CN103645140A - 一种水质监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水质监测系统及方法，所述系统包括：测量装置、控制器、显示器、多个试剂容器、多个备用试剂容器、蒸馏水容器、清洗容器以及废液容器；所述测量装置包括光源、旋转滤光片、水样容器以及监测光接收器；所述多个试剂容器装有至少监测两种污染因子的多个反应试剂，每个试剂容器装有一种反应试剂；所述旋转滤光片包括至少两个滤光片，可以获得至少两种波长的监测光，采用本发明所提供的水质监测系统，启动一次水质监测系统可同时监测不同的污水因子，监测不同的污水因子时采用共同的测量装置、蒸馏水容器、清洗容器以及废液容器，也不需要手动更换滤光片，节省污水监测时间，减少污水监测成本以及所占用的监测空间。

Description

一种水质监测系统及方法

技术领域

本发明涉及光学探测技术领域，特别是涉及一种水质监测系统及方法。

背景技术

随着工农业生产的发展，工农业生产所产生的废水、废料不断排放到地下水或附近的河流中，造成地下水和河流的污染。为了满足可持续发展的要求，需要对地表水以及工厂排污口的废水进行水质实时监测，以便及时发现被污染的地表水以及排放超标的排污口，及时治理，保护水环境符合可持续发展的需求。

对污水的实时监测，主要检测污水中的化学需氧量（Chemical OxygenDemand，COD）、氨氮含量以及重金属含量等污染因子，其中，COD主要测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。监测每种污染因子所需的光源的波长不同，比如：监测COD需要的波长为410nm或600nm左右，监测氨氮所需的波长为660nm左右。监测不同的重金属需要的波长也不同，例如：监测铅需要540nm左右等。

现有的水质分析仪只有一个滤光片，每次只能提供一种波长的光源，每启动一次水质监测系统次只能对污水的一种污染因子进行监测，测量下一个污水因子时，需要关闭水质监测系统手动更换滤光片和试剂容器中的反应试剂，浪费监测时间。如果需要同时监测多种污染因子，则需要多个水质分析仪，成本高，占用空间大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水质监测系统及方法，所述系统可以同时提供多种污水处理因子的监测条件，启动一次可以同时监测多种污水处理因子，造价低，所占空间小。

一种水质监测系统，所述系统包括：

测量装置、控制器、显示器、多个试剂容器、多个备用试剂容器、蒸馏水容器、清洗容器以及废液容器；

所述测量装置包括光源、旋转滤光片、水样容器以及监测光接收器；

所述多个试剂容器装有至少监测两种污染因子的多个反应试剂，每个试剂容器装有一种反应试剂；

所述旋转滤光片包括至少两个滤光片，可以获得至少两种波长的监测光；

多个备用试剂容器用于装反应试剂；

清洗容器用于装清洗试剂，所述清洗试剂用于清洗各个传输管道；

蒸馏水容器用于装蒸馏水，所述蒸馏水用于清洗水样容器或稀释水样；

废液容器用于装系统的废液；

水样容器中的污水样品与反应试剂反应后，光源输出的光信号经旋转滤光片滤光获得监测污水因子所需波长的监测光信号，监测光信号透过水样容器中的污水样品后被监测光接收器接收并发送到控制器；

