CN102169079A - 一种浑浊度在线实时检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浑浊度在线实时检测装置，属于水质的浑浊度检测技术领域。其包括水表，水表内设置有浑浊度传感器，浑浊度传感器包括：光电元件、光敏元件、驱动电路、流量信号采样电路、接收控制电路、比较电路和电源。与现有技术相比，本发明在水管中通过水表的水处于静止或流速很小的时候，即可通过本发明检测出水管内的水的浑浊度是否超标，使用简单方便，所测数据能即时反映水管内的水质，测量更加准确。

Description

一种浑浊度在线实时检测装置

技术领域

本发明涉及水质的浑浊度检测技术领域，具体地说涉及一种与水表技术相结合的浑浊度在线实时检测装置。

背景技术

随着人们生活水平越来越高，人们对于饮用水的水质要求也越来越高，而浑浊度是反映水质的一个重要评价要素，但是目前的情况是人们往往无法简单得知浑浊度的状况，一般的用户都是直接用眼睛辨别，但通常人的眼睛能感知浑浊度达不到标准的时候，水质已经很差了，然后才会去进行浑浊度的检测，目前的检测方法通常是在实验室内进行，首先在水管中取水样送至实验室，实验室采用散射法进行检测，其原理是在相同条件下用福尔马肼标准混悬液散射光的强度和水样散射光的强度进行比较，散射光的强度越大，表示浑浊度越高。这样的检测流程存在一个重要的缺陷就是其滞后性，往往是水的浑浊度已明显不达标才进行检测，此时，无疑已经对饮用者的身体健康造成了损害。若是定时检测，首先一方面仍然存在不能在第一时间掌握水质状况的缺点；其次，这样的方式对于人力、物力是一个极大的消耗。

因此，实现对水管内的水进行即时检测以达到在第一时间知道水的浑浊度是否超标的目的成为一种必要。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种使用方便，能够即时检测得知水管中水的浑浊度的即时检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种浑浊度在线实时检测装置，包括水表，水表内设置有浑浊度传感器，浑浊度传感器包括：

光电元件，用于发射光束；

光敏元件，与光电元件相对设置，用于接收光电元件发出的光束；

驱动电路，与光电元件形成回路，用于驱动光电元件发射光束；

接收控制电路，与光敏元件形成回路，当光敏元件接收到光信号后产生电压信号并进行处理然后输出处理后的测量电压信号；

比较电路，与接收控制电路相连，用于接收所述接收控制电路发出的测量电压信号，并与预先设定的标准电压信号比较，最后输出测量结果；

通信模块，与所述比较电路相连接，用于接收所述比较电路输出的测量结果，并将所述测量结果向外发送；

电源，与驱动电路相连；

稳压装置，设置在所述电源与所述驱动电路之间。

在水管中通过水表的水处于静止或流速很小的时候，即可通过本发明检测出水管内的水的浑浊度是否超标，使用简单方便，所测数据能即时反映水管内的水质，测量更加准确。

从实际应用来说，光电元件发出的光束是否稳定与最后的检测结果直接相关，而影响光束稳定性的主要因素是电源提供电压的稳定性，而电源在长期使用之后，其电压不可避免会产生一定程度的波动，为了避免电压不稳定造成检测结果产生偏差，上述电源与驱动电路之间设置有稳压装置。该稳压装置能够确保电源提供给光电元件的电压保持在一稳定数值，从而确保光电元件发出的光束的稳定性。

为了取得更好的技术效果，进一步的技术措施还包括：

上述浑浊度在线实时检测装置还包括与比较电路相连接的报警器。报警器可以是蜂鸣器或能够发出闪烁光的光源，当水管中水的浑浊度超过标准时，报警器即发出声音或闪烁光等容易引起人们注意的信号，提醒人们尽早得知水管中的水已超标，实现尽快改善水质的目的。

为了尽量准确、快捷地确定管网中具体产生浑浊的地点，上述浑浊度在线实时检测装置还包括控制终端，所述比较电路输出的测量结果以有线或无线的方式传输至所述控制终端，所述控制终端应用地理信息系统准确找到泄露地点。通常来说，一个源头导致管网中的水的浑浊度超标，往往在该源头下游的水表都会向控制终端发出测量结果，控制终端能够根据这些水表的分布来确定管网中导致浑浊度超标的源头，有利于尽快解决问题。

优选的改进方案之一是：上述浑浊度在线实时检测装置还包括流量信号采样电路，该流量信号采样电路与所述驱动电路通过信号连接，用于检测所述水表内水的流量，当流量小于设定值时向所述驱动电路发出流量监测信号，所述驱动电路接收到所述流量监测信号后驱动所述光电元件发射光束。不停的采样测量首先必然会浪费大量的电能，使得电源的使用寿命降低，而且，必然会有大量的数据是在水的流速较大时采集的，而这种情况下采集的数据会严重偏离实际情况，导致大量无效数据的产生。因此，本发明增加流量信号采样电路，使本发明只有满足水流量小于一设定值的条件时才开始工作，提高检测效果。

