CN102346194B - 水质在线监测自动质控系统 - Google Patents
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Abstract
一种水质在线监测自动质控系统，包括质控管理服务器和自动质控终端设备，所述自动质控终端设备包括送样加标设备和控制器，所述控制器与送样加标设备相连接。本发明对水样输送管道和存储容器进行及时清洗，并将废水收集进行处理或者重复利用，即保证了水样制备的准确性，满足了我国实验室对容器的清洗标准，对清洗废水也进行了回收，防止清洗废水的二次污染；采用重复送样和计量加标送样的方法，对外部水质监测系统机械两次检测结果进行比对分析或者采用差值计算分析，有效地反映了外部水质监测系统的检测精确度、准确度，准确的评估了外部水质监测系统的检测实验性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动检测仪器体系产生数据质量的实验评估系统，具体地说是一种用以水质在线监测检测设备体系运行产生的实验数据质量的质控评估系统，属于检测技术领域。
背景技术
截止2009年，我国污染源在线检测系统在全国已建成324个监控中心，对9517家企业安装了在线检测系统，达到一定的检测效果，实现了对超标和违规排放的管理，取得了环境效益。
但是，水污染源自动监控工作仍存在一些缺陷和不足，现场检测仪器的质控手段不足，对检测仪器的检测质量缺乏保障措施。由于检测仪器在运行一定时间后会产生零点漂移，进而影响检测数据的准确性；按照我国理化实验室的实验质控规范，对实验仪器应进行量值溯源的期间核查，实验数据质量评估，这些在目前污染源自动监测中还没有完善。
数据的准确度对数据有效性审核具有基本支持的作用，目前采用的数据有效性审核，主要包括企业自查、比对检测、现场核查、材料审查、综合评审。在质控方面目前主要是实验室比对试验，对监测仪器系统的校准主要采用实验室的比对试验来考核监测仪器系统的质量，没有形成规范和周期的校准操作，而且占用比较大的人力和时间，在实际操作中容易落实和执行不够。另一方面在目前超标留样主要采取与检测现场的系统集成，采集超标数据进行留样处理，缺少后期留样处理和与检测系统数据评估功能。
2009年中国环境监测总站，设立水污染源监测监管技术体系研究(2009ZX07527-002)课题，研发关于我国水质在线监测系统的质控体系，本专利依托此课题研发，以此来弥补水质在线监测系统对期间核查、数据质量评估的欠缺和对整体系统的可靠性、可信性保障方面自动化监测管理手段的不足。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种对水质在线监测现场系统提供自动质控的管理系统，其不仅能够自动制样并为水质在线监测现场体系自动提供质控样，而且通过信号采集获得水质在线监测体系的监测数据和实验数据并对其数据质量进行评估。
本发明解决其技术问题采取的技术方案是：水质在线监测自动质控系统，包括自动质控终端设备及与其连接的质控管理服务器，所述自动质控终端设备包括送样加标设备和控制器，所述控制器与送样加标设备相连接，其特征是，
所述送样加标设备包括采样泵、采样瓶、送样泵、标样瓶、清洗瓶、蠕动泵、泵、废水收集槽、水平控制台、三通电磁阀和电磁阀；所述采样泵通过导管、三通电磁阀与采样瓶连接，所述采样瓶通过电磁阀、导管与送样泵的输入端连接，所述送样泵的输出端通过导管、三通电磁阀分别与外部水质监测系统机械采样模块和废水收集槽连接；所述标样瓶盛有加标回收实验的标准溶液，其通过导管、蠕动泵与采样瓶连接；所述清洗瓶通过导管、泵与采样瓶连接，并在采样瓶处设置有止回阀；所述的标样瓶、清洗瓶和废水收集槽均设置有液位计，在所述废水收集槽的导管入口处设置有PH计；所述采样瓶设置在用以对采样瓶水平校正的水平控制台上；
