CN102661928A - 一种光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪 - Google Patents

Abstract

本发明为一种光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪，包括测量单元，数据处理传送单元和数据控制显示单元。测量单元包括光源、光电检测器和一个位于光源与光电检测器之间的吸收池以及光纤通路，数据处理传送单元与数据控制显示单元相连接，数据控制显示单元与光电检测器相连接。信号由光纤传输，不受电磁波辐射的影响，抗干扰能力强，能在恶劣环境下进行非接触式、非破坏性以及远距离测量。此外由于光纤的频带宽，可进行超高速测量。此监测仪设计简单，可以通过互联网进行联网控制。

Description

一种光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪

技术领域

本发明涉及一种有机物监测设备，特别涉及一种光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪。

背景技术

在水质监测中，探头在水中信号传输的可靠性是非常重要的一个指标。

光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1.54MHZ的速率，光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB。从带宽看，很大的优势是：光纤具有较大的信息容量，这意味着能够使用尺寸很小的电缆，将来就不用更新或增强传输光缆中信号。光纤电缆对诸如无线电、电机或其他相邻电缆的电磁噪声具有较大的阻抗，使其免于受电噪声的干扰。从长远维护角度来看，光缆最终的维护成本会非常低。光纤使用光脉冲沿光线路传输信息，以替代使用电脉冲沿电缆传输信息。

紫外吸收水中有机物监测仪（简称UV仪）原理基于水中有机物对一些紫外光能直接吸收（UVA），按检测方式可分为单波长，多波长和扫描型。它们都根据光源产生的紫外光被有机物直接吸收的原理进行测量，安装方式有采水型和浸入型，采水型又分为吸收池型和落水型。（参见HJ/T 191-2005紫外吸收水质自动在线监测仪技术要求，中华人民共和国环境保护行业标准，2005）

紫外（UV）吸收水质自动在线监测仪适用于污水处理的过程控制和水质监测。

如图1所示为现有技术的UV仪的结构示意图，UV仪包括测量单元12、数据处理与传送单元11。其中测量单元12包括光源121、吸收池122、光电检测器123。光源121包括光源灯1211及其电源装置。单波长检测一般由低压汞灯作光源， 提供254nm的光。多波长检测一般采用氘灯、氙灯和钨灯等。电源装置由起辉电压1212、工作电压1213及稳压电路1214组成。光源121发出的光经过吸收池122，被水中有机物吸收一部分后，传回光电检测器123。光电检测器123由光学镜片，滤光片及光电传感器构成，光电检测器123接受光源121传来的光信号，将其变为相应大小的电信号，并将此信号送到数据处理与传送单元。数据处理与传送单元由数据处理单元111、数据传送单元112进行数据处理、数据传送。

低压稳压电源110为数据处理与传送单元提供电能。

现有的UV仪都其内部主要单元放置在水下，增加了水下部件的设计体积，增加了对产品上诸如机械、材料、清洗上的要求。将主要电子电路、传感单元放置在水下容易引起故障率升高，生物附着，海水腐蚀，维修困难等问题，最终导致了仪器的可靠性降低。寻找解决以上的问题的方法刻不容缓。

发明内容

本发明是针对现有结构的UV仪主要单元放置在水中可靠性低的问题，提出了一种光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪，改用光纤作为信号传输方式，调整结构，水下探头体积小，可靠性高，现场维修方便。

本发明的技术方案为：光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪，包括测量单元，数据处理传送单元，数据控制显示单元，测量单元包括光源、光电检测器和一个位于光源与光电检测器之间的吸收池、以及光纤通路，数据控制显示单元与光电检测器连接，数据处理传送单元与数据控制显示单元连接，信号通过光纤进行传输，数据控制显示单元，可以接入互联网系统，以无线网络的形式共享数据。

所述光纤通路由光纤、光纤耦合器以及反射镜组成，光源的光通过光纤到光纤耦合器后，通过吸收池到反射镜，反射镜反射的光通过吸收池反射回光纤耦合器，光纤耦合器将信号送入光电检测器。

所述光纤通路的载体光纤可以是一条，也可以是多条，所述光纤能够传播波长为紫外波段和波长为可见光波段的光。

所述光源的供电可为太阳能型电池，或蓄电池，或太阳能型电池与其他形式电源相结合的低压工作电源。

所述数据处理传送单元与数据控制显示单元的连接方式可为无线传输或有线传输。

所述数据控制显示单元可以接入互联网系统，通过无线网络的通信方式将测量的数据进行共享操作。

本发明的有益效果在于：本发明光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪，由于利用光纤传输信号，减少了监测仪置于水中的部分，加强了仪器的可靠性，并且此监测仪可以通过互联网进行联网控制。

