CN104459065A - 一种化学需氧量在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学需氧量在线监测系统，包括水样采集及预处理系统、数据采集及处理系统、监管系统和自动留样系统；所述水样采集及预处理系统和数据采集及处理系统均安装在企业污水排放处，所述监管系统布设在远程监控中心。本发明具有智能化、无污染、易维护、适用范围广等特点；突破了传统监测模式，集成光谱分析法、羟基自由基氧化法和仿真分析法于一体，将仪器测量值和神经网络模型仿真值的均值作为检测结果，提高了检测精度，减少了监控中心误判断情况；设置了采样前反冲洗，避免了二次污染和管道堵塞问题。

Description

一种化学需氧量在线监测系统

技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其是涉及一种化学需氧量在线监测系统。 

背景技术

随着现代工业的日益发展，水体的有机物污染已经成为不可忽视的问题。由于饮用水中含有有机物会对人机产生极大危害，因此水中有机物含量必须严格控制。化学需氧量（COD）是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量，被公认用作水质判别的重要有机污染指标，它反映了水体受还原性物质污染的程度。水体化学需氧量的在线监测对于实时准确监测水体中有机污染物的变化情况，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大水质污染事故，监督污染源排放总量及排放达标情况，从而保护生态环境有着极其重要的意义。 

传统的COD在线监测系统，往往存在智能化程度不高、无法实现真正在线连续监测等问题，而且由于取样复杂、监测环境存在二次污染，使得测量数据失真，从而极易导致监控中心发生误判。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种能实时在线检测污水中化学需氧量、且便于维护和长期使用的监测系统，该系统集成光谱分析法、羟基自由基氧化法和仿真分析法于一体，测量精度高，智能化程度高。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种化学需氧量在线监测系统，其特征在于：包括水样采集及预处理系统、数据采集及处理系统、监管系统和自动留样系统；所述水样采集及预处理系统和数据采集及 处理系统均安装在企业污水排放处，所述监管系统布设在远程监控中心；所述水样采集及预处理系统包括废液池、安装在与所述废液池相连的供水管道上的采样水泵、与所述供水管道相连且用于去除大颗粒物质的预处理装置和与自来水管道相接且在采样前对所述供水管道进行反冲洗的反冲洗水泵；所述数据采集及处理系统包括分别通过水管与预处理装置相连的样品反应检测室和采样水槽，所述样品反应检测室中依次布设有光源、透镜一和供污水与显色试剂发生化学反应用的反应池，所述反应池的后方依次布设有透镜二和微型光谱仪，所述反应池的正下方布设有恒温超声水槽，所述反应池通过机械机构安装在恒温超声水槽正中，所述恒温超声水槽的正下方安装有用于加速反应池中化学反应的超声波发生器，所述恒温超声水槽的侧壁上安装有温控模块；所述采样水槽中安装有对所述采样水槽中水样的电导率进行实时检测的电导率传感器、对所述水样的溶解氧值进行实时检测的溶解氧传感器、对所述水样的PH值进行实时检测的酸碱度传感器和对所述水样的浊度值进行实时检测的浊度传感器；所述数据采集及处理系统还包括将所述电导率、溶解氧值、PH值和浊度值输入神经网络模型以获得COD仿真值的神经网络处理器、与微型光谱仪相接并输出COD测量值的微处理器，以及对所述COD测量值和所述COD仿真值取平均值运算并将所述运算结果作为最终COD值的信号运算电路；所述电导率传感器、溶解氧传感器、酸碱度传感器和浊度传感器均与神经网络处理器相接，所述神经网络处理器和微处理器均与信号运算电路相接；所述监管系统包括监控中心PC机、与监控中心PC机相接的控制器，以及与监控中心PC机相接的触摸屏和打印机；所述自动留样系统包括恒温箱、通过管道与所述采样水槽相连的留样槽和将留样槽中的测试水样保存至所述恒温箱中作为仲裁依据的自动采样仪；所述自动采样仪放置在留样槽中且与监控中心PC机相接，所述采样水泵、反冲洗水泵和温控模块均与控制器相接，所述信号运算电路通过无线通讯模块与监控中心PC机相连。 

