CN102998376B - 自动酸雨采样分析系统 - Google Patents

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Abstract

一种自动酸雨采样分析系统，包含一基座、分别设于该基座内的一进样单元、一分样单元、一测定单元，及一离子量测单元。该分样单元包括一与该进样单元连通的分样管、一与该分样管连通的第一收集瓶，及一与该分样管连通的第二收集瓶，该测定单元包括一用于量测该第一收集瓶内雨水的酸碱值与导电度的测定计，该离子量测单元包括一色谱仪，用于分析该分样单元的第二收集瓶内的雨水的离子成分，进而对周遭会排放污染离子的污染源进行控制，由此能减少环境污染与酸雨的产生，此外本系统还能将每场雨的雨水留存做为样品，供后续分析。

Description

自动酸雨采样分析系统
技术领域
本发明涉及一种分析系统，特别是涉及一种自动酸雨采样分析系统。
背景技术
参阅图1，为中华人民共和国公开第CN 1763795A号「酸雨自动监测系统」发明专利申请案，该案公开的系统包括一仪器柜体11、一设置在该仪器柜体11上的感雨器12、一设置在该仪器柜体11上的采雨漏斗13、一盖设于该采雨漏斗13的雨盖14、一与该采雨漏斗13连通并设于该仪器柜体11内的采样筒15、一与该采样筒15连通并设于该仪器柜体11内的分析测定部16。
当该感雨器12感知到有雨水落下时，自动打开该雨盖14让该采雨漏斗13收集雨水，雨水再流入该采样筒15，最后再将雨水由该采样筒15导入该分析测定部16，分析测定部16就能检测流入雨水的酸碱值(pH值)、导电度、温度，并将所述数据利用网络传送到一中心站(图未示)储存，借此自动对每场雨的雨水酸碱值、导电度、温度进行分析，并能判断是否为对环境有害的酸雨。
由于该酸雨自动监测系统仅仅是量测雨水酸碱值、导电度、温度，只能被动地得知雨水是否为酸雨，无法得知酸雨的成分，因此无法从酸雨的成分找出污染源，进而不能克服酸雨环境的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提供雨水中离子成分的自动酸雨采样分析系统。
本发明自动酸雨采样分析系统，包含一个基座、一个设于该基座内的进样单元、一个设于该基座内的分样单元，及一个设于该基座内的测定单元，该进样单元包括一个暂存雨水的储水瓶，该分样单元包括一个与该进样单元的储水瓶连通并能够将雨水分流的分样管、一个与该分样管连通的第一收集瓶，及一个连通该分样管的第二收集瓶，该进样单元的储水瓶内的雨水是经由该分样管引导流入该第一收集瓶与第二收集瓶中，该测定单元包括一个与该第一收集瓶连通的测定管，及一个与该测定管连通的测定计，该测定计具有两支分别用于量测雨水的酸碱值与导电度的电极，该第一收集瓶的雨水经该测定管流入该测定计中以进行量测。
该自动酸雨采样分析系统还包含一个设于该基座内的离子量测单元，该离子量测单元包括一个连通该分样单元的第二收集瓶的水泵，及一个连通该水泵且能够分析雨水中的离子成分的色谱仪，该水泵能够抽取该分样单元的第二收集瓶内的雨水至该色谱仪中，分析雨水中的离子成分。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳地，前述的自动酸雨采样分析系统，其中该分样单元还包括一个与该分样管连通的第三收集瓶，该进样单元的储水瓶内的雨水是经由该分样管分流汇入该第一收集瓶、该第二收集瓶与该第三收集瓶。