所述控制器包括处理器及与其连接的信号采集模块、控制信号输出模块、显示模块和通讯模块；所述信号采集模块和控制信号输出模块分别与送样加标设备和外部水质监测系统电气连接，所述显示模块用以显示送样加标设备的状态信息，并支持对自动质控终端的仪器操作控制；所述通讯模块通过有线通讯方式或无线通讯方式与管理服务器相连接。
所述采样瓶的瓶口设置有喷淋头，外壁上设置有采样液位计和液位控制阀，底部设置有搅拌器；所述喷淋头通过止回阀与清洗瓶连接。
所述清洗瓶包括去污液清洗瓶和去离子水清洗瓶。
进一步地，所述送样加标设备还包括通过三通电磁阀与送样泵连接的去污液废水收集槽；所述去污液废水收集槽内部设置有液位计和PH计；所述去污液废水收集槽通过导管、泵和三通电磁阀与采样瓶内的喷淋头连接，并在喷淋头处设置有止回阀。
本发明的有益效果是：该水质在线监测自动质控系统对水样输送管道和存储容器进行及时清洗，并将废水收集进行处理或者重复利用，即保证了原有水样的真实性，满足了我国实验室对容器的清洗标准，对清洗废水进行了回收，防止清洗废水的二次污染；采用重复送样和计量加标送样的方法，对外部水质监测系统两次检测结果进行比对分析或者采用差值计算分析，有效地反映了外部水质监测系统的检测精确度、准确度，准确的评估了外部水质监测系统的检测实验性能。本发明将现场检测仪器的实验质量控制按照一定的规范建设，达到通过质控手段完善现场实验的质量控制，更加有效的为总量管理、环境监察管理提供有效的支持。
附图说明
图1是本发明的连接示意图；
图2是本发明所述自动质控终端设备控制器的原理框图；
其中，1采样泵、2第一三通电磁阀、3采样瓶、4电磁阀、5送样泵、6第二三通电磁阀、7第三三通电磁阀、8第四三通电磁阀、9外部水质监测系统机械指标1采样模块、10外部水质监测系统机械指标2采样模块、11喷淋头、12采样液位计、13液位控制阀、14搅拌器、15指标1标样瓶、16指标2标样瓶、17第一蠕动泵、18第二蠕动泵、19去污液清洗瓶、20去离子水清洗瓶、21第一泵、22第二泵、23第一止回阀、24第二止回阀、25废水收集槽、26去污液废水收集槽、27第五三通电磁阀、28PH计、29第三泵、30第六三通电磁阀、31第三止回阀。
具体实施方式
该水质在线监测自动质控系统，包括自动质控终端设备及与其连接的质控管理服务器，所述自动质控终端设备包括送样加标设备和控制器，所述控制器与送样加标设备相连接。
如图1所示，所述送样加标设备包括采样泵1、第一三通电磁阀2、采样瓶3、电磁阀4、送样泵5、第二三通电磁阀6、第三三通电磁阀7、第四三通电磁阀8、外部水质监测系统指标1采样模块9、外部水质监测系统指标2采样模块10、喷淋头11、采样液位计12、液位控制阀13、搅拌器14、指标1标样瓶15、指标2标样瓶16、第一蠕动泵17、第二蠕动泵18、去污液清洗瓶19、去离子水清洗瓶20、第一泵21、第二泵22、第一止回阀23、第二止回阀24、废水收集槽25、去污液废水收集槽26、第五三通电磁阀27、PH计28、第三泵29、第六三通电磁阀30和第三止回阀31。