(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210995331.8 (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 河北工程大 学 地址 056038 河北省邯郸市经济技 术开发 区太极路19号 (72)发明人 李思敏　徐利　张炜　唐锋兵　 徐强　张子兴　张涛　贺丁丁　 (74)专利代理 机构 合肥昕华汇联专利代理事务 所(普通合伙) 34176 专利代理师 祁娜 (51)Int.Cl. G01C 15/02(2006.01) G01S 15/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种水环境监测用监测垂线和采样点布设 系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种水环境监测用监测垂线 和采样点布设系统， 包括地面单元、 地下单元和 水下单元， 所述地面单元包括若干地面测量控制 装置， 所述地下单元包括若干管道和布设装置， 所述水下单元包括若干水流流速传感器、 超声波 测距装置和水下环境监测装置， 所述地面测量控 制装置用于确定监测断面和监测垂线的位置和 数量， 所述布设装置与地面测量控制装置配合实 现采样点的布设， 所述水下环境监测装置用于对 采样点的水环 境进行长期监测， 并与地面测量控 制装置通信连接， 实现监测数据的传输。 本发明 通过地面测量控制装置和水下单元配合确定监 测断面， 省去了每次采样都需要重复确定断面和 垂线， 并通过水下监测装置对河底以上0.5m位置 进行长期监测。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115265507 A 2022.11.01 CN 115265507 A 1.一种水环境监测用监测 垂线和采样点布设系统， 其特征在于： 包括地面单元、 地下单 元和水下单元， 所述地面单元包括若干地面测量控制装置(1)， 所述地下单元包括若干管道 (2)和布设装置(3)， 所述地面测量控制装置(1)用于确 定监测断面和监测垂线的位置和数 量， 所述水下单元包括若干水流流速传感器(4)、 超声波测距装置(6)和水下环境监测装置 (5)， 所述布设装置(3)用于采样点的定位， 与地面测量控制装置(1)配合实现采样点的布 设， 所述水下环境监测装置(5)用于对采样点的水环 境进行长期监测， 并与地面测量控制装 置(1)通信连接， 实现监测数据的传输 。 2.根据权利要求1所述的一种水环境监测用监测垂线和采样点布设系统， 其特征在于： 所述地面测量控制装置(1)包括支撑杆、 太阳能电池板、 蓄电池、 距离传感器、 控制终端和控 制盒， 所述太阳能电池板 设置在支撑杆的上部， 所述控制盒设置在支撑杆的一侧， 所述控制 终端和蓄电池设置在控制盒内部， 所述距离传感器设置在支撑杆 的外侧， 所述水流流速传 感器(4)、 超声波测距装置(6)、 水下环境监测装置(5)、 距离传感器、 蓄电池、 太阳能电池板 分别与控制终端连接 。 3.根据权利要求2所述的一种水环境监测用监测垂线和采样点布设系统， 其特征在于： 所述控制终端包括处理器、 储存模块、 与处理器配合的接口模块、 充放电模块和通信模块， 所述储存模块和接口模块分别与处理器连接， 所述充放电模块与接口模块连接， 所述通信 模块与接口模块连接， 所述处理器的型号为RK3399J， 所述通信模块包括5G通信模块和WiFi 模块， 所述5G通信模块的型号 为RM500U‑CN， 所述WiFi模块的型号 为AP6256。 4.根据权利要求3所述的一种水环境监测用监测垂线和采样点布设系统， 其特征在于： 所述地面单元还包括无人机和超声波 水深传感器， 所述超声波水深传感器设置在无人机的 下部， 所述无 人机与5G通信模块 通信连接 。 5.根据权利要求1所述的一种水环境监测用监测垂线和采样点布设系统， 其特征在于： 所述布设装置(3)包括水下平台和超声波距离传感器二， 所述超声波距离传感器二设置在 水下平台的上部， 所述超声 波距离传感器二与接口模块连接 。 6.根据权利要求1所述的一种水环境监测用监测垂线和采样点布设系统， 其特征在于： 所述水下环境监测装置(5)包括水温传感器、 电导率传感器、 水质PH值传感器、 浊度传感器 和溶解氧传感器， 所述水温传感器、 电导率传感器、 水质PH值传感器、 浊度传感器和溶解氧 传感器设置在水 下平台的上部， 且分别与接口模块连接 。 7.一种水环境监测用监测 垂线和采样点布设方法， 其特征在于： 使用权利要求4所述的 一种水环境 监测用监测垂线和采样点布设系统， 包括以下步骤： S1， 监测断面确定； 将地面测量控制装置(1)安装在河流的两侧； 两个支撑杆垂直于地 面， 两个支撑杆 所在的平面构成监测河流的一个监测断面； S2， 测量河面宽度； 通过设置在支撑杆上的超声波距离传感器测量两个支撑杆之间的 距离W1， 去除两个支撑杆距离河流 边沿之间距离之和W2， 则河流断面的宽度W ＝W1‑W2； S3， 设置监测垂线； 根据W的数值确定监测垂线的数量和位置； S4， 测量水深； 通过 连接有超声 波水深传感器的无 人机对河流水深H进行测量； S5， 定位采样点， 根据河流水深H的数值确定采样点的位置和数量。 8.根据权利要求7所述的一种水环境监测用监测垂线和采样点布设方法， 其特征在于： 所述S3中， 如果W的数值小于等于50m， 则在监测断面中泓位置设置一条采样垂线； 如果W的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115265507 A 2数值在50m到100m范围内， 则在河流左右两岸有明显水流处设置一条采样垂线。 9.根据权利要求7所述的一种水环境监测用监测垂线和采样点布设方法， 其特征在于： 所述S5中， 当水深H小于5米时， 在水面以下0.5米出布设采样点； 在水深5到10米时， 在水面 以下0.5m和河底以上0.5m的位置测量水深； 在水深大于10m时， 在水面以下0.5m、 1/2水深和 河底以上0.5m位置处分别测量水深。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115265507 A 3