CN102830237A - 智能型饮用水源水水质监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能型饮用水源水水质监测系统，包括水质预处理系统及和水质预处理系统配合的多个水质在线自动分析仪表，所述水质预处理系统包括取水单元、配水单元、除藻单元、管道清洗单元、空气制取单元、水样预处理单元、以及防雷单元，该水质预处理系统配合水质在线自动分析仪表，结合自动控制技术、计算机应用技术、以及分析软件和通讯网络组成在线自动监测系统对饮用水实时在线自动监测。本智能型饮用水源水水质监测系统源水前处理完善、性能稳定可靠、易于操作。

Description

智能型饮用水源水水质监测系统

 

技术领域

本发明涉及水质监测系统，尤其涉及一种智能型饮用水源水水质监测系统。

 

背景技术

水质自动监测技术已在我国广泛应用。近几年来，随着环保意识的增强，对水质进行自动监测显得越来越重要。为了实时了解河流的水质情况，控制突发事件的影响，近年来，我国已陆续在各重点河流、湖泊上建立水质自动监测站（简称水站），通过水站实时监测水环境质量及其污染变化情况，为水环境的保护、管理及水污染防治提供了重要信息。

目前，国内外智能型饮用水源水水质监测系统普遍存在一些缺点：源水的前处理不够完善，取样管道内形成有水藻，影响水质分析；自动化程度不高，系统性能不稳定，稳定未采取防雷措施，易受雷击损坏等。

 

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种源水前处理完善、系统性能稳定可靠的智能型饮用水源水水质监测系统。

一种智能型饮用水源水水质监测系统，包括水质预处理系统及和水质预处理系统配合的多个水质在线自动分析仪表，所述水质预处理系统包括取水单元、配水单元、除藻单元、管道清洗单元、空气制取单元、水样预处理单元、以及防雷单元，该水质预处理系统配合水质在线自动分析仪表，结合自动控制技术、计算机应用技术、以及分析软件和通讯网络组成在线自动监测系统对饮用水实时在线自动监测。

本发明智能型饮用水源水水质监测系统通过智能型饮用水源水水质监测系统的取水单元、配水单元、除藻单元、管道清洗单元、空气制取单元、水样预处理单元、以及防雷单元，结合应用自动控制技术、计算机应用技术、以及分析软件和通讯网络组成在线自动监测系统对饮用水实时在线自动监测，且系统性能稳定。通过水质预处理系统中除藻单元、管道清洗单元、空气制取单元配合可充分除去取、配水单元内管道内的藻类，防止藻类滋生，保证了采集的水样的代表性。通过水样预处理单元对水样进行预处理保证水质分析的准确性。 

 

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式来详细说明本发明。

本发明较佳实施例公开了一种智能型饮用水源水水质监测系统，包括水质预处理系统及和水质预处理系统配合的多个水质在线自动分析仪表，所述水质预处理系统包括取水单元、配水单元、除藻单元、管道清洗单元、空气制取单元、水样预处理单元、以及防雷单元，该水质预处理系统配合水质在线自动分析仪表，结合自动控制技术、计算机应用技术、以及分析软件和通讯网络组成在线自动监测系统对饮用水实时在线自动监测。

所述取水单元包括取水装置，该取水装置采用浮筒方式，包括取水泵与放置在取水泵内的浮标。考虑到水位变化可能使采样泵超出额定值，充分考虑取水泵的扬程和输送距离，使取水泵始终处于有效的工作范围内，确保取水系统稳定可靠。取水浮筒外壁采用网状设计，避免吸入杂质，采用中部进水，进水位置设置在水下0.5-1.0米。

所述配水单元包括配水管路及多个分析仪，其配水管路中无设置阻拦式过滤装置，使用蠕动泵的工作方式，保证分析仪进样液流的平稳均匀、压力恒定，不仅满足各仪器的进样要求，也满足所有的仪器的需水量。水质基本五参数测量，水样不经过任何处理，直接进入分析仪测量。