所述采样泵1通过导管、三通电磁阀2与采样瓶3连接，第一三通电磁阀2设置在靠近采样瓶3处；所述采样瓶3设置在用以对其水平校正的水平控制台上，如果采样瓶未处于水平状态，水平控制台则发出告警信息来通知工作人员对采样瓶进行水平校正工作；采样瓶3通过电磁阀4、导管与送样泵5的输入端连接，所述送样泵5的输出端通过导管、第二三通电磁阀6、第三三通电磁阀7和第四三通电磁阀8分别与外部水质监测系统指标1采样模块9、外部水质监测系统指标2采样模块10和废水收集槽25连接；废水收集槽25的导管入口处设置有PH计，用以检测送样加标设备及其管道的清洗程度；所述采样瓶3的瓶口设置有喷淋头11，外壁上设置有采样液位计12和液位控制阀13，底部设置有搅拌器14；所述盛有加标回收实验标准溶液的指标1标样瓶15通过导管、第一蠕动泵16与采样瓶3连接；所述盛有加标回收实验标准溶液的指标2标样瓶16通过导管、第二蠕动泵18与采样瓶3连接；所述去污液清洗瓶19通过导管、第一泵21与采样瓶3的喷淋头11连接，并在喷淋头11处设置有第一止回阀23；所述去离子水清洗瓶20通过导管、第二泵22与采样瓶3的喷淋头11连接，并在喷淋头11处设置有第一止回阀24；所述的指标1标样瓶15、指标2标样瓶16、去污液清洗瓶19、去离子水清洗瓶20和废水收集槽25均设置有液位计。所述去污液废水收集槽26通过第五三通电磁阀27接入到第二电磁阀6和废水收集槽25之间；去污液废水收集槽26内部设置有液位计和PH计27；去污液废水收集槽还通过导管、第三泵29和第六三通电磁阀30与采样瓶3内的喷淋头11连接，并在喷淋头11处设置有第三止回阀31。
如图2所示，所述控制器包括处理器及与其连接的信号采集模块、控制信号输出模块、显示模块和通讯模块；所述信号采集模块和控制信号输出模块分别与送样加标设备和外部水质监测系统电气连接，信号采集模块用以采集送样加标设备和外部水质监测系统电气的信息，处理器根据接收到相关信息通过控制信号输出模块对送样加标设备和外部水质监测系统发送相关动作命令；所述显示模块用以显示送样加标设备的状态信息，并支持对自动质控终端的仪器操作控制；所述通讯模块通过有线通讯方式或无线通讯方式与质控管理服务器相连接。
该水质在线监测自动质控系统工作时，首先水平控制台检测采样瓶的水平状态，如果采样瓶处于水平状态则系统开始工作；如果采样瓶没有处于水平状态，水平控制台则发出告警信息，来通知工作人员对采样瓶进行水平校正工作，对采样瓶水平校正后系统开始工作。
重复样送样的实现：自动质控终端设备的控制器监听外部水质监测系统机械动作，当外部水质监测系统机械开始进行采样检测时，控制器控制采样泵1启动进行同步采样，先控制第一三通电磁阀2将水样排入废水收集槽25内，待冲洗采样管道10秒后再控制第一三通电磁阀2将水样排入采样瓶3；根据采样液位计12的反馈信息，水样达到一定量时停止采样，控制器监听外部水质监测系统机械的水样检测结果并传送到质控管理服务器；根据设定重复样送样时间，控制器继续监听外部水质监测系统机械动作，当外部水质监测系统机械启动时，启动送样泵并控制第二三通电磁阀6、第三三通电磁阀7和第四三通电磁阀8将采样瓶3内的水样送入外部水质监测系统的采样模块，当外部水质监测系统机械采样完成后停止送样，将多余的水样排入废水收集槽25内，并采用去污液和去离子水对送样加标设备进行清洗，控制器监听外部水质监测系统机械的水样检测结果并传送到质控管理服务器。质控管理服务器将两次接收到的水样检测结果数据进行分析，根据分析数据情况对外部水质监测系统机械的检测性能进行评估。
