CN104535520B - 一种可远程控制的自动化cod检测仪 - Google Patents

Abstract

为了提供一种支持远程传输指令进行COD在线操作的COD检测仪，本发明提供了如下的技术方案：包括COD检测单元，用于检测水质信息；数据处理单元，用于对COD检测单元的输出值进行处理、根据远程控制指令控制COD检测单元的操作；数据传输单元，用于接收远程控制指令，并向远程发送经过处理得到的COD值。本发明的有益效果为：通过数据传输单元和数据处理单元使得COD检测装置能够接受远程操作指令，进行在线COD实时操作，并且通过设计电压变换电路使得通常的COD计算参数得以被转换成电压值供数据处理单元进行处理，而不必使用COD厂商特别制造的针对电流信号的处理单元而解决了因为无法获得该厂商开放的接口协议而导致无法远程控制的弊端。

Description

一种可远程控制的自动化COD检测仪

技术领域

本发明涉及一种COD监测的设备，具体涉及一种可远程控制的自动化COD检测仪。

背景技术

在水质监测中，COD(Chemical Oxygen Demand，COD)的监测是环保监测中重要的一项。COD指在一定条件下用强氧化剂处理废水，水中还原性物质所消耗的强氧化剂的量，结果折算成氧的含量(以mg/L计)。COD是评价水体受有机物污染程度的重要指标，是对河流和工业废水的研究及污水处理厂的处理效果进行评价的一个重要参数。它的值越小，说明水质污染的情况越轻。

我国每年约有1/3的工业废水和90％以上的生活污水未经处理就排入水域。水环境质量呈现不断恶化的趋势，其中一个重要的原因是监督力度不足和监控手段落后。在国家大力整治的污水治理项目中，所涉及的污水处理无线监测系统，很多必须无人值守设备或监测点。而这些监测点中，有很多不适合搭建有线通讯网络。若采用光纤或电台的方式实现无线通讯，不仅设备投入耗资巨大，也不适应移动的需要。GPRS移动通讯业务的产生和全面投入，使它相比于传统的监控网络技术具有无可比拟的性价比优势。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供一种支持远程传输指令进行COD在线操作的COD检测仪。为了解决该问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种可远程控制的自动化COD检测仪，包括

COD检测单元，用于检测水质信息；

数据处理单元，用于对COD检测单元的输出值进行处理、根据远程控制指令控制COD检测单元的操作；

数据传输单元，用于接收远程控制指令，并向远程发送经过处理得到的COD值。

进一步地，所述COD检测单元包括：

多模态信号采集单元，用于根据数据处理单元发送的操作命令采集水质信息；

信号调理单元，用于对多模态信号采集单元采集到的信号进行调理。

进一步地，所述多模态信号采集单元包括：

多个COD检测通道，每个通道均包括紫外光传感器、温度传感器和pH值传感器，用于检测该检测通道内水质样品的紫外吸收度、温度和pH值；

开关量检测单元，用于检测各COD检测通道的水质信息输出值；

状态量检测单元，用于检测各COD检测通道的工作状态。

进一步地，所述信号调理单元包括：

信号放大器，用于放大表示紫外吸收度、温度和pH值的电流；

FIR滤波器，用于对信号放大器的输出信号进行滤波；

电压变换器，用于将检测到的开关量和状态量的电流形式转换成电压形式；

AD转换器，用于对电压变换器输出的电压信号进行模数转换。

进一步地，所述数据处理单元包括：

微处理器，其对COD检测单元送来的数字信号进行处理，计算得到COD值；

数模转换器，其对微处理器送来的COD值进行数模转换，并将转换后的模拟信号输出给数据传输单元。

进一步地，所述微处理器为ARM处理器。

进一步地，所述电压变换器包括第一运放器和第二运放器，该第一运放器的正输入端连接第一电阻，该第一欧电阻的另一端连接电流输入端的负极，第一运放器的负输入端连接第二电阻，该第二电阻的另一端分别通过第一光偶与第一运放器的正输入端相连以及通过第三电阻与电流输入端的负极连接，第一运放器的输出端与第一运放器的负输入端通过第一电容连接，且第一运放器的输出端连接第一晶体管的基极，该第一晶体管的发射极依次通过第四电阻连接电流输入端的正极，该第一晶体管的集电极连接电流输入端的负极，在电流输入端的负极和电流输入端的正极之间还并联有两个支路，其中一个支路中连接有第一稳压管，另一个支路中连接有第二电容，所述第一光偶与第二光偶进行耦合，该第二光偶的正极接地且负极连接第二运放器的负输入端，该第二运放器的正输入端接地，该第二光偶的负输入端和输出端之间并联第五电阻，且该第五电阻的两端并联第三电容，该第二光偶的输出端输出电压信号。