上述一种化学需氧量在线监测系统，其特征是：还包括安装在企业有 效位置且用于对污水处理情况进行不定时抓拍和摄像的可视系统，所述可视系统与监控中心PC机相接。 

上述一种化学需氧量在线监测系统，其特征是：所述神经网络处理器为集成有神经网络软件模型的ARM微处理器。 

上述一种化学需氧量在线监测系统，其特征是：所述控制器为PLC可编程控制器。 

上述一种化学需氧量在线监测系统，其特征是：所述电导率传感器选用北京戴美克公司的WQ-COND电导率传感器。 

上述一种化学需氧量在线监测系统，其特征是：所述溶解氧传感器选用北京戴美克公司的WQ401溶解氧传感器。 

上述一种化学需氧量在线监测系统，其特征是：所述酸碱度传感器选用北京戴美克公司的WQ201pH检测仪。 

上述一种化学需氧量在线监测系统，其特征是：所述浊度传感器选用北京戴美克公司的WQ730浊度传感器。 

上述一种化学需氧量在线监测系统，其特征是：所述无线通讯模块为GPRS模块。 

本发明与现有技术相比具有以下优点：智能化、无污染、易维护、适用范围广；突破了传统监测模式，集成光谱分析法、羟基自由基氧化法和仿真分析法于一体，将仪器测量值和神经网络模型仿真值的均值作为检测结果，提高了检测精度，减少了监控中心误判断情况；设置了采样前反冲洗，避免了二次污染和管道堵塞问题。 

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 

附图说明

图1为本发明的原理框图。 

附图标记说明: 

1—采样水泵；        2—预处理装置；       3—反冲洗水泵； 

4—光源；            5—透镜一；            6—反应池； 

7—透镜二；          8—微型光谱仪；        9—恒温超声水槽； 

10—超声波发生器；   11—温控模块；         12—电导率传感器； 

13—溶解氧传感器；   14—酸碱度传感器；     15—浊度传感器； 

16—神经网络处理器； 17—微处理器；         18—信号运算电路； 

19—监控中心PC机；   20—控制器；           21—触摸屏； 

22—打印机；         23—留样槽；           24—自动采样仪； 

25—无线通讯模块；   26—可视系统。 

具体实施方式

如图1所示，本发明包括水样采集及预处理系统、数据采集及处理系统、监管系统和自动留样系统；所述水样采集及预处理系统和数据采集及处理系统均安装在企业污水排放处，所述监管系统布设在远程监控中心；所述水样采集及预处理系统包括废液池、安装在与所述废液池相连的供水管道上的采样水泵1、与所述供水管道相连且用于去除大颗粒物质的预处理装置2和与自来水管道相接且在采样前对所述供水管道进行反冲洗的反冲洗水泵3；所述数据采集及处理系统包括分别通过水管与预处理装置2相连的样品反应检测室和采样水槽，所述样品反应检测室中依次布设有光源4、透镜一5和供污水与显色试剂发生化学反应用的反应池6，所述反应池6的后方依次布设有透镜二7和微型光谱仪8，所述反应池6的正下方布设有恒温超声水槽9，所述反应池6通过机械机构安装在恒温超声水槽9正中，所述恒温超声水槽9的正下方安装有用于加速反应池6中化学反应的超声波发生器10，所述恒温超声水槽9的侧壁上安装有温控模块11；所述采样水槽中安装有对所述采样水槽中水样的电导率进行实时检测的电导率传感器12、对所述水样的溶解氧值进行实时检测的溶解氧传感器13、对所述水样的PH值进行实时检测的酸碱度传感器14和对所述水样的浊度值进行实时检测的浊度传感器15；所述数据采集及处理系统还包括将 所述电导率、溶解氧值、PH值和浊度值输入神经网络模型以获得COD仿真值的神经网络处理器16、与微型光谱仪8相接并输出COD测量值的微处理器17，以及对所述COD测量值和所述COD仿真值取平均值运算并将所述运算结果作为最终COD值的信号运算电路18；所述电导率传感器12、溶解氧传感器13、酸碱度传感器14和浊度传感器15均与神经网络处理器16相接，所述神经网络处理器16和微处理器17均与信号运算电路18相接；所述监管系统包括监控中心PC机19、与监控中心PC机19相接的控制器20，以及与监控中心PC机19相接的触摸屏21和打印机22；所述自动留样系统包括恒温箱、通过管道与所述采样水槽相连的留样槽23和将留样槽23中的测试水样保存至所述恒温箱中作为仲裁依据的自动采样仪24；所述自动采样仪24放置在留样槽23中且与监控中心PC机19相接，所述采样水泵1、反冲洗水泵3和温控模块11均与控制器20相接，所述信号运算电路18通过无线通讯模块25与监控中心PC机19相连。 