较佳地，前述的自动酸雨采样分析系统，其中该自动酸雨采样分析系统还包含一个与该第三收集瓶连通的取样单元，该取样单元包括一个与该第三收集瓶连通的样品收集管、一个与该样品收集管连接的分配器，及数个与该分配器连接的样品瓶，该第三收集瓶内的雨水经由该样品收集管再通过该分配器分配到所述样品瓶。
较佳地，前述的自动酸雨采样分析系统，其中该取样单元的分配器具有一支带动该样品收集管位移的定位螺杆、一个承接该样品收集管的集流排，及数个与该集流排连通且分别与所述样品瓶连通的导管。
较佳地，前述的自动酸雨采样分析系统，其中该进样单元还包括一个雨水定量瓶，及一个连通该雨水定量瓶与储水瓶的储水管，该雨水定量瓶内的雨水达到一设定量时，就能够使该雨水定量瓶内的雨水经由该储水管导入该储水瓶。
较佳地，前述的自动酸雨采样分析系统，其中该基座包括一个与该雨水定量瓶连通的集雨桶，该集雨桶具有一个与外界连通的开口。
较佳地，前述的自动酸雨采样分析系统，其中该基座还包括一个盖设于该集雨桶上的防尘盖，及一个控制该防尘盖开关的感雨器。
较佳地，前述的自动酸雨采样分析系统，其中该测定单元还包括一个与该测定计连通的清洗管、一个与该清洗管连通的清洗瓶，及一个与该清洗管连通的校正瓶。
本发明的有益效果在于：借助该色谱仪能分析雨水中离子的成分，因此能分析出造成酸雨的污染离子，进而对周围会排放污染离子的污染源进行控制，由此能减少环境污染与酸雨的产生。
附图说明
图1是一示意图，说明中华人民共和国公开第CN 1763795A号「酸雨自动监测系统」发明专利申请案；
图2是一示意图，说明本发明自动酸雨采样分析系统的较佳实施例；
图3是一示意图，说明该较佳实施例的一进样单元、一分样单元，及一测定单元的态样；
图4是一示意图，说明该较佳实施例的一取样单元的态样。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图2，为本发明自动酸雨采样分析系统的较佳实施例，包含一基座2、一设于该基座2内的进样单元3、一设于该基座2内的分样单元4、一设于该基座2内的测定单元5、一设于该基座2内的离子量测单元6，及一设于该基座2内的取样单元7。
该基座2包括一集雨桶21、一盖设于该集雨桶21上的防尘盖22，及一控制该防尘盖22开关的感雨器23，该集雨桶21具有一与外界连通的开口211。
参阅图3，该进样单元3包括一与该集雨桶21(见图2)连通的雨水定量瓶31、一暂存雨水的储水瓶32，及一连通该雨水定量瓶31与储水瓶32的储水管33，另外，该雨水定量瓶31也与一储放纯水的清洗槽(图未示)连通。
该分样单元4包括一与该进样单元3的储水瓶32连通并能够将雨水分流的分样管41、一与该分样管41连通的第一收集瓶42、一连通该分样管41的第二收集瓶43，及一与该分样管41连通的第三收集瓶44，该进样单元3的储水瓶32内的雨水是经由该分样管41引导流入该第一收集瓶42、第二收集瓶43与第三收集瓶44中。
该测定单元5包括一与该第一收集瓶42连通的测定管51、一与该测定管51连通的测定计52、一与该测定计52连通的清洗管53、一与该清洗管53连通的清洗瓶54，及一与该清洗管53连通的校正瓶55，该测定计52具有两个分别用于量测雨水的酸碱值与导电度的电极521，该第一收集瓶42的雨水经该测定管51流入该测定计52中以进行量测，而该清洗瓶54是用于存放纯水并与一储放纯水的清洗槽(图未示)连通，该校正瓶55用于存放校正液并与一储放校正液的校正槽(图未示)连通，在本实施例中，使用pH值为4的校正液。
