基于物联网的湿地水位调节系统

1.本实用新型涉及湿地水位调节技术领域，具体而言，涉及一种基于物联网的湿地水位调节系统。


背景技术：

2.湿地是一种复杂的生态系统，具有保护生物的多样性，调节径流，改善水质，调节小气候等重要生态功能；水是构成湿地生态系统的主要元素，但是由于河流湿地的季节性缺水，造成滩涂季节性干旱，影响其生态功能发挥。
3.目前湿地公园在修复过程中，造景重在工程措施，包括硬化河道，高筑堤坝，修建小型聚水台等，对于湿地水位的升降多是顺应自然，或拉管道人为给湿地植物浇水，滩涂季节性缺水导致湿地动植物多样性变异较大，而没有较好的修复办法。湿地的运行情况经常需要监测，但目前通常是人工进行采样监测，没有对湿地的水温以及水质情况实时监测的配套设备。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种基于物联网的湿地水位调节系统，以至少解决现有技术中湿地水位无法自动调节，无法实时监测湿地的运行情况的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于物联网的湿地水位调节系统，包括：人工湿地池、清水池、水位监测机构、水温水质监测机构、进水泵、出水泵和控制器；人工湿地池具有进水端、第一出水端和第二出水端，清水池具有进水端和出水端；人工湿地池的进水端与河流流道通过自流形式的主进水管相连接，人工湿地池的第一出水端与清水池的进水端之间通过溢流堰相连接，清水池的出水端通过主排水管与河流流道连接；水位监测机构设置于人工湿地池的池面预设位置的上方，水位监测机构用于实时监测人工湿地池的水位；水温水质监测机构设置于人工湿地池的池面底侧，水温水质监测机构用于实时监测人工湿地池的水温和水质；进水泵设置于人工湿地池和河流流道之间，进水泵的抽水端通过管道与河流流道相连通，进水泵的排水端通过管道与人工湿地池相连通；出水泵设置于人工湿地池的第二出水端和主排水管之间，出水泵的抽水端通过管道与人工湿地池相连通，出水泵的排水端通过连接管道与主排水管连通；控制器与水位监测机构、水温水质监测机构、进水泵和出水泵均连接；其中，河流流道内的水通过主进水管进入人工湿地池，人工湿地池净化后的水通过溢流堰进入清水池，清水池内的水通过主排水管排回至河流流道以对人工湿地池的水位进行一次调节；控制器用于根据水位监测机构实时监测的水位信号控制进水泵从河流流道向人工湿地池补水或控制出水泵从人工湿地池向河流流道排水以对人工湿地池的水位进行二次调节。
6.进一步地，溢流堰包括多个凸出的堰台和多个堰口，多个堰台和多个堰口沿人工湿地池的长度方向一一交错排列以形成溢流堰。
7.进一步地，主进水管的第一端与河流流道相连接，主进水管的第二端与人工湿地
池相连接，主进水管的第一端高于主进水管第二端以使河流流道内的水通过重力作用自流进入人工湿地池内。
8.进一步地，水温水质监测机构包括水温传感器和水质探测器，水温传感器设置有水温感应探头，水质探测器设置有水质感应探头，水温感应探头和水质感应探头均设置于人工湿地池的池面底侧，水温传感器通过水温感应探头实时监测人工湿地池的水温，水质探测器通过水质感应探头实时监测人工湿地池的水质。
9.进一步地，控制器上设置有警报模块，水温水质监测机构监测到人工湿地池的水温或水质超出预设水温或水质范围时，控制器控制警报模块产生第一警报信号；水位监测机构监测到人工湿地池的水位超出预设水位范围时，控制器控制警报模块产生第二警报信号。
10.进一步地，控制器上还设置有通信模块，控制器通过通信模块与监控终端连接以进行通信，当警报模块产生第一警报信号或第二警报信号时，控制器通过通信模块向监控终端发送第一警报信号或第二警报信号。
11.进一步地，溢流堰的底侧设置有匣门，匣门与控制器相连接，当监控终端接收到第二警报信号时，监控终端通过控制器控制开启匣门以使人工湿地池快速向清水池排水。
