一种农村户用厕所化粪池监测装置

摘要

本实用新型公开了一种农村户用厕所化粪池监测装置，包括第一池、第二池、第三池、温度传感器、液面高度传感器、粪渣高度传感器、易爆有害气体监测传感器、出气管、第一清渣盖板、第二清渣盖板、出粪盖板、第一过粪管、第二过粪管、进粪管、出水管、支架、太阳能板、通讯控制模块、电池；本实用新型的农村户用厕所化粪池监测装置，通过通讯控制模块与农户手机终端进行通信，在传感器检测出需要人工介入进行干预的时候，进行相应的示警预报，使得农户摆脱了凭感觉经验进行化粪池的清掏，大大增加了化粪池使用的安全性；并且该装置配备了太阳能板，用于给电池补充电力，使得装置可以独立运行更长的时间，更加绿色环保。

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种农村户用厕所化粪池监测装置。

背景技术

我国自然村落分布广、分散农户数量大，分散式生活污水已经成为农村水环境污染的重要来源之一，但是在农村地区，集中式生活污水处理不适合当前中国国情，污水管网难以覆盖全部农户。化粪池作为自然村落中最传统的一种生活污水收集处理设施，目前普遍应用以及使用最广泛的就是三格室化粪池，三格化粪池厕所能够达到粪便无害化要求，能有效预防疾病传播并改善环境效果，而且简单易行，使用方便，造价比其他卫生厕所低，与我国大部分农村实际情况相适应，所以三格化粪池式厕所是我国农村厕所改造中普遍使用的一种厕所改造模式。

但在建设社会主义新农村的当下，农民的生活水平也在不断提高，农村地区的用水量以及生活污水排放量也随之增加，但是污水处理设施依旧比较简陋，化粪池依然是传统装置。现有农户依旧大量采用传统化粪池，农户仅注重化粪池的修建安装，在修建完成后，农户对化粪池内部的情况一无所知，日常仅能通过固有经验进行维护，无法知道粪渣高度，以及何时需要对化粪池进行清掏，倘若清掏不及时，极易发生堵塞溢满等问题，影响环境卫生，并且存在着传播病菌的危险；以及万一化粪池的池体遭到破坏，发生了泄露，而从化粪池泄露造成的粪液渗漏，可能会污染地下水，反而使得其成为新的环境污染源；且当内部块状粪渣堵塞住排污口，未能及时清理，化粪池内的沼气得不到有效的排放，当池内沼气积聚到一定浓度达到爆炸临界点后，容易发生爆炸，对农户生产生活安全造成严重的影响；除易燃气体外，还有有毒有害气体，倘若因为堵塞在池内富集，当农户准备清掏，打开清渣口时，高浓度的有毒有害气体溢出，可能对人的生命健康造成严重的威胁；并且在北方地区的冬季，农户无法知晓化粪池内部温度，极易导致化粪池冻结，使得后续化粪池无法继续处理生活污水；且一般而言，化粪池的设置都远离生活区，一般的示警装置，无法被人察觉。

因此，本领域技术人员致力于开发一种农村户用厕所化粪池监测装置，旨在解决现有技术中农村户用厕所化粪池中存在的缺陷问题。

实用新型内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是现有农村户用厕所化粪池，没有相关参数监测装置，对化粪池内部情况一无所知，无法知晓其中的粪渣高度，无法做到及时清掏，以及没有监测液位高度，万一发生泄露，无法及时跟进处理；无法知晓内部温度，无法避免化粪池冻结；没有易燃有害气体监测装置，对人的生命安全存在威胁；以及没有示警提醒装置无法及时通知农户进行处理。

为实现上述目的，本实用新型农村户用厕所化粪池监测装置包括第一池、第二池、第三池、温度传感器、第一池粪渣温度传感器、第一池粪液温度传感器、第一池空气温度传感器、第二池粪液温度传感器、第二池空气温度传感器、第三池粪液温度传感器、第三池空气温度传感器、液面高度传感器、第一池液面高度传感器、第二池液面高度传感器、第三池液面高度传感器、粪渣高度传感器、易爆有害气体监测传感器、出气管、第一清渣盖板、第二清渣盖板、出粪盖板、第一过粪管、第二过粪管、进粪管、出水管、支架、太阳能板、通讯控制模块、电池；