所述除藻单元用以去除管道内的藻类，由于取水管道或配水管道内藻类的大量繁殖便会改变水样的性质，严重时可令采集的水样失去代表性。取水管道或配水管道采用排空设计，使管道不存水，并采用自来水结合高压震荡空气进行搅拌清洗管路，也可配备加药装置清洗管路，以防藻类孳生。取水管道安装一只总阀，调节出水压力及流量，并在总进水管进入室内后安装压力表、转子流量计各一只，显示压力和流量，以便了解取水系统的工作情况。

管道清洗单元亦用于防止管道内藻类滋生，可采用的设备有正反向清洗泵、计量泵、空气平衡搅拌装置，高压空气泵以及加药装置。通过采用正反向清洗泵、计量泵、空气平衡搅拌装置，高压空气泵产生高压空气来擦洗管路，避免藻类的滋生。设计正反向循环清洗，正反向加压振荡清洗，正反向加热循环清洗等清洗方式配合加药装置达到最佳的清洗效果。加药装置则通过PLC控制计量泵把药液加入管道系统中清除管道内壁结垢和杀灭部分藻类。多种方式清洗的结合及调整清洗的频率及周期可以有效的防止藻类的生长并保持分析管路内的清洁，使分析系统始终处于最佳运行状态。

空气制取单元主要用来保证水质监测系统自动反吹清洗系统的正常运行。采用无油型空压机为以确保不会对分析结果造成影响。主要功能包括：给清洗单元供气：在进行管道清洗时自动加入压缩空气，在水中产生大量的气泡，利用气泡破裂的冲击和剥离效应，提高对管壁藻类的清除效果。给气动阀门供气：由于系统中的电磁阀在使用过程中会出现密封性不良的状况，采用气动阀来替代电磁阀，由空气单元提供气动阀的驱动，提高了系统的可靠性，并保证水站系统自动控制的正常运行。

所述水样预处理单元包括多个控制装置及分析仪，各种控制装置由控制系统的PLC系统进行控制，并可在系统停电回复后按预设控制程序自动启动。水样预处理单元采用自动预处理-进样-清洗系统，采用自动缓冲进样-气液阻尼振荡-反吹清洗工艺，增设气液阻尼活塞抽吸缸的核心执行装置，保障分析仪进样液流的平稳均匀、压力恒定和计量精度。进样分析前，有水样润洗和水样均化处理。

水样预处理包括池过滤及精密过滤，水样经过浮筒的初级过滤后，彻底消除水样中较大的杂物，进入沉砂池进行自然沉降，沉淀的泥沙则期由沉淀池底部排放。沉砂后的水样通过安装在取样单元的注塞泵提供的吸力将经过沉砂后的水样吸入水样杯供各仪表分析。水样在进入样水杯内时先通过安装在沉砂池内的精密过滤器进行三级过滤，去除微细颗粒避免进水管道阻塞及保障仪表的正常运行。沉砂池中设计安装有液位探头控制水位来确保系统不会干运转。沉砂过滤池每次进样前/后执行自动清洗，清洗方式为压缩空气混合自来水反复震荡，过滤装置的人工清洗周期可达45天以上。

所述防雷单元用于保证监测站的可靠运行，防止从电源线、监测分析设备与传感器间的信号线引入的雷电损坏设备。防雷单元包括采用稳压器件以及电源避雷器。稳压器件包括交流参数稳压器交流参数稳压器，具有较高的抗干扰防雷击性能，水质自动监测系统采用1～2kW的交流参数稳压器；不间断电源水质监测系统采用5kW/2～8h的UPS电源；电源避雷器是一种低压电源的保护器件，当电网因雷击或其它因素导致产生高压脉冲时，电源避雷器可以在最短的时间内将电路上的因感应雷击而产生的大量高压脉冲的能量释放到地线上，从而保护电路上的设备免遭损坏。对于三相四线制系统，电源避雷器并联在电源的输入端上。在正常情况下，避雷器处于高阻状态，当电网因遭雷击或其它因素产生高压脉冲时，避雷器在极短（纳秒级）时间内迅速导通，将此高压脉冲短路到地，从而保护电路上的设备。当高压脉冲消失后，避雷器又恢复为高阻状态，不影响供电线路的正常工作。在系统设计采取：（1）电源第一级过压保护器装在电源总配电箱空开后端。最大防雷击能力为100KA，响应时间为25ns。（2）电源第二级过压保护器装配电箱分相空气开关后端。最大防雷击能力为40KA，响应时间为25ns。（3）电源第三级保护器是对电子设备的精细过压保护。单只防雷强度8/20μs，放电流5KA，响应时间少于25ns。

