[0001] 本发明属于水环境监测技术领域，具体是一种水环境生态修复实时监测装置。

[0002] 随着人类活动的不断加剧，水污染、水资源短缺以及水生态系统退化等问题愈发严重。工业废水排放、农业面源污染以及城市生活污水的排放，导致众多河流、湖泊和地下
水体遭受了不同程度的污染。这些污染不仅破坏了水体的生态平衡，还威胁到人类的饮水
安全和健康。因此，水环境生态修复工作迫在眉睫，而生态修复监测则是确保修复效果、优
化修复方案的重要手段。

[0003] 传感器技术是水环境生态修复监测的核心技术之一。通过在水体中部署各种传感器，可以实时监测水质参数（如pH值、溶解氧、氨氮、总磷等）、水温和流速等关键指标。这些传感器具有高精度、高灵敏度、实时性强等特点，能够实现对水环境的全面覆盖和实时监
测。

[0004] 然而，在实际应用中，这些装置常常面临着各种挑战，特别是在天气变化时，如降雨等天气变化会导致大量漂浮物进入水体，这些漂浮物包括残枝落叶、塑料垃圾和泡沫等。
这些漂浮物在水中漂浮时，容易附着在监测装置的传感器或探头上，导致传感器无法准确
测量水质参数，如溶解氧、pH值和浊度等。

[0005] 因此，亟需一种能够及时清理监测装置上漂浮物，保持装置正常运行的实时监测装置。

[0047] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0048] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。

[0049] 在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据
具体情况理解上述术语的具体含义。

[0050] 下面通过具体实施方式进一步详细说明：实施例1基本如附图1‑附图8所示：一种水环境生态修复实时监测装置，包括浮标
1，本实施例中浮标1整体呈现为圆盘形；浮标1上设置有用于传输监测数据的无线传输模块
2，具体的，本实施例中在浮标1的上部安装无线传输模块2，该模块负责将采集到的水质数
据实时传输至远程监控中心。浮标1底部轴心处开设有滑动槽315；滑动槽315底部连通有转
动槽316；结合附图3和附图4所示，滑动槽315内设置有采集模块3；采集模块3包括载体302
和护筒301，具体的，本实施例中载体302整体分为上下两段结构，上部分呈圆柱形，下部分
呈圆盘形；载体302的上部分与滑动槽315滑动配合；载体302外侧（具体为载体302的上部
分）与护筒301内侧转动连接；护筒301的顶部外侧与转动槽316转动配合；护筒301底部对称
开设有至少两对开口304，结合附图7所示，本实施例中设有两对开口304（即附图7中最右侧
的空白区域），开口304内均焊接固定有过滤网。载体302底部开设有通槽303；通槽303与其
中任意一对开口304在处于同一直线上时相互连通；通槽303内设置有用于检测水质参数的
传感器组件306和用于基于通槽303内的流速控制护筒301偏转的调节组件。本实施例中传
感器组件306包括RK500‑12 水质PH传感器、RK500‑13 水质盐分电导率传感器、RK500‑15 
水质氨氮传感器、RK500‑04 溶解氧传感器以及RK500‑01液体温度传感器。

[0051] 具体的，如附图4所示，本实施例中调节组件包括涡轮305；涡轮305与通槽303的侧壁转动连接，其目的在于水流通过通槽303时，能够带动涡轮305转动；载体302内还开设有
吸气槽307，吸气槽307内设置有主斜齿轮308，主斜齿轮308与吸气槽307的侧壁通过轴转动
连接；主斜齿轮308啮合有副斜齿轮3081；副斜齿轮3081与涡轮305通过转轴轴向焊接固定；
主斜齿轮308上偏心连接有连杆3082；连杆3082与主斜齿轮308铰接；连杆3082远离主斜齿
轮308一端转动连接有活塞3083；活塞3083与吸气槽307滑动配合；吸气槽307顶部连通有第
一出风管310；吸气槽307一侧连通有进风管309；吸气槽307与第一出风管310、吸气槽307与
进风管309之间均设置有用于限制空气流向的单向限位组件。