所述第一池呈立方体，所述第一池顶部中心开有第一清渣口，所述第一清渣盖板，直径大于第一清渣口直径，盖于第一清渣口上；所述进粪管位于第一池左上方；

所述粪渣高度传感器位于第一池左侧，所述粪渣高度传感器与池壁之间存在固定连接；

所述易爆有害气体监测传感器共1～4个，分别位于第一池内壁顶部，以及第一池内壁右侧，所述易爆有害气体监测传感器与第一池内壁之间存在固定连接；

所述出气管为长空心圆柱体或长空心多边体，所述出气管位于第一池左侧顶部，所述出气管贯穿第一池顶部；

所述液面高度传感器为3～9个，所述液面高度传感器包括1～3个第一池液面高度传感器、1～3个第二池液面高度传感器、1～3个第三池液面高度传感器，

所述第一池液面高度传感器，位于第一池内壁顶部，所述第一池液面高度传感器与第一池内壁顶部之间存在固定连接；

所述第二池液面高度传感器，位于第二池内壁顶部，所述第二池液面高度传感器与第二池内壁顶部之间存在固定连接；

所述第三池液面高度传感器，位于第三池内壁顶部，所述第三池液面高度传感器与第三池内壁顶部之间存在固定连接；

所述温度传感器包括，第一池粪渣温度传感器、第一池粪液温度传感器、第一池空气温度传感器、第二池粪液温度传感器、第二池空气温度传感器、第三池粪液温度传感器、第三池空气温度传感器；

所述第一池粪渣温度传感器位于第一池的底部左侧，与第一池内壁底部之间存在固定连接；

所述第一池粪液温度传感器，位于粪渣高度传感器的右侧，所述第一池粪液温度传感器与粪渣高度传感器之间存在固定连接；

所述第一池空气温度传感器位于第一池内壁顶部，与第一池内壁顶部之间存在固定连接；

所述第二池粪液温度传感器位于第二池的底部左侧，与第二池内壁底部之间存在固定连接；

所述第二池空气温度传感器位于第二池内壁顶部，与第二池内壁顶部之间存在固定连接；

所述第三池粪液温度传感器位于第三池的底部左侧，与第三池内壁底部之间存在固定连接；

所述第三池空气温度传感器位于第三池内壁顶部，与第三池内壁顶部之间存在固定连接；

所述第一过粪管为L形空心管，所述第一过粪管连通着第一池与第二池；

所述第二过粪管为L形空心管，所述第二过粪管连通着第二池与第三池；

所述第二池呈现立方体，所述第二池顶部开有第二清渣口，所述第二清渣盖板，直径大于第二清渣口直径，盖于第二清渣口上；

所述第三池呈现立方体，所述第三池顶部开有出粪口，所述出粪盖板，直径大于出粪口直径，盖于出粪口上；所述出水管位于第三池右侧上部；

所述支架位于第三池顶部右侧，所述支架与第三池外壁之间存在固定连接；所述支架一端固定连接在第三池外壁上，一端固定连接着太阳能板，所述太阳能板与水平面呈现一定的倾角；

所述电池位于第三池上方，处于太阳能板下方，所述电池与太阳能板之间通过导线连接；

所述通讯控制模块位于电池上方，通讯控制模块与电池之间通过导线连接；

进一步的，所述第一池、第二池、第三池之间容积比例为2:1:3；

进一步的，所述易爆有害气体监测传感器在第一池内壁右侧的高度高于第一过粪管的高度；

进一步的，所述进粪管前端有一个防臭弯头；

进一步的，所述第一过粪管的竖直长度大于第二过粪管的竖直长度；

进一步的，所述温度传感器、液面高度传感器、粪渣高度传感器、易爆有害气体监测传感器上皆连接有导线，上述传感器与通讯控制模块之间通过导线连接，通讯控制模块与上述设备之间存在电性连接；

进一步的，所述温度传感器、液面高度传感器、粪渣高度传感器、易爆有害气体监测传感器所连接的导线，皆通过相对应的清渣口与出粪口连接出来，与位于外部的通讯控制模块相连；

进一步的，所述温度传感器、液面高度传感器、粪渣高度传感器、易爆有害气体监测传感器外部皆包裹有防酸碱腐蚀的材料；

进一步的，所述固定方式为焊接、粘接等；

进一步的，所述电池为铅酸蓄电池；

在本实用新型具体的实施方式中，所述铅酸蓄电池型号为FM/BB1265T；

在本实用新型具体的实施方式中，所述传感器外围包裹的材料为丁晴橡胶；

采用以上方案，本实用新型公开的一种农村户用厕所化粪池监测装置，具有以下技术效果

1.本实用新型的一种农村户用厕所化粪池监测装置，通过分布在化粪池内的多个温度传感器，能及时了解到化粪池内部的粪渣、粪液，以及化粪池内部空气的相对应的温度，当传感器监测到温度较低时，通讯控制模块会向农户手机终端发出示警，及时进行化粪池的保温工作，防止化粪池冻结影响后续使用；

