CN103645162A - 一种水中悬浮物的实时监控系统 - Google Patents

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石冰鑫
李景云
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本发明公开一种水中悬浮物的实时监控系统，包括有多光束悬浮物浓度监测仪以及用于接收数据的终端监控设备，所述多光束悬浮物浓度监测仪向被测水样投射测量光、检测从该被测水样透过的光的强度并根据该强度测量上述被测水样中悬浮物浓度，该多光束悬浮物浓度监测仪包括第一光发射器、第二光发射器、第一光电探测器、第二光电探测器，两个光发射器交替发射测量光，每个光发射器发射测量光时，两个光电探测器同时检测从被测水样透过的光的强度，根据光电探测器检测的光的强度形成数字信号进入数据处理中心，数据处理中心根据该数字信号计算被测水样中悬浮物浓度，并将该悬浮物浓度通过3G通信模块发送至终端监控设备。

Description

一种水中悬浮物的实时监控系统
技术领域
本发明涉及水监测技术领域，尤其是指一种水中悬浮物的实时监控系统。
背景技术
随着电子技术的发展，特别是计算机和3G通信网络等移动网络及相关设备的迅猛发展，在各种需要更多人力物力的监控中，利用先进的通信网络和先进的移动设备进行随时随地监控，得到更广泛的欢迎，对于水处理中的悬浮物监测也是如此，现有技术中，悬浮物的检测都是通过人工定点定时进行检测，智能化监测系统在现有技术中并未被广泛使用，悬浮物是指悬浮在水中的固体物质, 主要是由无机物、泥沙、粘土、原生动物、藻类、细菌、病毒、以及高分子有机物等组成。悬浮物使水体浑浊, 降低透明度, 影响水生生物的呼吸和代谢, 甚至造成河道阻塞。因此, 在水和污水处理中测定悬浮物具有特定意义。
悬浮物浓度测量常用的有光学和超声波二种方法。超声波方法是从一块晶体发出超声波，在另一块晶体中接收，如果被测溶体中悬浮固体量越大，接收的波的能量超小。由于超声透过能力很强，仅在高值悬浮物浓度时传输衰减变化比较明显，它用于测量高浓度值的区域较好，在测量较低浓度的悬浮物时，分辨力较差。同时，超声波测量方法容易受到污泥中的气泡的影响，无法用在污水处理工程的曝气池中。
第二种方法是光学方法。常用的光学方法是利用一束光经过混合液时光的透射性能来进行悬浮物浓度测量。
透射光法有一个光源，光线透过被测物后直接fffi在接收元件上。光线经过被测物吸收、反射和散射后仅有一小部分光线透射过去。透射光的透射率与被测污水中悬浮固体含量之间关系，可以用朗伯特—比尔定律来描述。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种随时随地进行实时监控的水中悬浮物实时监控系统。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种水中悬浮物的实时监控系统，包括有多光束悬浮物浓度监测仪以及用于接收数据的终端监控设备，所述多光束悬浮物浓度监测仪向被测水样投射测量光、检测从该被测水样透过的光的强度并根据该强度测量上述被测水样中悬浮物浓度，该多光束悬浮物浓度监测仪包括第一光发射器、第二光发射器、第一光电探测器、第二光电探测器，两个光发射器交替发射测量光，每个光发射器发射测量光时，两个光电探测器同时检测从被测水样透过的光的强度，根据光电探测器检测的光的强度形成数字信号进入数据处理中心，数据处理中心根据该数字信号计算被测水样中悬浮物浓度，并将该悬浮物浓度通过3G通信模块发送至终端监控设备。
作为一种优选方案，所述第一光发射器、第二光发射器可以转动。
作为一种优选方案，所述终端监控设备为监控中心固定的计算机或随身携带的手机或平板电脑，通过3G通信模块发送至计算机中进行实时监控或是发送至随身携带的手机或平板电脑进行随时随地的监控。
作为一种优选方案，第一光发射器驱动电路、第二光发射器驱动电路、第一光电探测器带通滤波电路，第一光电探测器可编程增益电路、第一光电探测器检波电路、第二光电探测器带通滤波电路、第二光电探测器可编程增益电路、第二光电探测器检波电路、微处理器电路;第一光发射器、第二光发射器、第一光电探测器、第二光电探测器安装在同一个壳体内，构成测量装置的传感器部分;第一光发射器驱动电路、第二光发射器驱动电路、第一光电探测器带通滤波电路、第一光电探测器可编程增益电路，第一光电探测器检波电路、第二光电探测器带通滤波电路、第二光电探测器可编程增益电路、第二光电探测器检波电路、微处理器电路安装在仪表箱内，构成测量装置的二次仪表部分；在测量装置的二次仪表部分的控制下，两个光发射器交替发射测量光，每个光发射器发射测量光时，两个光电探测器同时检测从被测水样透过的光的强度，根据光电探测器检测的光的强度所形成的数字信息进入数据处理中心计算出被测水样中悬浮物浓度。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体如下：