12.进一步地，水位监测机构为雷达水位计，雷达水位计的传感天线沿竖直方向与人工湿地池的池面间隔预设距离。
13.进一步地，人工湿地池内设置有环形过滤网，环形过滤网在人工湿地池内围合成水位探测区，水位探测区的面积大于传感天线发射雷达脉冲的面积。
14.本实用新型技术方案的基于物联网的湿地水位调节系统包括：人工湿地池、清水池、水位监测机构、水温水质监测机构、进水泵、出水泵和控制器；人工湿地池具有进水端、第一出水端和第二出水端，清水池具有进水端和出水端；人工湿地池的进水端与河流流道通过自流形式的主进水管相连接，人工湿地池的第一出水端与清水池的进水端之间通过溢流堰相连接，清水池的出水端通过主排水管与河流流道连接；水位监测机构设置于人工湿地池的池面预设位置的上方，水位监测机构用于实时监测人工湿地池的水位；水温水质监测机构设置于人工湿地池的池面底侧，水温水质监测机构用于实时监测人工湿地池的水温和水质；进水泵设置于人工湿地池和河流流道之间，进水泵的抽水端通过管道与河流流道相连通，进水泵的排水端通过管道与人工湿地池相连通；出水泵设置于人工湿地池的第二出水端和主排水管之间，出水泵的抽水端通过管道与人工湿地池相连通，出水泵的排水端通过连接管道与主排水管连通；控制器与水位监测机构、水温水质监测机构、进水泵和出水泵均连接；其中，河流流道内的水通过主进水管进入人工湿地池，人工湿地池净化后的水通过溢流堰进入清水池，清水池内的水通过主排水管排回至河流流道以对人工湿地池的水位进行一次调节；控制器用于根据水位监测机构实时监测的水位信号控制进水泵从河流流道向人工湿地池补水或控制出水泵从人工湿地池向河流流道排水以对人工湿地池的水位进行二次调节。本实用新型解决了现有技术中湿地水位无法自动调节，无法实时监测湿地的运行情况的问题。
附图说明
15.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用
新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
16.图1是根据本实用新型实施例可选的一种基于物联网的湿地水位调节系统的俯视结构示意图；
17.图2是根据本实用新型实施例可选的一种基于物联网的湿地水位调节系统的侧视结构示意图；
18.图3是根据本实用新型实施例可选的一种基于物联网的湿地水位调节系统的正视结构示意图；
19.图4是根据本实用新型实施例可选的一种基于物联网的湿地水位调节系统的控制结构框图。
20.其中，上述附图包括以下附图标记：
21.10、人工湿地池；20、清水池；30、主进水管；40、溢流堰；41、堰台；42、堰口；50、主排水管；60、水位监测机构；70、水温水质监测机构；71、水温传感器；711、水温感应探头；72、水质探测器；721、水质感应探头；80、进水泵；90、出水泵；100、河流流道；110、控制器；111、警报模块；112、通信模块；120、监控终端；130、匣门；140、环形过滤网。
具体实施方式
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
23.如图1至图3所示，一种基于物联网的湿地水位调节系统，包括：人工湿地池10、清水池20、水位监测机构60、水温水质监测机构70、进水泵80、出水泵90和控制器110；人工湿地池10具有进水端、第一出水端和第二出水端，清水池20具有进水端和出水端；人工湿地池10的进水端与河流流道100通过自流形式的主进水管30相连接，人工湿地池10的第一出水端与清水池20的进水端之间通过溢流堰40相连接，清水池20的出水端通过主排水管50与河流流道100连接；水位监测机构60设置于人工湿地池10的池面预设位置的上方，水位监测机构60用于实时监测人工湿地池10的水位；水温水质监测机构70设置于人工湿地池10的池面底侧，水温水质监测机构70用于实时监测人工湿地池10的水温和水质；进水