控制器分析监测光信号后得到污水因子监测结果发送到显示器进行显示。

可选的，所述光源为：

LED白光光源。

可选的，所述水样容器的材质为：

石英玻璃。

可选的，所述旋转滤光片包括：

四个滤光片或六个滤光片。

可选的，所述滤光片包括：

COD监测滤光片、氨氮监测滤光片以及至少两种重金属监测滤光片。

可选的，所述控制器为：

可编程逻辑控制器。

一种水质监测方法，所述方法包括：

当水样容器中装有待测污水样品后，控制器控制与水样容器相连的导管抽取预设种类和体积的反应试剂；

当污水样品与反应试剂反应结束后，控制器控制光源输出光信号；

光信号经旋转滤光片滤光获得监测污水因子所需波长的监测光信号；

监测光信号透过水样容器中的污水样品后被监测光接收器接收并发送到控制器；

控制器分析监测光信号后得到污水因子监测结果发送到显示器进行显示；

控制器控制蒸馏水容器清洗水样容器，并控制旋转滤光片旋转至监测另外一个污水样品所需的滤光片，抽取下一个污水样品进行监测。

可选的，所述方法还包括：

控制器将所有污水样品的监测结果发送到显示器进行显示。

可选的，所述方法还包括：

控制器控制各个试剂传输管道从清洗容器抽取清洗试剂对试剂传输管道进行清洗，并控制将清洗后的废液排放至废液容器。

由上述内容可知，本发明有如下有益效果：

本发明提供了一种水质监测系统及方法，所述系统包括：测量装置、控制器、显示器、多个试剂容器、多个备用试剂容器、蒸馏水容器、清洗容器以及废液容器；所述测量装置包括光源、旋转滤光片、水样容器以及监测光接收器；所述多个试剂容器装有至少监测两种污染因子的多个反应试剂，每个试剂容器装有一种反应试剂；所述旋转滤光片包括至少两个滤光片，可以获得至少两种波长的监测光；多个备用试剂容器用于装反应试剂；清洗容器用于装清洗试剂，所述清洗试剂用于清洗各个传输管道；蒸馏水容器用于装蒸馏水，所述蒸馏水用于清洗水样容器或稀释水样；废液容器用于装系统的废液；水样容器中的污水样品与反应试剂反应后，光源输出的光信号经旋转滤光片滤光获得监测污水因子所需波长的监测光信号，监测光信号透过水样容器中的污水样品后被监测光接收器接收并发送到控制器；控制器分析监测光信号后得到污水因子监测结果发送到显示器进行显示。采用本发明所提供的水质监测系统，启动一次水质监测系统可同时监测不同的污水因子，监测不同的污水因子时采用共同的测量装置、蒸馏水容器、清洗容器以及废液容器，也不需要手动更换滤光片，节省污水监测时间，减少污水监测成本以及所占用的监测空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种水质监测系统实施例一结构示意图；

图2为本发明测量装置结构示意图；

图3为本发明旋转滤光片结构示意图；

图4为本发明一种水质监测方法实施例二流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种水质监测系统及方法，所述系统可以同时提供多种污水处理因子的监测条件，启动一次可以同时监测多种污水处理因子，节省污水监测时间，减少污水监测成本以及所占用的监测空间。

下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。

实施例一

图1为本发明一种水质监测系统实施例一结构示意图，所述系统包括：

测量装置101、控制器102、显示器103、多个试剂容器01～08、多个备用试剂容器09～11、蒸馏水容器104、清洗容器105以及废液容器106。

图2为本发明测量装置结构示意图，所述测量装置101包括光源201、旋转滤光片202、水样容器203以及监测光接收器204。

所述光源201为白光光源，在具体的监测系统中一般采用LED白光光源。

旋转滤光片202的结构如图3所示，旋转滤光片202至少包括两种滤光片，可以获得监测至少两种污水因子所需波长的光信号。图3中所示的旋转滤光片202有四个滤光片，即可以获得监测四种污水处理因子所需波长的光信号。这里需要说明的是，旋转滤光片202还可以包括5个或者6个滤光片等更多个数的滤波片，在制作旋转滤光片202时，可以根据实际需要自行设定，这里不进行具体限定。

旋转滤光片202上设置的滤光片包括：

COD监测滤光片、氨氮监测滤光片以及至少两种重金属监测滤光片等。

水样容器203主要是装被监测的污水样品，实际使用过程中，从试剂容器中抽取所需种类以及体积的反应试剂与污水样品进行反应。

水样容器203常用的材质为石英玻璃。

监测光接收器204主要用于接收从水样容器透过的监测光信号，将监测光信号转换成电信号发送到控制器进行分析。在实际使用中，系统中的监测光接收器204可以是光电二极管等。

所述多个试剂容器01～08装有至少监测两种污染因子的多个反应试剂，每个试剂容器装有一种反应试剂。

每个试剂容器中装有一种与污水样品反应的试剂，比如：掩蔽试剂，用来去除污水样品中的干扰离子；氧化试剂，用于氧化污水样品中的待测污水因子等。这里需要说明的是，试剂容器不仅限于图1中所示的01～08，还可以根据实际需要设计更多的试剂容器。

多个备用试剂容器09～11用于装反应试剂。备用试剂容器的个数不仅限于图1所示的三个，还可以根据实际需要设置更多的备用试剂容器。

蒸馏水容器104用于装蒸馏水，所述蒸馏水用于清洗水样容器或稀释水样。

蒸馏水容器104中装的蒸馏水，当水样容器203中的污水样品浓度高时，可以抽取蒸馏水容器104中的蒸馏水进行稀释；当水样容器203中的污水样品监测完后，可以抽取蒸馏水容器104中的蒸馏水对水样容器进行清洗。

清洗容器105用于装清洗试剂，所述清洗试剂用于清洗各个传输管道。

清洗容器105中装的清洗试剂一般采用弱酸，用于对各个试剂传输管道进行清洗。

废液容器106用于装系统的废液。

清洗管道的废液、水样容器203监测后的污水样品以及清洗水样容器203的废液等都可以排到废液容器106中。一般情况下，废液容器设置在整个系统的最下面，以免废液污染到其他的试剂。

水样容器中的污水样品与反应试剂反应后，光源输出的光信号经旋转滤光片滤光获得监测污水因子所需波长的监测光信号，监测光信号透过水样容器中的污水样品后被监测光接收器接收并发送到控制器；控制器分析监测光信号后得到污水因子监测结果发送到显示器进行显示。