附图说明

图1为现有UV仪的结构示意图；

图2为本发明光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪实施例结构示意框图。

具体实施方式

如图2所示光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪实施例结构示意框图，包括：由光源221、相应的光电检测器223和一个位于光源与相应光电检测器223之间的吸收池222、以及光纤通路组成的测量单元，一个与光电检测器223连接的数据处理传送单元21，一个置于陆上的与数据处理传送单元21连接的数据控制显示单元20。

其中光源221由光源灯2211和电源组成。光源灯2211为紫外发光二极管或者为紫外发光二极管与可见发光二极管组合，也可以是多个波长的紫外发光二极管的组合。电源为低压工作电源，所述电源为光源灯2211提供电能，也为数据处理与传送单元21提供电能。

上述紫外发光二极管发出能被有机物直接吸收的光；上述可见发光二极管发出不能被有机物直接吸收的光。根据本发明的一个择优实施例，紫外发光二极管发出的波长在200nm到400nm之间的光有机会被有机物吸收。通常使用波长为254nm的光。可见发光二极管通常选用波长在500nm到600nm的，发出的光不被有机物吸收。

测量单元中的光纤通路由光纤2240、光纤耦合器2241以及反射镜2242组成。所述光纤通路由一条或多条光纤构成。所述光纤2240为能够传播波长为紫外波段和能够传播波长为可见光波段的光。

由于光源灯LED能耗较小，电源可以由太阳能电池2212、蓄电池2213和电压控制电路2214组成。它能为UV仪无人看守时进行长时间工作提供电能。

数据处理传送单元21由数据处理模块211、数据传送模块212组成。数据控制显示单元20由数据控制模块201、数据显示模块202以及数据通信模块203组成。UV仪通过数据传送模块212、数据通信模块203以及计算机计算机控制中心进行数据互联。

数据传输方式为无线传输或有线传输与无线传输相结合的方式，避免了因为有线传输所带来的干扰、繁琐。互联使得网内的监测仪可通过网络将采样数据传送至不同的数据接收处，减少了工作人员采集数据所花费的路途时间，并确保了其可靠性。

本发明的UV仪由于采用光纤传播光信号，使得仪器测量单元中的光源、光电检测器可以置于水面上方，而只有吸收池作为测量现场留在水下。由于水下环境的不可预知性，现有技术由于将UV仪的主要测量部分置于水下，在测量时可能会受到水下各方面的干扰、影响。而本发明采用光纤传播光信号，光纤的频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好。其体积很小，重量轻，能在恶劣环境下进行非接触式、非破坏性以及远距离测量。现有技术UV仪中的吸收池由于要防止光信号互扰，周围的机械结构复杂，对设计要求高。而本发明机械设计简单，光纤传输只在测量单元内部进行，不存在传统的电磁波辐射，同时不受外界强电磁场的干扰，抗干扰能力强。

再者，本发明在光纤传播途中加入了光纤耦合器，是用于实现光信号分路/合路，或用于延长光纤链路的元件。

本发明可以使用太阳能电池或者普通蓄电池进行供电，并在陆上配置了可移动式的数据控制显示单元，用于工作人员控制现场UV仪和显示所需数据。配上无线通信功能，UV仪可以与数据控制显示单元进行数据互联，并传回计算机控制中心。

Claims (6)

1.一种光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪，其特征在于，包括测量单元，数据处理传送单元，数据控制显示单元，测量单元包括光源、光电检测器和一个位于光源与光电检测器之间的吸收池、以及光纤通路，数据控制显示单元与光电检测器连接，数据处理传送单元与数据控制显示单元连接，信号通过光纤进行传输，数据控制显示单元，可以接入互联网系统，以无线网络的形式共享数据。

2.根据权利要求1所述光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪，其特征在于，所述光纤通路由光纤、光纤耦合器以及反射镜组成，光源的光通过光纤到光纤耦合器后，通过吸收池到反射镜，反射镜反射的光通过吸收池反射回光纤耦合器，光纤耦合器将信号送入光电检测器。

3.根据权利要求1所述光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪，其特征在于，所述光纤通路的载体光纤可以是一条，也可以是多条，所述光纤能够传播波长为紫外波段和波长为可见光波段的光。

4.根据权利要求1所述光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪，其特征在于，所述光源的供电可为太阳能型电池，或蓄电池，或太阳能型电池与其他形式电源相结合的低压工作电源。

5.根据权利要求1所述光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪，其特征在于，所述数据处理传送单元与数据控制显示单元的连接方式可为无线传输或有线传输。

6.根据权利要求1所述光纤通信紫外吸收水中有机物的联网监测仪，其特征在于，所述数据控制显示单元可以接入互联网系统，通过无线网络的通信方式将测量的数据进行共享操作。

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