泵80设置于人工湿地池10和河流流道100之间，进水泵80的抽水端通过管道与河流流道100相连通，进水泵80的排水端通过管道与人工湿地池10相连通；出水泵90设置于人工湿地池10的第二出水端和主排水管50之间，出水泵90的抽水端通过管道与人工湿地池10相连通，出水泵90的排水端通过连接管道与主排水管50连通；控制器110与水位监测机构60、水温水质监测机构70、进水泵80和出水泵90均连接；其中，河流流道100内的水通过主进水管30进入人工湿地池10，人工湿地池10净化后的水通过溢流堰40进入清水池20，清水池20内的水通过主排水管50排回至河流流道100以对人工湿地池10的水位进行一次调节；控制器110用于根据水位监测机构60实时监测的水位信号控制进水泵80从河流流道100向人工湿地池10补水或控制出水泵90从人工湿地池10向河流流道100排水以对人工湿地池10的水位进行二次调节。本实用新型在使用时，沿河流流道100长度方向上设置有预设长度的人工湿地池10和清水池20，河流流道100内的水通过主进水管30进入人工湿地池10，人工湿地池10净化后的水通过溢流堰40进入清水池20，清水池20内的水通过主排水管50排回至河流流道100以对人工湿
地池10的水位进行一次调节，在正常情况下，人工湿地池10持续对河流流道100内的水进行净化，通过溢流堰40使净化后的水进入清水池20，清水池20内的水通过主排水管50排回至河流流道100以起到净化河流流道100内污水的效果，同时也使人工湿地池10内的水位保持正常高度。水位监测机构60实时监测人工湿地池10的池面水位高度，当遇到干旱季节，河流流道100通过自流方式向人工湿地池10内注入的水量不足时，水位监测机构60监测到人工湿地池10的池面水位降低，水位监测机构60将降低的池面水位传入控制器110内，控制器110控制进水泵80从河流流道100向人工湿地池10补水；当遇到雨季时，河流流道100通过自流方式向人工湿地池10内注入的水量过多，水位监测机构60监测到人工湿地池10的池面水位升高，水位监测机构60将升高的池面水位传入控制器110内，控制器110控制出水泵90从人工湿地池10向河流流道100排水。水温水质监测机构70实时监测人工湿地池10的水温和水质，可以实时得到人工湿地池10的运行状况。本实用新型提供的基于物联网的湿地水位调节系统可以有效地实现湿地水位的自动调节，无需人工调节湿地的水位，同时本实用新型在基于水位自动调节的情况下还可以实时监控湿地的水质和水温情况以判断湿地的运行健康状态，本实用新型解决了现有技术中湿地水位无法自动调节，无法实时监测湿地的运行情况的问题。
24.作为本实用新型的一种优化方案，如图1所示，溢流堰40包括多个凸出的堰台41和多个堰口42，多个堰台41和多个堰口42沿人工湿地池10的长度方向一一交错排列以形成溢流堰40。溢流堰40上设置的堰口42开口大小和堰台41高度由实际建设中河流流道100的水流量决定，溢流堰40设置为弓形堰。建设的溢流堰40需要保证在正常情况下，流出人工湿地池10的清水与进入人工湿地池10的河水流量基本平衡。
25.作为本实用新型的一种优化方案，如图2所示，主进水管30的第一端与河流流道100相连接，主进水管30的第二端与人工湿地池10相连接，主进水管30的第一端高于主进水管30第二端以使河流流道100内的水通过重力作用自流进入人工湿地池10内。主进水管30应设置多根，多根主进水管30之间以预设距离沿河流流道100长度方向排列，主进水管30具有预设斜度，主进水管30的斜度应在5
°
到25
°
之间，主进水管30的第一端应埋于河流流道100河面之下，建设的主进水管30需要保证在正常情况下，流出人工湿地池10的清水与进入人工湿地池10的河水流量基本平衡。进水泵80的抽水端的管道沿竖直方向的长度较长能够插入河流流道100的底部，保证在干旱季节依然能够从河流流道100内抽水向人工湿地池10补充。
