóng)業(yè)面源污染徑流的流速不低于0.01m/s時(shí)，傳輸流速信號(hào)給所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，作為開(kāi)啟所述在線取樣子系統(tǒng)和面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于，所述梯形堰為復(fù)合梯形堰，所述梯形堰的下梯形為60°等腰梯形，所述梯形堰的上梯形為45°等腰梯形； 所述梯形堰的入口處設(shè)置有用于阻擋懸浮物的柵格； 所述梯形堰的下梯形側(cè)面包括一傾角為10°、用于放置探頭的凹槽，所述凹槽的槽口下水平線距離所述梯形堰堰底0.lm，所述凹槽的槽口覆蓋有鐵絲網(wǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于，所述在線取樣子系統(tǒng)包括:置于所述梯形堰的凹槽內(nèi)、用于采集所述梯形堰中的農(nóng)業(yè)面源污染徑流并去除其中的懸浮物的采樣探頭； 與所述采樣探頭相連、用于根據(jù)所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的指令控制水泵的開(kāi)啟，按照預(yù)設(shè)采樣時(shí)間間隔采取水樣的取樣裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于，所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括: 置于所述梯形堰的凹槽內(nèi)、用于在降雨時(shí)段內(nèi)測(cè)定所述梯形堰中農(nóng)業(yè)面源污染徑流的預(yù)設(shè)面源污染指標(biāo)，記錄并儲(chǔ)存指標(biāo)數(shù)據(jù)，將指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鱿到y(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)探頭。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括: 用于接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給工作人員的GPRS發(fā)射器； 與所述GPRS發(fā)射器相連、用于分配所述太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)傳輸?shù)碾娏?、從相連的子系統(tǒng)獲取和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)、并將數(shù)據(jù)傳輸給所述GPRS發(fā)射器的系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的農(nóng)業(yè)面源污染在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)取樣系統(tǒng)，其特征在于， 所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片具體用于將所述太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)傳輸?shù)碾娏糠峙浣o所述GPRS發(fā)射器、所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述在線取樣子系統(tǒng)和所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)； 所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片還用于在接收到所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的降雨信號(hào)后，開(kāi)啟所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，并在接收到所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的流速信號(hào)后，開(kāi)啟所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，并設(shè)定所述在線取樣子系統(tǒng)的采樣時(shí)間間隔，控制所述在線取樣子系統(tǒng)進(jìn)行農(nóng)業(yè)面源污染徑流的采樣； 所述系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理芯片還用于接收并儲(chǔ)存來(lái)自所述雨量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、所述流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)以及所述面源污染指標(biāo)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并將收集到的數(shù)據(jù)傳輸給所述GPRS發(fā)射器。
【文檔編號(hào)】G01N1/14GK103675222SQ201210348231
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月18日
【發(fā)明者】嚴(yán)登華, 肖偉華, 沈敏, 王浩, 翁白莎, 王青, 王剛, 吳迪 申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電科學(xué)研究院, 江蘇美淼環(huán)?？萍加邢薰?br>