1、本发明通过采用3G通信技术来实现悬浮物浓度的参数传输，并通过与其相匹配的智能手机或平板电脑进行数据读取和数据整合，能够随时随地对悬浮物浓度进行监控，并作出相应的判断，灵活方便，智能化程度高，有利于在现代信息技术中推广应用。
2、本发明采用的多光束悬浮物浓度监测仪向被测水样投射测量光、检测四束从被测水样透过的透射光的强度，并根据四束透射光的强度计算上述被测水样中悬浮物浓度。由于四束透射光构成一个测量矩阵，在计算中相互抵消了光源光强变化和接受器灵敏度变化等参数的影响，所以本装置克服了原有单光束的透射光法的缺点，具有消除光源光强变化和接收器灵敏度变化对测量精度影响，能克服镜片表面轻度污染所造成不良影响等优点。测量装置采用两个光发射器和两个光电探测器，两个光发射器交替发射测量光，每个光发射器发射测量光时，两个光电探测器同时检测从被测水样透过的光的强度，根据光电探测器检测的光的强度计算被测水样中悬浮物浓度。每测量一次，两个光发射器交替各发射测量光一次，两个光电探测器各检测透过光的强度两次，共有四个检测值，用这四个检测值可以计算悬浮物浓度。
附图说明
图1是本发明之实施例的流程示意图；
图2是本发明之实施例多光束悬浮物浓度监测仪的结构简图；
图3是本发明之实施例多光束悬浮物浓度监测仪的基本构成示意图。
附图说明：
第一光发射器10；第二光发射器第二光发射器11；
第一光电探测器12；第二光电探测器13；
第一光发射器驱动电路14；第二光发射器驱动电路15；
第二光电探测器带通滤波电路16；第二光电探测器可编程增益电路17；
第二光电探测器检波电路18；第一光电探测器带通滤波电路19，
第一光电探测器可编程增益电路20；第一光电探测器检波电路21；
微处理器电路22。
具体实施方式
请参照图1至图3所示，其显示了本发明之较佳实施例的具体结构，一种水中悬浮物的实时监控系统，包括有多光束悬浮物浓度监测仪以及用于接收数据的终端监控设备，所述多光束悬浮物浓度监测仪向被测水样投射测量光、检测从该被测水样透过的光的强度并根据该强度测量上述被测水样中悬浮物浓度，该多光束悬浮物浓度监测仪包括第一光发射器10、第二光发射器11、第一光电探测器12、第二光电探测器13，两个光发射器交替发射测量光，每个光发射器发射测量光时，两个光电探测器同时检测从被测水样透过的光的强度，根据光电探测器检测的光的强度形成数字信号进入数据处理中心，数据处理中心根据该数字信号计算被测水样中悬浮物浓度，并将该悬浮物浓度通过3G通信模块发送至终端监控设备。
所述第一光发射器10、第二光发射器11可以转动。
所述终端监控设备为监控中心固定的计算机或随身携带的手机或平板电脑，通过3G通信模块发送至计算机中进行实时监控或是发送至随身携带的手机或平板电脑进行随时随地的监控。
该多光束悬浮物浓度监测仪进一步包括有第一光发射器驱动电路14、第二光发射器驱动电路15、第一光电探测器带通滤波电路19，第一光电探测器可编程增益电路20、第一光电探测器检波电路21、第二光电探测器带通滤波电路16、第二光电探测器可编程增益电路17、第二光电探测器检波电路18、微处理器电路22等；第一光发射器10、第二光发射器11、第一光电探测器12、第二光电探测器13安装在同一个壳体内，构成测量装置的传感器部分；第一光发射器驱动电路14、第二光发射器驱动电路15、第一光电探测器带通滤波电路19、第一光电探测器可编程增益电路20，第一光电探测器12检波电路、第二光电探测器带通滤波电路、第二光电探测器可编程增益电路、第二光电探测器检波电路、微处理器电路安装在仪表箱内，构成测量装置的二次仪表部分；在测量装置的二次仪表部分的控制下，两个光发射器交替发射测量光，每个光发射器发射测量光时，两个光电探测器同时检测从被测水样透过的光的强度，根据光电探测器检测的光的强度所形成的数字信息进入数据处理中心计算出被测水样中悬浮物浓度。
详述水中悬浮物的测量过程如下：
首先，微处理器电路22控制第一光发射器驱动电路14发出调制波形的电信号驱动第一光发射器10发射测量光，此时第二光发射器11关闭，第一光电探测器12测量透过被测悬浮物的透射光的强度，经第一光电探测器带通滤波电路19滤除干扰信号，再经第一光电探测器可编程增益电路20对信号进行放大处理，再经第一光电探测器检波电路21对信号检波后送入微处理器电路22进行采集和处理得到V1a;同时，第二光电探测器13也测量透过被测悬浮物的透射光的强度，经第二光电探测器带通滤波电路16滤除干扰信号，再经第二光电探测器可编程增益电路17对信号进行放大处理，再经第二光电探测器检波电路18对信号检波后送入微处理器电路22进行采集和处理得到V2a。