加标送样的实现：自动质控终端设备的控制器监听外部水质监测系统机械动作，当外部水质监测系统机械开始进行采样检测时，控制器控制采样泵1启动进行同步采样，先控制第一三通电磁阀2将水样排入废水收集槽25内，待冲洗采样管道10秒后再控制第一三通电磁阀2将水样排入采样瓶3；根据采样液位计12的反馈信息，水样达到一定量时停止采样；利用液位控制阀将水样控制在设定的体积，然后控制蠕动泵向采样瓶内加入计量的指标1标样或指标2标样，并启动搅拌器对加标后的水样进行充分搅拌；控制器监听外部水质监测系统机械的水样检测结果并传送到质控管理服务器；根据设定加标样送样时间，控制器继续监听外部水质监测系统机械动作，当外部水质监测系统机械启动时，启动送样泵并控制第二三通电磁阀6、第三三通电磁阀7或者第四三通电磁阀8将采样瓶3内的加标水样送入系统指定加标实验的外部水质监测系统的采样模块，当外部水质监测系统机械采样完成后停止送样，将多余的加标水样排入废水收集槽25内，并采用去污液和去离子水对送样加标设备进行清洗，控制器监听外部水质监测系统机械的水样检测结果并传送到质控管理服务器。质控管理服务器将两次接收到的水样检测结果数据进行分析，根据分析数据情况对外部水质监测系统机械的检测性能进行评估。
对送样加标设备清洗时，如果废水收集槽25的导管入口处PH计的PH值持续一定时间为7时，停止清洗送样加标设备；否则继续清洗送样加标设备，直到废水收集槽25的导管入口处PH计的PH值等于7并保持一定时间才停止对送样加标设备的清洗工作。如果去污液废水收集槽26内的PH计的PH值大于等于7，则去污液废水收集槽的去污液可以重复利用进行清洗送样加标设备；如果PH值小于7，则对去污液废水收集槽的去污液废水进行污水回收处理。
本发明采用重复送样和计量加标送样的方法，对外部水质监测系统机械的两次检测结果进行比对分析或者采用差值计算分析，有效地反映了外部水质监测系统机械的检测精确度、精确度，准确的评估了外部水质监测系统机械的检测实验性能；其以理化实验室实验质控规范为指导，研究符合在线监测现场和监测要求的现场监测仪器质控体系，建立定期校正、期间核查、准确性评价的自动化系统。
Claims (3)
1.水质在线监测自动质控系统，包括自动质控终端设备及与其连接的质控管理服务器，所述自动质控终端设备包括送样加标设备和控制器，所述控制器与送样加标设备相连接，其特征是，
所述送样加标设备包括采样泵、采样瓶、送样泵、标样瓶、清洗瓶、蠕动泵、泵、废水收集槽、水平控制台、三通电磁阀和电磁阀；所述采样泵通过导管、三通电磁阀与采样瓶连接，所述采样瓶通过电磁阀、导管与送样泵的输入端连接，所述送样泵的输出端通过导管、三通电磁阀分别与外部水质监测系统机械采样模块和废水收集槽连接；所述标样瓶盛有加标回收实验的标准溶液，其通过导管、蠕动泵与采样瓶连接；所述清洗瓶通过导管、泵与采样瓶连接，并在采样瓶处设置有止回阀；所述的标样瓶、清洗瓶和废水收集槽均设置有液位计，在所述废水收集槽的导管入口处设置有PH计；所述采样瓶设置在用以对采样瓶水平校正的水平控制台上；所述采样瓶的瓶口设置有喷淋头，外壁上设置有采样液位计和液位控制阀，底部设置有搅拌器；所述喷淋头通过止回阀与清洗瓶连接；
所述控制器包括处理器及与其连接的信号采集模块、控制信号输出模块、显示模块和通讯模块；所述信号采集模块和控制信号输出模块分别与送样加标设备和外部水质监测系统电气连接，所述显示模块用以显示送样加标设备的状态信息，并支持对自动质控终端的仪器操作控制；所述通讯模块通过有线通讯方式或无线通讯方式与管理服务器相连接。
2.根据权利要求1所述的水质在线监测自动质控系统，其特征是，所述清洗瓶包括去污液清洗瓶和去离子水清洗瓶。
3.根据权利要求2所述的水质在线监测自动质控系统，其特征是，所述送样加标设备还包括通过三通电磁阀与送样泵连接的去污液废水收集槽；所述去污液废水收集槽内部设置有液位计和PH计；所述去污液废水收集槽通过导管、泵和三通电磁阀与采样瓶内的喷淋头连接，并在喷淋头处设置有止回阀。
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