进一步的改进：上述驱动电路还连接有时间控制装置，当所述驱动电路接收到所述流量监测信号时，所述时间控制装置开始计时，当时间到达预定值时向所述驱动电路输出时间控制信号，所述驱动电路驱动所述光电元件发射光束。由于在人们的用水高峰时期，人们用水时会出现时关时开的现象，如果水量一小，驱动电路即开始工作，往往会出现一组测量还没有完成水流量又开始增大，此时，所测数据会极大的偏离实际值，而且会造成电能的浪费，减小电源的使用寿命，而时间控制装置使驱动电路在水流量达到检测条件后的预设时间后才开始工作，由于此时出水口处已趋于稳定，因此能尽可能的避免上述意外发生，确保测量结果的准确性与真实性；另一方面，为了确保在夜间长时间静水状态下检测次数过多，由于这种状态下水没有流动，每次检测的都是同样的水，有效数据不多，而且浪费电源，时间控制装置可以控制在一次停水过程中，只有当一组检测完成后达到预先设置的一定时间才会再次向驱动电路输出时间控制信号，确保数据多为有效数据，而且能达到省电的效果。

另一个改进方案是：上述浑浊度在线实时检测装置还包括时间控制装置，该时间控制装置与所述驱动电路通过信号连接，所述时间控制装置按预定时间间隔地向所述驱动电路发送时间控制信号，所述驱动电路接收到所述时间控制信号后驱动所述光电元件发射光束。本方案通过时间控制装置使驱动电路每隔一定时间才进行一次检测，从而减少了检测次数。

由于上述方案中仍然可能会产生无效数据，为了便于识别哪些数据是无效数据，进一步改进：上述时间控制装置还连接有流量信号采样电路，流量信号采样电路用于在接收所述时间控制装置发送的所述时间控制信号后检测所述水表内水的流量，所述流量信号采样电路同时还连接有用水识别电路，所述用水识别电路用于识别所述流量信号所反映出来的水流量大小，并将结果输送至所述通信模块。只有当流量信号满足设定条件时，通信模块才会将相对应的测量结果和流量信号输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)可通过本发明即时检测出水管内的水的浑浊度是否超标，使用简单方便，所测数据能即时反映水管内的水质，测量更加准确；

2)报警器能起到提醒人们尽早得知水管中的水已超标的作用，实现尽快改善水质的目的；

3)稳压装置和时间控制装置能减少不良检测结果的产生，使本发明具有检测精确的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为信号传输示意图；

图3为本发明实施例1浑浊度传感器的电路示意图；

图4为本发明实施例1工作示意图；

图5为本发明实施例2浑浊度传感器的电路示意图；

图6为本发明实施例2工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1

一种浑浊度在线实时检测装置，包括水表1，水表1内设置有浑浊度传感器，浑浊度传感器包括：

光电元件，用于发射光束；

光敏元件，与光电元件相对设置，用于接收光电元件发出的光束，本实施例中，光电元件和光敏元件分别相对设置在水表1进水口附近的内腔壁上的A、B两处；

驱动电路，与光电元件形成回路，用于接收流量监测信号并驱动光电元件发射光束；

流量信号采样电路，该流量信号采样电路与所述驱动电路通过信号连接，用于检测所述水表1内水的流量，当流量小于设定值时向所述驱动电路发出流量监测信号，所述驱动电路接收到所述流量监测信号后驱动所述光电元件发射光束。

所述驱动电路还连接有时间控制装置，当所述驱动电路接收到所述流量监测信号时，所述时间控制装置开始计时，当时间到达预定值时向所述驱动电路输出时间控制信号，所述驱动电路驱动所述光电元件发射光束。

接收控制电路，与光敏元件形成回路，当光敏元件接收到光信号后产生电压信号并进行处理然后输出处理后的测量电压信号；

比较电路，与接收控制电路相连，用于接收所述接收控制电路发出的测量电压信号，并与预先设定的标准电压信号比较，最后输出测量结果；

通信模块，与所述比较电路相连接，用于接收所述比较电路输出的测量结果，并将所述测量结果向外发送；

电源，与驱动电路相连；

报警器，与比较电路相连接；

控制终端，所述比较电路输出的测量结果以有线或无线的方式传输至所述控制终端，所述控制终端应用地理信息系统准确找到泄露地点。

上述电源与驱动电路之间设置有稳压装置。

本发明的工作过程如下：

首先，设标准中规定的自来水浑浊度的上限值所对应的输出电压为标准电压U_标。

预先设定一参考流量值Q_r，当水流量Q≤Q_r时，t₀时间后开始工作，即光电元件开始发射光束，光敏元件接收光信号，进行一组检测，本实施例的一组检测是指10次检测，并且每一次相临检测之间的时间间隔与每次检测所花费的时间的比值要大于或等于0.9，接收控制电路中产生电压信号并记录数据U_i(i＝1，2，…10)。若检测过程中，5≤n≤10时，取平均数