然后，微处理器电路22控制第二光发射器驱动电路15发出调制波形的电信号驱动第二光发射器11发射测量光，此时第一光发射器10关闭，第一光电探测器12测量透过被测悬浮物的透射光的强度，经第一光电探测器带通滤波电路19滤除干扰信号，再经第一光电探测器可编程增益电路20对信号进行放大处理，再经第一光电探测器检波电路21对信号检波后送入微处理器电路22进行采集和处理得到V1b;同时，第二光电探测器13也测量透过被测悬浮物的透射光的强度，经第三光电探测器带通滤波电路16滤除干扰信号，再经第二光电探测器可编程增益电路17对信号进行放大处理，再经第二光电探测器检波电路18对信号检波后送入微处理器电路22进行采集和处理得到V2b，将采集到的V1a、V2a、V1b以及V2b值发送至数据处理中心中计算出水样中悬浮物的浓度，并将该浓度信息通过3G通信模块发送至终端监控设备。
本发明的设计重点在于：本发明通过采用3G通信技术来实现悬浮物浓度的参数传输，并通过与其相匹配的智能手机或平板电脑进行数据读取和数据整合，能够随时随地对悬浮物浓度进行监控，并作出相应的判断，灵活方便，智能化程度高，有利于在现代信息技术中推广应用。本发明采用的多光束悬浮物浓度监测仪向被测水样投射测量光、检测四束从被测水样透过的透射光的强度，并根据四束透射光的强度计算上述被测水样中悬浮物浓度。由于四束透射光构成一个测量矩阵，在计算中相互抵消了光源光强变化和接受器灵敏度变化等参数的影响，所以本装置克服了原有单光束的透射光法的缺点，具有消除光源光强变化和接收器灵敏度变化对测量精度影响，能克服镜片表面轻度污染所造成不良影响等优点。测量装置采用两个光发射器和两个光电探测器，两个光发射器交替发射测量光，每个光发射器发射测量光时，两个光电探测器同时检测从被测水样透过的光的强度，根据光电探测器检测的光的强度计算被测水样中悬浮物浓度。每测量一次，两个光发射器交替各发射测量光一次，两个光电探测器各检测透过光的强度两次，共有四个检测值，用这四个检测值可以计算悬浮物浓度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种水中悬浮物的实时监控系统，其特征在于：包括有多光束悬浮物浓度监测仪以及用于接收数据的终端监控设备，所述多光束悬浮物浓度监测仪向被测水样投射测量光、检测从该被测水样透过的光的强度并根据该强度测量上述被测水样中悬浮物浓度，该多光束悬浮物浓度监测仪包括第一光发射器、第二光发射器、第一光电探测器、第二光电探测器，两个光发射器交替发射测量光，每个光发射器发射测量光时，两个光电探测器同时检测从被测水样透过的光的强度，根据光电探测器检测的光的强度形成数字信号进入数据处理中心，数据处理中心根据该数字信号计算被测水样中悬浮物浓度，并将该悬浮物浓度通过3G通信模块发送至终端监控设备。
2.根据权利要求1所述一种水中悬浮物的实时监控系统，其特征在于：所述第一光发射器、第二光发射器可以转动。
3.根据权利要求1所述一种水中悬浮物的实时监控系统，其特征在于：所述终端监控设备为监控中心固定的计算机或随身携带的手机或平板电脑，通过3G通信模块发送至计算机中进行实时监控或是发送至随身携带的手机或平板电脑进行随时随地的监控。
4.根据权利要求1所述一种水中悬浮物的实时监控系统，其特征在于：第一光发射器驱动电路、第二光发射器驱动电路、第一光电探测器带通滤波电路，第一光电探测器可编程增益电路、第一光电探测器检波电路、第二光电探测器带通滤波电路、第二光电探测器可编程增益电路、第二光电探测器检波电路、微处理器电路;第一光发射器、第二光发射器、第一光电探测器、第二光电探测器安装在同一个壳体内，构成测量装置的传感器部分;第一光发射器驱动电路、第二光发射器驱动电路、第一光电探测器带通滤波电路、第一光电探测器可编程增益电路，第一光电探测器检波电路、第二光电探测器带通滤波电路、第二光电探测器可编程增益电路、第二光电探测器检波电路、微处理器电路安装在仪表箱内，构成测量装置的二次仪表部分；在测量装置的二次仪表部分的控制下，两个光发射器交替发射测量光，每个光发射器发射测量光时，两个光电探测器同时检测从被测水样透过的光的强度，根据光电探测器检测的光的强度计算被测水样中悬浮物浓度。
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