[0052] 具体的，如附图4所示，本实施例中单向限位组件主要用于使空气单向流动，即位于吸气槽307与第一出风管310之间的单向限位组件仅允许空气从吸气槽307排出，吸气槽
307与进风管309之间的单向限位组件仅允许空气吸入吸气槽307中。具体而言，本实施例中
提供的单向限位组件由一个三通槽和重力球组成，结合附图4所示，三通槽有顶部的封闭槽
（为了方便理解，记为A槽）、水平的连通槽（记为B槽）、底部的连通槽（记为C槽），A槽、B槽和C槽相互连通，三者连通处放置有重力球3084，重力球3084在自身重力作用下会阻塞C槽，当
重力球3084在压力作用下被抬起时，B槽与C槽连通。

[0053] 对于位于吸气槽307与第一出风管310之间的单向限位组件而言，B槽与第一出风管310连通，C槽与吸气槽307的顶部连通；当空气在吸气槽307内被挤压时即产生正压，正压
将从C槽作用于重力球3084底部，推动重力球3084向上移动，从而使B槽与C槽连通，即第一
出风管310与吸气槽307连通。

[0054] 对于位于吸气槽307与进风管309之间的单向限位组件而言，B槽与吸气槽307的一侧连通，C槽与进风管309连通。当吸气槽307内产生负压时，负压将从A槽与B槽的方向作用
于重力球3084的顶部，使重力球3084向上抬起，直至B槽与C槽连通，即进风管309与吸气槽
307连通。

[0055] 本实施例中进风管309采用波纹管结构，即能够正常伸缩，如附图3所示，进风管309的一端依次贯穿载体302和浮标1并延伸至浮标1顶部外；第一出风管310连通有装有气
囊的气囊槽311，气囊槽311开设于载体302内；气囊槽311连通有第二出风管312，具体的，气
囊槽311内的气囊与第二出风管312连通；结合附图3和附图4所示，第二出风管312的顶部向
下延伸至载体302底部，直至与用于对护筒301表面进行清理的曝气组件连通。

[0056] 护筒301顶部外侧还开设有曲线槽317，附图4所示，曲线槽317周向包覆于护筒301顶部；转动槽316内还焊接固定连接有滚子318；滚子318与曲线槽317滑动配合。

[0057] 具体的，曝气组件包括若干排气孔314；排气孔314周向开设于载体302外侧底部，排气孔314均分别与第二出风管312连通（具体为第二出风管向下延伸的一端连通），本实施
例中，排气孔314和第二出风管312均位于载体302内，结合附图3和附图4所示，第二出风管
312的一端向上延伸一段距离后，向下延伸至排气孔314处，附图3中仅能展现其向上延伸的
部分结构，即第二出风管312的延伸路径为倒置的“U”形。具体的，如附图3所示，第二出风管
312的出风端通过同时连通多个支管与排气孔314连通。排气孔314内均焊接固定有单向阀，
用以实现空气的单向流通。

[0058] 本实施例中，浮标1底部还焊接固定有两块鳍板101；鳍板101的布设方向与通槽303长度方向重合；鳍板101靠近通槽303进水端的一侧厚度较薄，鳍板101靠近通槽303出水
端的一侧厚度较厚，即本实施例中，通槽303左侧为进水端，则左侧鳍板101的左侧边缘厚度
薄，而右侧鳍板101的右侧边缘厚，即从左至右，鳍板101的厚度逐渐增厚，因此当水流经过
鳍板101时，左侧的鳍板101将优先于右侧的鳍板101接触到水流，从而使通槽303的进水端
正对水流方向。

[0059] 为了增大浮标1的稳定性，本实施例中鳍板101的外表面均刻有防滑纹理。

[0060] 具体实施过程如下：例如本装置在流域A内正常进行监测工作，流域A内的水流经过浮标1时，在鳍板101的作用下，浮标1会保持稳定的朝向，即水流能够从通槽303的进水端
正常进入通槽303内。当水流经过传感器组件306时，传感器组件306将采集各种水质参数，
例如PH值、溶解氧、氨氮、余氯、导电率、温度等。当水流经过涡轮305时，水流的动能将带动涡轮305转动，涡轮305转动带动副斜齿轮3081转动，副斜齿轮3081转动带动主斜齿轮308转
动，主斜齿轮308转动带动连杆3082推动活塞3083做往复运动，活塞3083运动将外界的空气
从进风管309吸入吸风槽内，空气进入吸风槽后被排入气囊槽311中，使气囊槽311内的气囊
维持正常的气压（即产生的浮力能够支撑载体302，使其与滑动槽315不发生位移），随着空
气不断进入气囊槽311，多余的空气随着第二出风管312从排气孔314中排出，空气从排气孔
314排出后，将在载体302底部表面形成气泡，从而对护筒301表面、载体302表面以及开口
304附近进行曝气清理，以防止堵塞，同时保持清洁。