即为测量电压信号，再与标准电压U_标进行对比，若

说明浑浊度不超标；反之为超标。若少于五个，数据则无效。其中，

若一次停水时间较长，则两次检测的间隔时间为Δt，也就是说，再一次停水过程中，一组检测完成后，过Δt后再开始第二组的检测；

实施例2

一种浑浊度在线实时检测装置，包括水表1，水表1内设置有浑浊度传感器，浑浊度传感器包括：

光电元件，用于发射光束；

光敏元件，与光电元件相对设置，用于接收光电元件发出的光束，本实施例中，光电元件和光敏元件分别相对设置在水表1进水口附近的内腔壁上的A、B两处；

驱动电路，与光电元件形成回路，用于接收时间控制信号驱动光电元件发射光束；

时间控制装置，该时间控制装置与所述驱动电路通过信号连接，所述时间控制装置按预定时间间隔地向所述驱动电路发送时间控制信号，所述驱动电路接收到所述时间控制信号后驱动所述光电元件发射光束。

所述时间控制装置还连接有流量信号采样电路，该流量信号采样电路用于在接收所述时间控制装置发送的所述时间控制信号后检测所述水表1内水的流量，所述流量信号采样电路同时还连接有用水识别电路，所述用水识别电路用于识别所述流量信号所反映出来的水流量大小，并将结果输送至所述通信模块。

接收控制电路，与光敏元件形成回路，当光敏元件接收到光信号后产生电压信号并进行处理然后输出处理后的测量电压信号；

比较电路，与接收控制电路相连，用于接收所述接收控制电路发出的测量电压信号，并与预先设定的标准电压信号比较，最后输出测量结果；

通信模块，与所述比较电路相连接，用于接收所述比较电路输出的测量结果，并将所述测量结果向外发送；

电源，与驱动电路相连；

报警器，与比较电路相连接；

控制终端，所述比较电路输出的测量结果以有线或无线的方式传输至所述控制终端，所述控制终端应用地理信息系统准确找到泄露地点。

上述电源与驱动电路之间设置有稳压装置。

Claims (7)

1.一种浑浊度在线实时检测装置，包括水表(1)，其特征在于：所述水表(1)内设置有浑浊度传感器，所述浑浊度传感器包括：

光电元件，用于发射光束；

光敏元件，与所述光电元件相对设置，用于接收所述光电元件发出的光束；

驱动电路，与所述光电元件形成回路，用于驱动所述光电元件发射光束；

接收控制电路，与所述光敏元件形成回路，当所述光敏元件接收到光信号后产生电压信号并进行处理然后输出处理后的测量电压信号；

比较电路，与所述接收控制电路相连，用于接收所述接收控制电路发出的所述测量电压信号，并与预先设定的标准电压信号比较，最后输出测量结果；

通信模块，与所述比较电路相连接，用于接收所述比较电路输出的测量结果，并将所述测量结果向外发送；

电源，与所述驱动电路相连；

稳压装置，设置在所述电源与所述驱动电路之间。

2.根据权利要求1所述的一种浑浊度在线实时检测装置，其特征在于：还包括与所述比较电路相连接的报警器。

3.根据权利要求1所述的一种浑浊度在线实时检测装置，其特征在于：还包括控制终端，所述比较电路输出的测量结果以有线或无线的方式传输至所述控制终端，所述控制终端应用地理信息系统准确找到泄露地点。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的一种浑浊度在线实时检测装置，其特征在于：还包括流量信号采样电路，该流量信号采样电路与所述驱动电路通过信号连接，用于检测所述水表(1)内水的流量，当流量小于设定值时向所述驱动电路发出流量监测信号，所述驱动电路接收到所述流量监测信号后驱动所述光电元件发射光束。

5.根据权利要求4所述的一种浑浊度在线实时检测装置，其特征在于：所述驱动电路还连接有时间控制装置，当所述驱动电路接收到所述流量监测信号时，所述时间控制装置开始计时，当时间到达预定值时向所述驱动电路输出时间控制信号，所述驱动电路驱动所述光电元件发射光束。

6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的一种浑浊度在线实时检测装置，其特征在于：还包括时间控制装置，该时间控制装置与所述驱动电路通过信号连接，所述时间控制装置按预定时间间隔地向所述驱动电路发送时间控制信号，所述驱动电路接收到所述时间控制信号后驱动所述光电元件发射光束。

7.根据权利要求6所述的一种浑浊度在线实时检测装置，其特征在于：所述时间控制装置还连接有流量信号采样电路，该流量信号采样电路用于在接收所述时间控制装置发送的所述时间控制信号后检测所述水表(1)内水的流量，所述流量信号采样电路同时还连接有用水识别电路，所述用水识别电路用于识别所述流量信号所反映出来的水流量大小，并将结果输送至所述通信模块。

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