2.本实用新型的一种农村户用厕所化粪池监测装置，通过在第一池中部安装的粪渣高度传感器，该传感器向下发生声波，根据捕捉返回声波的时间差来得知粪渣高度，当粪渣高度到达警戒高度后，通过通讯控制模块向农户发出示警，及时进行清掏，防止发生堵塞溢满，有效防止了堵塞发生可能带来的溢满影响环境卫生或传播病菌的可能；

3.本实用新型的一种农村户用厕所化粪池监测装置，在各个池内安装有液面高度传感器，通过对池内液面高度的持续监测，一方面可以防止池体被破坏，池内粪水发生泄露，发生对地下水的污染，一方面可以防止池内液面升高，达到化粪池所能处理污水能力的极限，而导致发生粪液的溢出，带来环境污染以及病菌传播；

4.本实用新型的一种农村户用厕所化粪池监测装置，采用了通讯控制模块，可以与农户手机终端实现通讯，实现示警功能，发生相应情况能及时人工进行干预，防止发生后续问题，并且配备了太阳能板给装置补充电力，更加绿色环保；

本实用新型的农村户用厕所化粪池监测装置，通过温度传感器、液面高度传感器、粪渣高度传感器、易爆有害气体监测传器的使用，并且通过通讯控制模块与农户手机终端进行通信，在传感器检测出需要人工介入进行干预的时候，进行相应的示警预报，使得对化粪池内部的情况有了翔实的了解，防止了化粪池发生堵塞、溢满、泄露可能带来的对地下水的污染、影响环境卫生、传播病菌的可能；化粪池冻结无法进行生活污水处理；以及排除了易燃有毒气体的存在对农户的安全产生威胁；并且通过通讯控制模块与农户手机终端进行通信，在传感器检测出需要人工介入进行干预的时候，进行相应的示警预报，使得农户摆脱了凭感觉经验进行化粪池的清掏，大大增加了化粪池使用的安全性；并且该装置配备了太阳能板，用于给电池补充电力，使得装置可以独立运行更长的时间，更加绿色环保。

以下将结合附图与具体实施方式对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型农村户用厕所化粪池监测装置侧视结构示意图；

图中，1、第一池；2、第二池；3、第三池；4、温度传感器；401、第一池粪渣温度传感器；402、第一池粪液温度传感器；403、第一池空气温度传感器；404、第二池粪液温度传感器；405、第二池空气温度传感器；406、第三池粪液温度传感器；407、第三池空气温度传感器；5、液面高度传感器；501、第一池液面高度传感器；502、第二池液面高度传感器；503、第三池液面高度传感器；6、粪渣高度传感器；7、易爆有害气体监测传感器；8、出气管；9、第一清渣盖板；10、第二清渣盖板；11、出粪盖板；12、第一过粪管；13、第二过粪管；14、进粪管；15、出水管；16、支架；17、太阳能板；18、通讯控制模块；19、电池。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的优选实施方式，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施方式来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施方式。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图所示，本实用新型农村户用厕所化粪池监测装置包括第一池1、第二池2、第三池3、温度传感器4、第一池粪渣温度传感器401、第一池粪液温度传感器402、第一池空气温度传感器403、第二池粪液温度传感器404、第二池空气温度传感器405、第三池粪液温度传感器406、第三池空气温度传感器407、液面高度传感器、第一池液面高度传感器501、第二池液面高度传感器502、第三池液面高度传感器503、粪渣高度传感器6、易爆有害气体监测传感器7、出气管8、第一清渣盖板9、第二清渣盖板10、出粪盖板11、第一过粪管12、第二过粪管13、进粪管14、出水管15、支架16、太阳能板17、通讯控制模块18、电池19；

本实用新型农村户用厕所化粪池监测装置，所述第一池1呈立方体，所述第一池1顶部中心开有第一清渣口，所述第一清渣盖板9，直径大于第一清渣口直径，盖于第一清渣口上；所述进粪管14位于第一池1左上方，所述进粪管前端有一个防臭弯头；