本发明的有益效果为：通过数据传输单元和数据处理单元使得COD检测装置能够接受远程操作指令，进行在线COD实时操作，并且通过设计电压变换电路使得通常的COD计算参数得以被转换成电压值供数据处理单元进行处理，而不必使用COD厂商特别制造的针对电流信号的处理单元而解决了因为无法获得该厂商开放的接口协议而导致无法远程控制的弊端。

附图说明

图1示出了本发明的结构框图；

图2示出了本发明中的电压变换器的电路图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的实施例进行说明。

如图1所示，可远程控制的自动化COD检测仪包括：用于检测水质信息的COD检测单元，用于对COD检测单元的输出值进行处理、根据远程控制指令控制COD检测单元的操作的数据处理单元，以及用于接收远程控制指令，并向远程发送经过处理得到的COD值的数据传输单元。

所述COD检测单元包括：多模态信号采集单元，用于根据数据处理单元发送的操作命令采集水质信息；信号调理单元，用于对多模态信号采集单元采集到的信号进行调理。所述多模态信号采集单元包括：多个COD检测通道，每个通道均包括紫外光传感器、温度传感器和pH值传感器，用于检测该检测通道内水质样品的紫外吸收度、温度和pH值；开关量检测单元，用于检测各COD检测通道的水质信息输出值；状态量检测单元，用于检测各COD检测通道的工作状态。所述信号调理单元包括：信号放大器，用于放大表示紫外吸收度、温度和pH值的电流；FIR滤波器，用于对信号放大器的输出信号进行滤波；电压变换器，用于将检测到的开关量和状态量的电流形式转换成电压形式；AD转换器，用于对电压变换器输出的电压信号进行模数转换。

所述数据处理单元包括：ARM微处理器，其对COD检测单元送来的数字信号进行处理，计算得到COD值；数模转换器，其对微处理器送来的COD值进行数模转换，并将转换后的模拟信号输出给数据传输单元。

本实施例中采用ARM7平台控制处理器。系统通过组态触摸屏实现人机界面操作。在控制过程中，温度传感器、pH值传感器、紫外光传感器的信号经集成运算放大器进行信号放大后，利用FIR滤波器进行滤波，再经过A/D模数转换器及串行I/O接口输送至ARM7平台控制处理器处理，其中处理后的光强度值反馈信号输送到D/A数模转换器再传送到发光二极管，进而调节光源的稳定性。

ARM7平台控制处理器通过数据传输单元接收远程操作指令，例如：清洗第二通道、在第二通道中测量COD值等。命令信号通过串行I/O接口输送到多模态信号采集单元，然后经多模态信号采集单元完成信号对电磁阀等机械的控制，进而实现对COD检测单元的控制。ARM7平台控制处理器24处理计算后的COD信号值经组态触摸屏显示及模拟输出接口和485/RS232通讯接口对外输出。

控制系统的数据传输单元包括模拟输出接口和485/RS232通讯接口，与485/RS232通讯接口的输出端连接的还有远程控制终端(RTU)32，能够实现对仪器的远程控制。所述数据传输单元还包括干结点输出，该干结点输出直接连接在ARM7平台控制处理器上，能够与其他任何通讯协议的仪器接口相连。

其中还有一光电信号处理电路，能有效处理由紫外光传感器输入的mA量级小信号；并且采用了闭环的精密恒流控制自动补偿系统，通过反馈探测器检测到的发光二极管光强度值的变化，来调节光源的供电电流，消除了仪器检测过程中的因环境条件、元器件和电路的各类效应产生的光源漂移问题。