26.作为本实用新型的一种优化方案，如图4所示，水温水质监测机构70包括水温传感器71和水质探测器72，水温传感器71设置有水温感应探头711，水质探测器72设置有水质感应探头721，水温感应探头711和水质感应探头721均设置于人工湿地池10的池面底侧，水温传感器71通过水温感应探头711实时监测人工湿地池10的水温，水质探测器72通过水质感应探头721实时监测人工湿地池10的水质。优选的，水温传感器71和水质探测器72的外部设置有保护壳体，保护壳体用于保护水温传感器71和水质探测器72，保护壳体的内腔形成保护检测腔，水温感应探头711和水质感应探头721均设置在保护检测腔内部，保护检测腔的入口端设置有过滤网，过滤网能够阻挡水中的杂物进入保护检测腔内，以避免精密的水温感应探头711和水质感应探头721受到损害且使水温和水质监测更加灵敏精确。
27.作为本实用新型的一种优化方案，如图4所示，控制器110上设置有警报模块111，
水温水质监测机构70监测到人工湿地池10的水温或水质超出预设水温或水质范围时，控制器110控制警报模块111产生第一警报信号；水位监测机构60监测到人工湿地池10的水位超出预设水位范围时，控制器110控制警报模块111产生第二警报信号。控制器110上还设置有通信模块112，控制器110通过通信模块112与监控终端120连接以进行通信，当警报模块111产生第一警报信号或第二警报信号时，控制器110通过通信模块112向监控终端120发送第一警报信号或第二警报信号。优选的，控制器110外部设置有箱体，箱体用于装载控制器110同时也用于保护控制器110，箱体内还设置有电池，电池用于给控制器110供电。
28.优选的，警报模块111和通信模块112均集成于控制器110内，控制器110为高度集成的控制柜。
29.优选的，通信模块112与监控终端120连接以进行通信，通信的方式可以是4g/5g、蓝牙等无线网络通讯方式。
30.作为本实用新型的一种优化方案，如图1至图4所示，溢流堰40的底侧设置有匣门130，匣门130与控制器110相连接，当监控终端120接收到第二警报信号提示水位过高时，监控终端120通过控制器110控制开启匣门130以使人工湿地池10快速向清水池20排水。优选的，匣门130为潜没式铰支承闸门，匣门130的底部通过轴承铰接于人工湿地池10和清水池20之间的墩体中部上。优选的，当监控终端120接收到第一警报信号时，工作人员需要及时分析人工湿地池10的运行情况，当人工湿地池10的水温低于预设水温时，工作人员需要及时去往人工湿地采用覆盖隔膜保温的方法以避免低温影响人工湿地净化效果，当人工湿地池10的水质恶化时，工作人员需要及时判断人工湿地水质恶化原因并采取相应措施进行解决或治理。
31.作为本实用新型的一种优化方案，本实用新型的控制原理如图4所示，控制器110作为控制的核心部件，在正常使用时，控制器110根据水位监测机构60实时监测的水位信号控制进水泵80从河流流道100向人工湿地池10补水或控制出水泵90从人工湿地池10向河流流道100排水以对人工湿地池10的水位进行调节。同时控制器110接收水温传感器71通过水温感应探头711实时监测人工湿地池10的水温，水质探测器72通过水质感应探头721实时监测人工湿地池10的水质，控制器110还接收水位监测机构60实时监测的人工湿地池10的水位信号；当水温水质监测机构70监测到人工湿地池10的水温或水质超出预设水温或水质范围时，控制器110控制警报模块111产生第一警报信号；水位监测机构60监测到人工湿地池10的水位超出预设水位范围时，控制器110控制警报模块111产生第二警报信号，控制器110通过通信模块112向监控终端120发送第一警报信号或第二警报信号，当监控终端120接收到第二警报信号时，监控终端120通过控制器110控制开启匣门130以使人工湿地池10快速向清水池20排水，当监控终端120接收到第一警报信号时，工作人员需要及时分析人工湿地池10的运行情况，当人工湿地池10的水温低于预设水温时，工作人员需要及时去往人工湿地采用覆盖隔膜保温的方法以避免低温影响人工湿地净化效果，当人工湿地池10的水质恶化时，工作人员需要及时判断人工湿地水质恶化原因并采取相应措施进行解决或治理。