所述粪渣高度传感器6位于第一池1左侧，所述粪渣高度传感器6与池壁之间通过粘贴固定连接；

所述易爆有害气体监测传感器7共2个，分别位于第一池1内壁顶部，以及第一池1内壁右侧，所述易爆有害气体监测传感器7在第一池内壁右侧的高度高于第一过粪管12的高度；所述易爆有害气体监测传感器7与第一池1内壁之间通过粘贴固定连接；

所述出气管8为长空心圆柱体，所述出气管8位于第一池1左侧顶部，所述出气管8贯穿第一池1顶部；

所述液面高度传感器5为3个，所述液面高度传感器5包括1个第一池液面高度传感器501、1个第二池液面高度传感器502、1个第三池液面高度传感器503；

所述第一池液面高度传感器501，位于第一池1内壁顶部，所述第一池液面高度传感器501与第一池1内壁顶部之间通过粘贴固定连接；

所述第二池液面高度传感器502，位于第二池2内壁顶部，所述第二池液面高度传感器502与第二池2内壁顶部之间通过粘贴固定连接；

所述第三池液面高度传感器503，位于第三池3内壁顶部，所述第三池液面高度传感器503与第三池3内壁顶部之间通过粘贴固定连接；

所述温度传感器4包括，第一池粪渣温度传感器401、第一池粪液温度传感器402、第一池空气温度传感器403、第二池粪液温度传感器404、第二池空气温度传感器405、第三池粪液温度传感器406、第三池空气温度传感器407；

所述第一池粪渣温度传感器401位于第一池1的底部左侧，与第一池1内壁底部之间通过粘贴固定连接；

所述第一池粪液温度传感器402，位于粪渣高度传感器6的右侧，所述第一池粪液温度传感器402与粪渣高度传感器6之间通过粘贴固定连接；

所述第一池空气温度传感器403位于第一池1内壁顶部，与第一池1内壁顶部之间通过粘贴固定连接；

所述第二池粪液温度传感器404位于第二池2的底部左侧，与第二池2内壁底部之间通过粘贴固定连接；

所述第二池空气温度传感器405位于第二池2内壁顶部，与第二池2内壁顶部之间通过粘贴固定连接；

所述第三池粪液温度传感器406位于第三池3的底部左侧，与第三池3内壁底部之间通过粘贴固定连接；

所述第三池空气温度传感器407位于第三池3内壁顶部，与第三池3内壁顶部之间通过粘贴固定连接；

所述温度传感器4、液面高度传感器5、粪渣高度传感器6、易爆有害气体监测传感器7上皆连接有导线，上述传感器与通讯控制模块18之间通过导线连接，通讯控制模块18与上述设备之间存在电性连接；

所述温度传感器4、液面高度传感器5、粪渣高度传感器6、易爆有害气体监测传感器7所连接的导线，皆通过相对应的清渣口与出粪口连接出来，与位于外部的通讯控制模块18相连；

所述温度传感器4、液面高度传感器5、粪渣高度传感器6、易爆有害气体监测传感器7外部皆包裹有防酸碱腐蚀的橡胶材料；

所述第一过粪管12为L形空心管，所述第一过粪管12连通着第一池1与第二池2；

所述第二过粪管13为L形空心管，所述第二过粪管13连通着第二池2与第三池3；所述第一过粪管12的竖直长度大于第二过粪管13的竖直长度；

所述第二池2呈现立方体，所述第二池2顶部开有第二清渣口，所述第二清渣盖板10，直径大于第二清渣口直径，盖于第二清渣口上；

所述第三池3呈现立方体，所述第三池3顶部开有出粪口，所述出粪盖板11，直径大于出粪口直径，盖于出粪口上；所述出水管15位于第三池3右侧上部；

所述支架16位于第三池3顶部右侧，所述支架16与第三池3外壁之间存在固定连接；所述支架16一端固定连接在第三池3外壁上，一端固定连接着太阳能板17，所述太阳能板14与水平面呈现一定的倾角；

所述电池19位于第三池3上方，处于太阳能板17下方，所述电池19与太阳能板17之间通过导线连接；

所述通讯控制模块18位于电池19上方，通讯控制模块18与电池19之间通过导线连接。

在本实施方式中，

所述铅酸蓄电池型号为FM/BB1265T；

所述传感器外围包裹的橡胶材料为丁晴橡胶。

使用时，农户需要首先打开手机终端，将手机终端与农村户用厕所化粪池监测装置中的通讯控制模块进行配对通信，配对成功后，农村户用厕所化粪池监测装置会将监测数据上传至农户的手机终端，农户可以通过打开手机终端进行及时的了解。

