CN104198670A - 一种防冻型水质监测装置 - Google Patents

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CN104198670A CN201410465866.XA CN201410465866A CN104198670A CN 104198670 A CN104198670 A CN 104198670A CN 201410465866 A CN201410465866 A CN 201410465866A CN 104198670 A CN104198670 A CN 104198670A
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严学文
刘波
田锋雪
越岗
强召娟
尚存存
马龙
高云龙
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Abstract

本发明公开了一种防冻型水质监测装置，包括单片机，单片机同温度传感器、无线数传DTU、水质变送器同时连接，还包括功率电阻，以及分别设置于进水管及出水管处的进水阀和出水阀，功率电阻通过第一继电器同单片机相连接，进水阀和出水阀分别通过第二继电器及第三继电器同单片机相连接。本发明通过功率电阻、进水阀、出水阀的设置，实现了低温环境下的正常使用，保证了数据采集的精确稳定，并具有节约水资源、延长设备使用寿命等优点。

Description

一种防冻型水质监测装置
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，特别是涉及用于寒冷地区的防冻型饮用水水质在线监测装置。
背景技术
根据卫生部《全国城市饮用水卫生安全保障规划(2011-2020年)》，为了满足饮用水水质安全标准，需要使用在线监测装置连续监测水质指标(主要是浊度、余氯、电导率、ph值、总有机碳等8项指标)，出现异常情况及时报警，这就要求监测装置能全天候无人值守正常工作。
目前公知的水质在线监测装置，不足之处在于：
1、无防冻加热装置，一般只能在南方地区户外使用。应用到寒冷的北方地区，只能在室内使用。对于北方部分偏僻的乡镇水厂，甚至室内温度也低于零度，造成水路部分结冰，传感器不能正常工作；
2、装置无进水阀和出水阀，导致在贮存和运输过程中，水质变送器的电极暴露在空气中，容易氧化，降低使用寿命；并且在监测时，水一直从进水口流入，从出水口流出浪费水资源；
3、监测浊度一般采用光电检测的原理，流动的水容易造成光路不稳定，所测得的浊度稳定性较差。
发明内容
本发明提出一种可用于寒冷地区全天候户外使用的防冻型水质在线监测装置，并且测试的时候能保持水静止，稳定地得到各个监测数据。
为达到上述目的，本实发明通过以下技术方案实现：
一种防冻型水质监测装置，包括单片机，所述单片机同温度传感器、无线数传DTU、水质变送器同时连接，其特征在于：还包括功率电阻，以及分别设置于进水管及出水管处的进水阀和出水阀，所述功率电阻通过第一继电器同单片机相连接，所述进水阀和出水阀分别通过第二继电器及第三继电器同单片机相连接。
优选的，所述功率电阻采用AC220V供电，温度最大能达到65℃，功率300W。
优选的，所述第一继电器、第二继电器和第三继电器为工业级常闭型继电器。
优选的，所述进水阀、出水阀为电磁阀。
优选的，所述的温度传感器采用数字化温度传感器DS18B20。
通过上述技术方案，本发明的有益效果在于：
1、相比现有技术，本发明在进水管及出水管处分别设置了进水阀及出水阀。这样做的有益效果在于，部分水质变送器是采用光电检测原理，其它同类产品检测时，水是不断流动的，流动的水会影响光路，数据波动比较大，进而影响采集精度。本技术方案在采集数据时，单片机通过继电器打开进水阀和出水阀，使得水从进水管进入各个水质监测变送器，然后关闭进水阀和出水阀，变送器在水静止的状态下，将水质状态(PH值，电导率，浊度，余氯等)转换成电流信号，传送给单片机；在监测过程中，水是稳定静止的，相比于流动状态的水，采集到的数据更加稳定。