32.作为本实用新型的一种优化方案，如图1至图3所示，水位监测机构60为雷达水位计，雷达水位计的传感天线沿竖直方向与人工湿地池10的池面间隔预设距离。优选的，雷达水位计设置于支架上，支架包括竖杆和横杆，横杆的第一端与竖杆垂直连接，雷达水位计设置于横杆的第二端上，水温水质监测机构70与竖杆的底部相连接以固定，包含控制器110的
箱体设置于竖杆的中部。
33.优选的，传感天线与人工湿地池10的池面间隔的距离应在5～20m之间。
34.作为本实用新型的一种优化方案，如图1所示，人工湿地池10内设置有环形过滤网140，环形过滤网140在人工湿地池10内围合成水位探测区，水位探测区的面积大于传感天线发射雷达脉冲的面积以防止所述人工湿地池内杂物影响所述水位监测机构的监测精度。环形过滤网140需要定时进行更换清理，以避免过多的杂物堆积于环形过滤网140上。
35.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于物联网的湿地水位调节系统，其特征在于，包括：人工湿地池(10)和清水池(20)，所述人工湿地池(10)具有进水端、第一出水端和第二出水端，所述清水池(20)具有进水端和出水端；所述人工湿地池(10)的进水端与河流流道(100)通过自流形式的主进水管(30)相连接，所述人工湿地池(10)的第一出水端与所述清水池(20)的进水端之间通过溢流堰(40)相连接，所述清水池(20)的出水端通过主排水管(50)与所述河流流道(100)连接；水位监测机构(60)，设置于所述人工湿地池(10)的池面预设位置的上方，所述水位监测机构(60)用于实时监测所述人工湿地池(10)的水位；水温水质监测机构(70)，所述水温水质监测机构(70)设置于所述人工湿地池(10)的池面底侧，所述水温水质监测机构(70)用于实时监测所述人工湿地池(10)的水温和水质；进水泵(80)和出水泵(90)，所述进水泵(80)设置于所述人工湿地池(10)和所述河流流道(100)之间，所述进水泵(80)的抽水端通过管道与所述河流流道(100)相连通，所述进水泵(80)的排水端通过管道与所述人工湿地池(10)相连通；所述出水泵(90)设置于所述人工湿地池(10)的所述第二出水端和所述主排水管(50)之间，所述出水泵(90)的抽水端通过管道与所述人工湿地池(10)相连通，所述出水泵(90)的排水端通过连接管道与所述主排水管(50)连通；控制器(110)，所述控制器(110)与所述水位监测机构(60)、所述水温水质监测机构(70)、所述进水泵(80)和所述出水泵(90)均连接；其中，所述河流流道(100)内的水通过所述主进水管(30)进入所述人工湿地池(10)，所述人工湿地池(10)净化后的水通过所述溢流堰(40)进入所述清水池(20)，所述清水池(20)内的水通过所述主排水管(50)排回至所述河流流道(100)以对所述人工湿地池(10)的水位进行一次调节；所述控制器(110)用于根据所述水位监测机构(60)实时监测的水位信号控制所述进水泵(80)从所述河流流道(100)向所述人工湿地池(10)补水或控制所述出水泵(90)从所述人工湿地池(10)向所述河流流道(100)排水以对所述人工湿地池(10)的水位进行二次调节。2.根据权利要求1所述的基于物联网的湿地水位调节系统，其特征在于，所述溢流堰(40)包括多个凸出的堰台(41)和多个堰口(42)，多个所述堰台(41)和多个所述堰口(42)沿所述人工湿地池(10)的长度方向一一交错排列以形成所述溢流堰(40)。