水质自动分析仪表包括用于分析水温（℃）、pH、电导率、溶解氧（DO）、浊度（Turb）、氨氮、高锰酸盐指数（CODMn）、氰化物、总有机碳（TOC）、总磷（TP）、 毒性以及重金属离子的仪表。监测设备分析方法采用了适合饮用水测量的分析方法，氨氮采用水杨酸光度法，可以有效克服水体中因为微生物的生长和硬度过高对电极的经常性的包围和污染；总有机碳采用催化燃烧氧化-非分散红外吸收法，具有氧化效率高，氧化完全的特点。重金属（铅、镉、锌、镍）采用阳极溶出伏安法，不用汞电极，环境友好，无毒副作用，比采用传统极谱法的滴汞电极的方法优势十分明显。

本智能型饮用水源水水质监测系统的取水单元、配水单元、除藻单元、管道清洗单元、空气制取单元、水样预处理单元、以及防雷单元，结合应用自动控制技术、计算机应用技术、以及分析软件和通讯网络组成在线自动监测系统对饮用水实时在线自动监测，且系统性能稳定。通过水质预处理系统中除藻单元、管道清洗单元、空气制取单元配合可充分除去取、配水单元内管道内的藻类，防止藻类滋生，保证了采集的水样的代表性。通过水样预处理单元对水样进行预处理保证水质分析的准确性。且采取完善的防雷电措施，防止从电源线、监测分析设备与传感器间的信号线引入的雷电损坏设备。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种智能型饮用水源水水质监测系统，包括水质预处理系统及和水质预处理系统配合的多个水质在线自动分析仪表，其特征在于：所述水质预处理系统包括取水单元、配水单元、除藻单元、管道清洗单元、空气制取单元、水样预处理单元、以及防雷单元，该水质预处理系统配合水质在线自动分析仪表，结合自动控制技术、计算机应用技术、以及分析软件和通讯网络组成在线自动监测系统对饮用水实时在线自动监测。

2.如权利要求1所述的智能型饮用水源水水质监测系统，其特征在于：所述取水单元包括取水装置，该取水装置为浮筒方式，包括取水泵与放置在取水泵内的浮标。

3.如权利要求1所述的智能型饮用水源水水质监测系统，其特征在于：所述配水单元包括配水管路及多个分析仪，配水管路中无阻拦式过滤装置，水样经配水管路直接进入分析仪。

4.如权利要求2所述的智能型饮用水源水水质监测系统，其特征在于：所述取水装置有取水管道，取水管道安装一总阀，调节出水压力及流量。

5.如权利要求1所述的智能型饮用水源水水质监测系统，其特征在于：所述管道清洗单元采用的设备包括正反向清洗泵、计量泵、空气平衡搅拌装置，高压空气泵以及加药装置。

6.如权利要求1所述的智能型饮用水源水水质监测系统，其特征在于：所述空气制取单元采用无油型空压机。

7.如权利要求1所述的智能型饮用水源水水质监测系统，其特征在于：所述水样预处理单元采用自动预处理-进样-清洗系统，采用自动缓冲进样-气液阻尼振荡-反吹清洗工艺，增设气液阻尼活塞抽吸缸的核心执行装置。

8.如权利要求1所述的智能型饮用水源水水质监测系统，其特征在于：所述防雷单元采用稳压器件以及电源避雷器。

9.如权利要求1所述的智能型饮用水源水水质监测系统，其特征在于：所述水质自动分析仪表包括用于分析水温、pH值、电导率、溶解氧、浊度、氨氮、高锰酸盐指数、氰化物、总有机碳、   总磷、毒性以及重金属离子的各种仪表。

10.如权利要求9所述的智能型饮用水源水水质监测系统，其特征在于：所述氨氮采用水杨酸光度法，有机碳采用催化燃烧氧化-非分散红外吸收法，重金属采用阳极溶出伏安法。