[0061] 当流域A内发生降雨时，流域A内的漂浮物将会增多，若护筒301上与通槽303连通的开口304被树叶堵塞时，此时通槽303内的水流速降低，导致涡轮305的转速降低，涡轮305
转速降低导致活塞3083的吸气效率降低，从而使气囊槽311内的气压平衡被打破，气囊槽
311内的气囊收缩力大于气囊膨胀力时，此时气囊槽311内的空气储存量将逐渐降低，从而
使气囊槽311产生的浮力降低，直至浮力无法支撑载体302与滑动槽315顶部紧密贴合时，载
体302沿着滑动槽315逐渐下移，进而带动护筒301下移，护筒301下移过程中，滚子318将沿
着曲线槽317滑动，从而使护筒301发生偏转，直至被树叶堵塞遮挡的开口304偏移到一侧，
利用水流将转移到护筒301一侧上的树叶冲走（原理为：水流沿着护筒301的切线方向将紧
贴在开口304处的树叶冲走），同时护筒301上另一对开口304将与通槽303重新对接连通，直
至通槽303内恢复正常流速。涡轮305的转速升高，使活塞3083的效率增大，从而使气囊槽
311内进气量大于出气量，进而使气囊槽311内的空气含量上升，其所带来的浮力增大，使载
体302重新沿着滑动槽315上升至与滑动槽315顶部贴合，护筒301（开口304上的树叶被水流
带走后的护筒301）自动复位。

[0062] 实施例2与上述实施例1不同之处仅在于，浮标1上还设置有自主清洗组件；本实施例中自主清洗组件包括备用水泵102、抽水管103以及清洗管313；备用水泵102的输入端与
抽水管103连通，备用水泵102的输出端与清洗管313连通，清洗管313另一端与贯穿载体302
延伸至通槽303内，本实施例中清洗管313也采用波纹管结构；浮标1上还设置有雨量传感器
104和控制单元；雨量传感器104用于获取降雨信息；控制单元用于基于降雨信息，控制备用
水泵102的运行。

[0063] 具体的，控制单元的控制逻辑为：若降雨量高于预设雨量时，控制单元控制备用水泵102运行；若降雨频率不在预设频率范围内时，则控制备用水泵102运行；若与上一次清洗
相隔预设时长时，则控制备用水泵102运行。

[0064] 具体实施过程：例如在无降雨或降雨未达到触发条件时，装置处于正常监测状态，传感器组件306持续采集水质数据，并通过无线传输模块2发送至远程监控中心。

[0065] 当降雨量超过预设阈值（即预设雨量）或降雨频率异常（即降雨频率不在预设频率范围内，具体而言，若降雨过于频繁，不仅会导致流域内水量激增，还可能因水流冲刷携带
大量泥土和杂质，淤积形成较多的淤泥和污染物；相反，若降雨严重不足，流域内的水体则
会趋于枯竭，淤泥等污染物在干燥过程中易固化并紧密附着于装置上，形成难以清除的泥
块）时，雨量传感器104将信息传递给控制单元。控制单元根据预设逻辑判断需要启动清洗
过程，随即激活备用水泵102。备用水泵102通过抽水管103和清洗管313将水体喷向通槽303
内，进行清洗。

[0066] 定时清洗：若达到预设的清洗间隔时间，无论降雨情况如何，控制单元都会启动备用水泵102进行一次清洗，确保装置的持续稳定运行。

[0067] 当流域A的水流情况较为缓慢时，即A为平静水域时，此时通槽303内的涡轮305将会暂停转动，当自主清洗组件工作时，其开始到结束过程中：水流从清洗管313从冲入通槽
303内，对通槽303内的淤泥等污染物进行清理，同时，其产生的动能将推动涡轮305转动，进
而带动活塞3083等部件运行，使气囊槽311内重新填充空气后，空气从排气孔314排出，对载
体302和护筒301表面进行曝气处理。同时，气囊槽311内的空气含量变化，将改变载体302受
到的浮力，从而使护筒301在这段时间内偏转（涡轮305转动时）后又复位（涡轮305停止转动
后）。在曝气和护筒301偏转协同作用下，对护筒301以及载体302表面的淤泥进行清理。

[0068] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还
可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实
施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书
中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。