该离子量测单元6包括一连通该分样单元4的第二收集瓶43的水泵61，及一连通该水泵61且能够分析雨水中的离子成分的色谱仪62，该色谱仪62是用于分析雨水中的离子成分，特别是分析造成酸雨的离子成分，如硝酸盐(NO3 -)、亚硝酸盐(NO2 -)、硫酸盐(SO4 2-)、磷酸盐(PO4 3-)、氯盐(Cl-)、铵盐(NH4 +)、钠盐(Na+)、钙盐(Ca2+)、钾盐(K+)、镁盐(Mg2+)等离子。
参阅图4，该取样单元7包括一与该第三收集瓶44连通的样品收集管71、一与该样品收集管71连接的分配器77，及数个与该分配器77连接的样品瓶72，而该分配器77具有一带动该样品收集管71位移的定位螺杆73、一承接该样品收集管71的集流排74，及数个与该集流排74连通且分别与所述样品瓶72连通的导管76。在本实施例中，所述样品瓶72是存放在一具有冷藏设备的保温箱75内。
回顾图2，本发明是通过可编辑程序逻辑控制器(PLC)控制数个分别设置于所述管路上的控制阀达到自动化的作业与进行分析。当有直径0.5mm水滴到该感雨器23时，打开该防尘盖22并移动到图中假想线所示的位置，使雨水由该集雨桶21的开口211进入该集雨桶21，配合参阅图3，而该雨水定量瓶31则开始汲取雨水，每次汲取的雨水雨量达一设定量时，就让雨水流入该储水瓶32，在本实施例中，该设定量为0.1mm(约7.068c.c.)，每小时需采集0.5mm(35.34c.c.)以上的雨量才会进行分流的动作，使该储水瓶32内的雨水经由该分样管41流入该第一收集瓶42、第二收集瓶43与第三收集瓶44。
在分流的动作前，会先使该测定计52、第一收集瓶42、第二收集瓶43与第三收集瓶44内的残水排出，避免前次残留的雨水影响量测结果。
分流后，该第一收集瓶42、第二收集瓶43、第三收集瓶44内各约有10c.c.的雨水，接下来，使该第一收集瓶42内的雨水经由该测定管51流入该测定计52，利用该测定计52的电极521量测本次雨水的酸碱值与导电度，而该离子量测单元6的水泵61则抽取该第二收集瓶43内的雨水并输送至该色谱仪62，分析造成酸雨成分的离子，如硝酸盐(NO3 -)、亚硝酸盐(NO2 -)、硫酸盐(SO4 2-)、磷酸盐(PO4 3-)、氯盐(Cl-)、铵盐(NH4 +)、钠盐(Na+)、钙盐(Ca2+)、钾盐(K+)、镁盐(Mg2+)等离子。
参阅图4，而该第三收集瓶44内的雨水则经由该样品收集管71流向该集流排74后，经由其中一导管76流入样品瓶72内，并能够通过可编辑程序逻辑控制器(PLC)控制该定位螺杆73使该样品收集管71在该集流排74内移动并使该样品收集管71导向不同的导管76，如此该第三收集瓶44内的雨水可分别经由不同的导管76流入不同的样品瓶72，保存不同时间降下的雨水作为样品，在本实施例中，是设定PLC每日通过该定位螺杆73带动该样品收集管71一次，因此每个样品瓶72是收集不同日降下的雨水。
另外，通过该保温箱75让所述收集瓶72内的雨水维持在恒温，避免受外在环境的温度变化而造成收集瓶72中雨水成分的改变，在本实施例中，是让保温箱内的温度保持在25℃。
再参阅图3，当感雨器23(见图2)上无水滴存在时则判断为下雨结束，而每次一场雨结束后，同样配合通过可编辑程序逻辑控制器(PLC)，会在预设的时间内自动使该清洗瓶54与校正瓶55内的纯水与校正液分别流入该测定计52，进行清洗所述电极521与校正测定计52内的酸碱值，且也将纯水导入该雨水定量瓶31，并依管路依序流入该储水瓶32、分样单元4而排出，进行清洗的动作，等待下一场雨开始，重新进行量测。