本实施例中，还包括安装在企业有效位置且用于对污水处理情况进行不定时抓拍和摄像的可视系统26，所述可视系统26与监控中心PC机19相接。 

本实施例中，所述神经网络处理器16为集成有神经网络软件模型的ARM微处理器。 

本实施例中，所述控制器20为PLC可编程控制器。 

本实施例中，所述电导率传感器12选用北京戴美克公司的WQ-COND电导率传感器。 

本实施例中，所述溶解氧传感器13选用北京戴美克公司的WQ401溶解氧传感器。 

本实施例中，所述酸碱度传感器14选用北京戴美克公司的WQ201pH检测仪。 

本实施例中，所述浊度传感器15选用北京戴美克公司的WQ730浊度传感器。 

本实施例中，所述无线通讯模块为GPRS模块。 

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。 

Claims (9)

1.一种化学需氧量在线监测系统，其特征在于：包括水样采集及预处理系统、数据采集及处理系统、监管系统和自动留样系统；所述水样采集及预处理系统和数据采集及处理系统均安装在企业污水排放处，所述监管系统布设在远程监控中心；所述水样采集及预处理系统包括废液池、安装在与所述废液池相连的供水管道上的采样水泵（1）、与所述供水管道相连且用于去除大颗粒物质的预处理装置（2）和与自来水管道相接且在采样前对所述供水管道进行反冲洗的反冲洗水泵（3）；所述数据采集及处理系统包括分别通过水管与预处理装置（2）相连的样品反应检测室和采样水槽，所述样品反应检测室中依次布设有光源（4）、透镜一（5）和供污水与显色试剂发生化学反应用的反应池（6），所述反应池（6）的后方依次布设有透镜二（7）和微型光谱仪（8），所述反应池（6）的正下方布设有恒温超声水槽（9），所述反应池（6）通过机械机构安装在恒温超声水槽（9）正中，所述恒温超声水槽（9）的正下方安装有用于加速反应池（6）中化学反应的超声波发生器（10），所述恒温超声水槽（9）的侧壁上安装有温控模块（11）；所述采样水槽中安装有对所述采样水槽中水样的电导率进行实时检测的电导率传感器（12）、对所述水样的溶解氧值进行实时检测的溶解氧传感器（13）、对所述水样的PH值进行实时检测的酸碱度传感器（14）和对所述水样的浊度值进行实时检测的浊度传感器（15）；所述数据采集及处理系统还包括将所述电导率、溶解氧值、PH值和浊度值输入神经网络模型以获得COD仿真值的神经网络处理器（16）、与微型光谱仪（8）相接并输出COD测量值的微处理器（17），以及对所述COD测量值和所述COD仿真值取平均值运算并将所述运算结果作为最终COD值的信号运算电路（18）；所述电导率传感器（12）、溶解氧传感器（13）、酸碱度传感器（14）和浊度传感器（15）均与神经网络处理器（16）相接，所述神经网络处理器（16）和微处理器（17）均与信号运算电路（18）相接；所述监管系统包括监控中心PC机（19）、与监控中心PC机（19）相接的控制器（20），以及与监控中心PC机（19）相接的触摸屏（21）和打印机（22）；所述自动留样系统包括恒温箱、通过管道与所述采样水槽相连的留样槽（23）和将留样槽（23）中的测试水样保存至所述恒温箱中作为仲裁依据的自动采样仪（24）；所述自动采样仪（24）放置在留样槽（23）中且与监控中心PC机（19）相接，所述采样水泵（1）、反冲洗水泵（3）和温控模块（11）均与控制器（20）相接，所述信号运算电路（18）通过无线通讯模块（25）与监控中心PC机（19）相连。

2.按照权利要求1所述的一种化学需氧量在线监测系统，其特征在于：还包括安装在企业有效位置且用于对污水处理情况进行不定时抓拍和摄像的可视系统（26），所述可视系统（26）与监控中心PC机（19）相接。

3.按照权利要求1或2所述的一种化学需氧量在线监测系统，其特征在于：所述神经网络处理器（16）为集成有神经网络软件模型的ARM微处理器。

4.按照权利要求1或2所述的一种化学需氧量在线监测系统，其特征在于：所述控制器（20）为PLC可编程控制器。

5.按照权利要求1或2所述的一种化学需氧量在线监测系统，其特征在于：所述电导率传感器（12）选用北京戴美克公司的WQ-COND电导率传感器。

6.按照权利要求1或2所述的一种化学需氧量在线监测系统，其特征在于：所述溶解氧传感器（13）选用北京戴美克公司的WQ401溶解氧传感器。

7.按照权利要求1或2所述的一种化学需氧量在线监测系统，其特征在于：所述酸碱度传感器（14）选用北京戴美克公司的WQ201pH检测仪。

8.按照权利要求1或2所述的一种化学需氧量在线监测系统，其特征在于：所述浊度传感器（15）选用北京戴美克公司的WQ730浊度传感器。

9.按照权利要求1或2所述的一种化学需氧量在线监测系统，其特征在于：所述无线通讯模块（25）为GPRS模块。