2、在系统断电时，进水阀和出水阀自动关闭水路，可以节约水资源，且在运输或者贮存时，由于进水和出水电磁阀关闭，各个水质变送器中充满了水不会流出，各个变送器的电极都浸泡在水中，不会氧化影响电极的寿命。
3、通过功率电阻的设置，实现单片机经温度传感器采集装置内部温度，当温度小于设定值时，单片机控制继电器闭合，功率电阻开始通电发热，使得装置内部的变送器、水管等水路部分不会因为低温导致水结冰，不能正常工作。
附图说明
图1是本发明电路原理图。
图中：1、单片机；2、温度传感器；3、无线数传DTU；4、水质变送器；5、功率电阻；6、进水阀；7、出水阀；8、第一继电器；9、第二继电器；10、第三继电器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做详细说明，但不应视为对本发明的限定。
参照图1，一种防冻型水质监测装置，包括带有AD数模转换器的单片机1、温度传感器2、无线数传DTU3、水质变送器4、功率电阻5，以及分别设置于进水管及出水管处的进水阀6和出水阀7；温度传感器2与单片机1输入输出的管脚相连，水质变送器4与单片机1自带的AD模数转换器相连，无线数传DTU3与单片机1自带的串口相连；功率电阻5、进水阀6以及出水阀7分别通过第一继电器8、第二继电器9以及第三继电器10同单片机1相连接。
其中，功率电阻5采用AC220V供电，温度最大能达到65℃，功率300W，第一继电器8、第二继电器9和第三继电器10为工业级常闭型继电器，进水阀6、出水阀7为电磁阀，温度传感器2采用数字化温度传感器DS18B20，水质变送器4是卫生部《全国城市饮用水卫生安全保障规划(2011-2020年)》中规定的水质监测传感器，包括浊度、余氯、电导率、pH值、总有机碳等传感器中的一种或几种，监测过程中水依次从进水口流经进进水阀5、各个变送器、出水阀6，再到出水口排出。
本发明的工作流程如下：
工作时，进水阀5和出水阀6采用220V供电，单片机1通过第二继电器9、第三继电器10打开进水阀5和出水阀6，水流入各个水质变送器，数秒后，待新进入的水将变送器里原有的水替换，然后单片机1关闭进水阀5和出水阀6，水质变送器4里的水处于静止状态，单片机1通过自带的AD转换器采集水质变送器4的信号，获得水质参数(例如PH值、电导率、浊度、余氯等)，通过无线数传DTU3上传到服务器，用户通过IE浏览器查看该处的水质数据。
在低温环境下，单片机1通过温度传感器2采集装置内部温度，当温度小于最低阈值(如：小于2摄氏度)时，单片机1控制第一继电器8闭合，功率电阻5开始通电发热，使得装置内部的水质变送器4、水管等水路部分不会因为低温导致水结冰，不能正常工作。当单片机1采集到温度大于最大阈值(如：5摄氏度)时，单片机1控制第一继电器8断开，功率电阻5停止发热，节省电能。另外，装置的进水和出水管，包裹双层保温棉，保证水管的水能正常流动，不至于冻裂。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种防冻型水质监测装置，包括单片机(1)，所述单片机(1)同温度传感器(2)、无线数传DTU(3)、水质变送器(4)同时连接，其特征在于：还包括功率电阻(5)，以及分别设置于进水管及出水管处的进水阀(6)和出水阀(7)，所述功率电阻(5)通过第一继电器(8)同单片机(1)相连接，所述进水阀(6)和出水阀(7)分别通过第二继电器(9)及第三继电器(10)同单片机(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种防冻型水质监测装置，其特征在于：所述功率电阻(5)采用AC220V供电，温度最大能达到65℃，功率300W。
3.根据权利要求1所述的一种防冻型水质监测装置，其特征在于：所述第一继电器(8)、第二继电器(9)和第三继电器(10)为工业级常闭型继电器。
4.根据权利要求1所述的一种防冻型水质监测装置，其特征在于：所述进水阀(6)、出水阀(7)为电磁阀。
5.根据权利要求1所述的一种防冻型水质监测装置，其特征在于：所述的温度传感器(2)采用数字化温度传感器DS18B20。
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