参阅图2，上述说明中量测、分析的数据如酸碱值、导电度、离子成分，均储存在一工控机8(PC)的一硬盘(图未示)当中，并备份在一记忆卡内(图未示)，该工控机8还包括一显示触控屏幕81及一输入键盘82，通过该输入键盘82或显示触控屏幕81可设定系统时间、各控制参数，或是随时手动控制系统，如手动控制防尘盖22开关、清洗该测定计52、清洗该分样单元4等，及调阅量测、分析的数据。
借此，每次降雨的雨水的性质均被详加纪录，尤其是酸雨的离子成分分析，分析出造成酸雨的主要污染离子，并借此对周遭排放此污染离子的污染源进行控管，如化学工厂、垃圾焚化厂等，降低污染离子的排放，减少酸雨的产生。
综上所述，本发明自动酸雨采样分析系统通过自动控制使该测定单元5及色谱仪62能够分析每次降雨的雨水的酸碱值、导电度及离子成分，借此能够有系统性地找出对应的污染源，进而减少污染的产生。

Claims (7)

1.一种自动酸雨采样分析系统，包含：一个基座、一个设于该基座内的进样单元、一个设于该基座内的分样单元，及一个设于该基座内的测定单元，该进样单元包括一个暂存雨水的储水瓶，该分样单元包括一个与该进样单元的储水瓶连通并能够将雨水分流的分样管、一个与该分样管连通的第一收集瓶，及一个连通该分样管的第二收集瓶，该进样单元的储水瓶内的雨水是经由该分样管引导流入该第一收集瓶与第二收集瓶中，该测定单元包括一个与该第一收集瓶连通的测定管，及一个与该测定管连通的测定计，该测定计具有两支分别用于量测雨水的酸碱值与导电度的电极，该第一收集瓶的雨水经该测定管流入该测定计中以进行量测，其特征在于：
该自动酸雨采样分析系统还包含一个设于该基座内的离子量测单元，该离子量测单元包括一个连通该分样单元的第二收集瓶的水泵，及一个连通该水泵且能够分析雨水中的离子成分的色谱仪，该水泵能够抽取该分样单元的第二收集瓶内的雨水至该色谱仪中，分析雨水中的离子成分，该进样单元还包括一个雨水定量瓶，及一个连通该雨水定量瓶与储水瓶的储水管，该雨水定量瓶内的雨水达到一设定量时，就能够使该雨水定量瓶内的雨水经由该储水管导入该储水瓶，且在一预设时间段内需采集一预设雨量以上才进行分流动作，使储水瓶内的雨水经由分样管流入第一收集瓶及第二收集瓶。
2.根据权利要求1所述的自动酸雨采样分析系统，其特征在于：该分样单元还包括一个与该分样管连通的第三收集瓶，该进样单元的储水瓶内的雨水是经由该分样管分流汇入该第一收集瓶、该第二收集瓶与该第三收集瓶。
3.根据权利要求2所述的自动酸雨采样分析系统，其特征在于：该自动酸雨采样分析系统还包含一个与该第三收集瓶连通的取样单元，该取样单元包括一个与该第三收集瓶连通的样品收集管、一个与该样品收集管连接的分配器，及数个与该分配器连接的样品瓶，该第三收集瓶内的雨水经由该样品收集管再通过该分配器分配到所述样品瓶。
4.根据权利要求3所述的自动酸雨采样分析系统，其特征在于：该取样单元的分配器具有一支带动该样品收集管位移的定位螺杆、一个承接该样品收集管的集流排，及数个与该集流排连通且分别与所述样品瓶连通的导管。
5.根据权利要求1所述的自动酸雨采样分析系统，其特征在于：该基座包括一个与该雨水定量瓶连通的集雨桶，该集雨桶具有一个与外界连通的开口。
6.根据权利要求5所述的自动酸雨采样分析系统，其特征在于：该基座还包括一个盖设于该集雨桶上的防尘盖，及一个控制该防尘盖开关的感雨器。
7.根据权利要求1所述的自动酸雨采样分析系统，其特征在于：该测定单元还包括一个与该测定计连通的清洗管、一个与该清洗管连通的清洗瓶，及一个与该清洗管连通的校正瓶。
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