3.根据权利要求1所述的基于物联网的湿地水位调节系统，其特征在于，所述主进水管(30)的第一端与所述河流流道(100)相连接，所述主进水管(30)的第二端与所述人工湿地池(10)相连接，所述主进水管(30)的第一端高于所述主进水管(30)第二端以使所述河流流道(100)内的水通过重力作用自流进入所述人工湿地池(10)内。4.根据权利要求1所述的基于物联网的湿地水位调节系统，其特征在于，所述水温水质监测机构(70)包括水温传感器(71)和水质探测器(72)，所述水温传感器(71)设置有水温感应探头(711)，所述水质探测器(72)设置有水质感应探头(721)，所述水温感应探头(711)和所述水质感应探头(721)均设置于所述人工湿地池(10)的池面底侧，所述水温传感器(71)通过所述水温感应探头(711)实时监测所述人工湿地池(10)的水温，所述水质探测器(72)通过所述水质感应探头(721)实时监测所述人工湿地池(10)的水质。5.根据权利要求1所述的基于物联网的湿地水位调节系统，其特征在于，
所述控制器(110)上设置有警报模块(111)，所述水温水质监测机构(70)监测到所述人工湿地池(10)的水温或水质超出预设水温或水质范围时，所述控制器(110)控制所述警报模块(111)产生第一警报信号；所述水位监测机构(60)监测到所述人工湿地池(10)的水位超出预设水位范围时，所述控制器(110)控制所述警报模块(111)产生第二警报信号。6.根据权利要求5所述的基于物联网的湿地水位调节系统，其特征在于，所述控制器(110)上还设置有通信模块(112)，所述控制器(110)通过所述通信模块(112)与监控终端(120)连接以进行通信，当所述警报模块(111)产生所述第一警报信号或所述第二警报信号时，所述控制器(110)通过所述通信模块(112)向所述监控终端(120)发送所述第一警报信号或所述第二警报信号。7.根据权利要求6所述的基于物联网的湿地水位调节系统，其特征在于，所述溢流堰(40)的底侧设置有匣门(130)，所述匣门(130)与所述控制器(110)相连接，当所述监控终端(120)接收到所述第二警报信号时，所述监控终端(120)通过所述控制器(110)控制开启所述匣门(130)以使所述人工湿地池(10)快速向所述清水池(20)排水。8.根据权利要求1所述的基于物联网的湿地水位调节系统，其特征在于，所述水位监测机构(60)为雷达水位计，所述雷达水位计的传感天线沿竖直方向与所述人工湿地池(10)的池面间隔预设距离。9.根据权利要求8所述的基于物联网的湿地水位调节系统，其特征在于，所述人工湿地池(10)内设置有环形过滤网(140)，所述环形过滤网(140)在所述人工湿地池(10)内围合成水位探测区，所述水位探测区的面积大于所述传感天线发射雷达脉冲的面积。

技术总结
本实用新型提供了一种基于物联网的湿地水位调节系统包括人工湿地池、清水池、水位监测机构、水温水质监测机构、进水泵、出水泵和控制器；人工湿地池进水端与河流流道通过主进水管相连接，人工湿地池的第一出水端与清水池的进水端之间通过溢流堰相连接，清水池的出水端通过主排水管与河流流道连接；水位监测机构设置于人工湿地池池面上方预设位置；水温水质监测机构设置于人工湿地池的池面底侧；进水泵设置于人工湿地池和河流流道之间；出水泵设置于人工湿地池的第二出水端和主排水管之间；控制器与水位监测机构、水温水质监测机构、进水泵和出水泵均连接。本实用新型解决了现有技术中湿地水位无法自动调节，无法实时监测湿地的运行情况的问题。行情况的问题。行情况的问题。


技术研发人员：吴爱姣 杨波 谢治国 李联队 李军保 乔乐 马志林 俞靓 高娅妮 孙瑞鑫 雷秀云 武哲
受保护的技术使用者：陕西省林业科学院
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/12