一般情况下，控制器102可以采用可编程逻辑控制器（ProgrammableLogic Controller，PLC）。

由上述内容可知，本发明有如下有益效果：

测量装置、控制器、显示器、多个试剂容器、多个备用试剂容器、蒸馏水容器、清洗容器以及废液容器；所述测量装置包括光源、旋转滤光片、水样容器以及监测光接收器；所述多个试剂容器装有至少监测两种污染因子的多个反应试剂，每个试剂容器装有一种反应试剂；所述旋转滤光片包括至少两个滤光片，可以获得至少两种波长的监测光；多个备用试剂容器用于装反应试剂；清洗容器用于装清洗试剂，所述清洗试剂用于清洗各个传输管道；蒸馏水容器用于装蒸馏水，所述蒸馏水用于清洗水样容器或稀释水样；废液容器用于装系统的废液；水样容器中的污水样品与反应试剂反应后，光源输出的光信号经旋转滤光片滤光获得监测污水因子所需波长的监测光信号，监测光信号透过水样容器中的污水样品后被监测光接收器接收并发送到控制器；控制器分析监测光信号后得到污水因子监测结果发送到显示器进行显示。采用本发明所提供的水质监测系统，启动一次水质监测系统可同时监测不同的污水因子，监测不同的污水因子时采用共同的测量装置、蒸馏水容器、清洗容器以及废液容器，也不需要手动更换滤光片，节省污水监测时间，减少污水监测成本以及所占用的监测空间。

实施例二

图4为本发明一种水质监测方法实施例二流程图，是与实施例一所述的系统所对应的方法，所述方法包括。

步骤401：当水样容器中装有待测污水样品后，控制器控制与水样容器相连的导管抽取预设种类和体积的反应试剂。

步骤402：当污水样品与反应试剂反应结束后，控制器控制光源输出光信号。

步骤403：光信号经旋转滤光片滤光获得监测污水因子所需波长的监测光信号。

步骤404：监测光信号透过水样容器中的污水样品后被监测光接收器接收并发送到控制器。

步骤405：控制器分析监测光信号后得到污水因子监测结果发送到显示器进行显示。

步骤406：控制器控制蒸馏水容器清洗水样容器，并控制旋转滤光片旋转至监测另外一个污水样品所需的滤光片，抽取下一个污水样品进行监测。

在监测过程中，清洗水样容器，抽取反应试剂以及更换旋转滤光片都由PLC控制自动完成，不需要人工参与，水质监测系统中有监测多种污水因子的反应试剂，也包括监测多种污水因子的滤光片，可以实现一次性监测多种污水因子。

采用本发明所提供的水质监测系统利用上述方法对多个污水样品进行监测，启动一次设备，可以同时对多个污水样品进行监测，监测不同的污水因子时采用共同的测量装置、蒸馏水容器、清洗容器以及废液容器，也不需要手动更换滤光片，节省污水监测时间，减少污水监测成本以及所占用的监测空间。

在实际监测过程中，还可以包括：控制器将所有污水样品的监测结果发送到显示器进行显示。

一定时间内，对系统中的各个传输管道进行清洗，控制器控制各个试剂传输管道从清洗容器抽取清洗试剂对试剂传输管道进行清洗，并控制将清洗后的废液排放至废液容器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水质监测系统，其特征在于，所述系统包括：

测量装置、控制器、显示器、多个试剂容器、多个备用试剂容器、蒸馏水容器、清洗容器以及废液容器；

所述测量装置包括光源、旋转滤光片、水样容器以及监测光接收器；

所述多个试剂容器装有至少监测两种污染因子的多个反应试剂，每个试剂容器装有一种反应试剂；

所述旋转滤光片包括至少两个滤光片，可以获得至少两种波长的监测光；

多个备用试剂容器用于装反应试剂；

清洗容器用于装清洗试剂，所述清洗试剂用于清洗各个传输管道；

蒸馏水容器用于装蒸馏水，所述蒸馏水用于清洗水样容器或稀释水样；

废液容器用于装系统的废液；

水样容器中的污水样品与反应试剂反应后，光源输出的光信号经旋转滤光片滤光获得监测污水因子所需波长的监测光信号，监测光信号透过水样容器中的污水样品后被监测光接收器接收并发送到控制器；

控制器分析监测光信号后得到污水因子监测结果发送到显示器进行显示。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源为：

LED白光光源。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水样容器的材质为：

石英玻璃。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转滤光片包括：

四个滤光片或六个滤光片。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述滤光片包括：

COD监测滤光片、氨氮监测滤光片以及至少两种重金属监测滤光片。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的系统，其特征在于，所述控制器为：

可编程逻辑控制器。

7.一种水质监测方法，其特征在于，所述方法包括：

当水样容器中装有待测污水样品后，控制器控制与水样容器相连的导管抽取预设种类和体积的反应试剂；

当污水样品与反应试剂反应结束后，控制器控制光源输出光信号；

光信号经旋转滤光片滤光获得监测污水因子所需波长的监测光信号；

监测光信号透过水样容器中的污水样品后被监测光接收器接收并发送到控制器；

控制器分析监测光信号后得到污水因子监测结果发送到显示器进行显示；

控制器控制蒸馏水容器清洗水样容器，并控制旋转滤光片旋转至监测另外一个污水样品所需的滤光片，抽取下一个污水样品进行监测。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制器将所有污水样品的监测结果发送到显示器进行显示。

9.根据权利要求7-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制器控制各个试剂传输管道从清洗容器抽取清洗试剂对试剂传输管道进行清洗，并控制将清洗后的废液排放至废液容器。

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