装置的进粪口连接着农户家的污水处理管道，进粪口前端设计有防臭弯管，当装置投入使用了，防臭弯管内部会存有一定的水分，液封进粪管，防止化粪池内的气体通过进粪管倒流进农户家中。

当化粪池正常投入使用后，粪便污水通过进粪管进入第一池内进入的粪便由于在重力作用下各自的比重不同，因此粪便污水中的固体物和寄生虫卵沉降形成沉渣，比较轻的油脂等固定物上浮，形成糊状粪皮，中间是较为澄清的粪液，通过厌氧发酵作用将蛋白质有机物进行部分降解，产生吲哚、硫化氢、硫醇等有害气体和臭气，杀灭寄生虫卵和病原体，进而实现粪污初步处理，当第一池中的中层粪液高度达到第一过粪管的高度后，由于连通器原理，第一池中的粪液会通过第一过粪管进入第二池中，进入第二池中的为小部分的粪皮粪渣以及虫卵会在第二池中进一步发酵分解，病原体会逐渐死亡，粪液会进一步的无害化；经过充分稳定化后，流入第三格的粪液，一般已经腐熟，其中的病原微生物和寄生虫卵基本已经杀灭，第三格主要是存储无害化粪液的功能，后续农户可以通过打开出粪盖板，将第三池中的粪液进行农作物的肥料进行浇灌。

具体实施时，第一池中的粪渣高度传感器会向下发射声波，声波在接触到粪渣后被反射回来重新被粪渣高度传感器接收到，根据发射和接收到声波信号的时间差，该传感器就可知晓第一池中粪渣的高度，当第一池中粪渣高度达到该化粪池的设计高度后，通讯控制模块会向农户手机终端发送弹窗式的警报，提醒农户及时进行第一池中粪渣的清捞。农户即可通过打开第一清渣盖板，进行第一池中粪渣的清捞，避免了传统装置中，农户仅凭借固有经验进行清捞，使得装置在使用途中更加安全。

具体实施时，第一池中主要会产生易燃有毒气体，易燃物体轻于空气，一般聚集在池内顶部，有毒气体一般重于空气，一般聚集在池内下部，第一池内设置了不同高度的易爆有害气体监测传感器，能更加准确的反应装置内的易爆有害气体浓度，虽然第一池上方设计有贯穿第一池顶部的出气管，但是日常使用不可避免因为意外情况发生堵塞，因此当监测到第一池内易爆有害气体浓度过大时，通讯控制模块会向农户手机终端发送示警，进行弹窗式的警报，倘若易爆有害气体浓度持续增加一段时间后，人身危险性增加，通讯控制模块会向农户手机终端发送声音式的示警警报，给农户更加强烈的示警，以提醒农户进行出气管的排查，将危险扼杀在摇篮中。

具体实施时，当液面高度传感器，监测到一段时间内，化粪池内部液面发生非正常下降后，可能出现的情况是化粪池池体遭到破坏，发生了粪液的泄露，可能造成地下水的污染，通讯控制模块会向农户手机终端同时发送声音式和弹窗式的示警警报，提醒农户及时干预，防止化粪池粪液发生泄露造成更大面积的环境污染；

具体实施时，当温度传感器，尤其是第一池粪液温度传感器、第二池粪液温度传感器、第三池粪液温度传感器监测到粪液温度下降，接近0摄氏度后，可能发生化粪池的冻结，在冬季倘若发生化粪池的冻结，一方面会影响后续对生活污水的处理，一方面冻结、解冻的过程可能对化粪池池体造成不可逆的破坏，因此防止化粪池发生冻结是最经济、合理的决策。通讯控制模块会向农户手机终端发送声音式和弹窗式的示警警报，提醒农户及时增加对化粪池的保温增温工作，防止化粪池发生冻结。

经实际使用，使用本实施方式的农村户用厕所化粪池监测装置；通过多种类型传感器的互相协同作用，将化粪池内部的各项指标进行及时的记录，并且当化粪池内温度、化粪池液面高度、化粪池粪渣高度、易爆有害气体浓度达到预设预警值是，通过通讯控制模块向农户手机终端发送相应的声音、弹窗示警警报，排除化粪池使用过程中可能产生的地下水污染、影响环境卫生、传播病菌。有利于化粪池的安全使用并且太阳能板的使用，使得装置更加可持续运行时间更长，更加的绿色环保。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施方式。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。