本实施例的放大器选取Analog Devices公司的AD704芯片及Maxim公司的Max543芯片，A/D模数转换器选取凌特公司的LTC1867IGN芯片，D/A数模转换器选取Maxim公司的Max543芯片，多模态信号采集单元选取AIKS公司的ASRP2-202D芯片，模拟输出接口优选4～20mA模拟输出接口，选取凌特公司的LT1013IN8芯片。

如图2所示，所述电压变换器包括第一运放器和第二运放器，该第一运放器的正输入端连接第一电阻，该第一欧电阻的另一端连接电流输入端的负极，第一运放器的负输入端连接第二电阻，该第二电阻的另一端分别通过第一光偶与第一运放器的正输入端相连以及通过第三电阻与电流输入端的负极连接，第一运放器的输出端与第一运放器的负输入端通过第一电容连接，且第一运放器的输出端连接第一晶体管的基极，该第一晶体管的发射极依次通过第四电阻连接电流输入端的正极，该第一晶体管的集电极连接电流输入端的负极，在电流输入端的负极和电流输入端的正极之间还并联有两个支路，其中一个支路中连接有第一稳压管，另一个支路中连接有第二电容(0.1微法)，所述第一光偶与第二光偶进行耦合，该第二光偶的正极接地且负极连接第二运放器的负输入端，该第二运放器的正输入端接地，该第二光偶的负输入端和输出端之间并联第五电阻，且该第五电阻的两端并联第三电容(0.001微法)，该第二光偶的输出端输出电压信号。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知技术。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种可远程控制的自动化COD检测仪，包括COD检测单元、数据处理单元和数据传输单元，其中

COD检测单元，用于检测水质信息；

数据处理单元，用于对COD检测单元的输出值进行处理、根据远程控制指令控制COD检测单元的操作；

数据传输单元，用于接收远程控制指令，并向远程发送经过处理得到的COD值；

所述COD检测单元包括多模态信号采集单元和信号调理单元，其中：

多模态信号采集单元，用于根据数据处理单元发送的操作命令采集水质信息；

信号调理单元，用于对多模态信号采集单元采集到的信号进行调理；

所述多模态信号采集单元包括开关量检测单元、状态量检测单元和多个COD检测通道，其中：

多个COD检测通道，每个通道均包括紫外光传感器、温度传感器和pH值传感器，用于检测该检测通道内水质样品的紫外吸收度、温度和pH值；

开关量检测单元，用于检测各COD检测通道的水质信息输出值；

状态量检测单元，用于检测各COD检测通道的工作状态；

所述信号调理单元包括：

信号放大器，用于放大表示紫外吸收度、温度和pH值的电流；

FIR滤波器，用于对信号放大器的输出信号进行滤波；

电压变换器，用于将检测到的开关量和状态量的电流形式转换成电压形式；

AD转换器，用于对电压变换器输出的电压信号进行模数转换；

其特征在于：所述电压变换器包括第一运放器和第二运放器，该第一运放器的正输入端连接第一电阻，该第一电阻的另一端连接电流输入端的负极，第一运放器的负输入端连接第二电阻，该第二电阻的另一端分别通过第一光偶与第一运放器的正输入端相连以及通过第三电阻与电流输入端的负极连接，第一运放器的输出端与第一运放器的负输入端通过第一电容连接，且第一运放器的输出端连接第一晶体管的基极，该第一晶体管的发射极依次通过第四电阻连接电流输入端的正极，该第一晶体管的集电极连接电流输入端的负极，在电流输入端的负极和电流输入端的正极之间还并联有两个支路，其中一个支路中连接有第一稳压管，另一个支路中连接有第二电容，所述第一光偶与第二光偶进行耦合，该第二光偶的正极接地且负极连接第二运放器的负输入端，该第二运放器的正输入端接地，该第二光偶的负输入端和输出端之间并联第五电阻，且该第五电阻的两端并联第三电容，该第二光偶的输出端输出电压信号。

2.根据权利要求1的自动化COD检测仪，其特征在于，所述数据处理单元包括：

微处理器，其对COD检测单元送来的数字信号进行处理，计算得到COD值；

数模转换器，其对微处理器送来的COD值进行数模转换，并将转换后的模拟信号输出给数据传输单元。

3.根据权利要求2所述的可远程控制的自动化COD检测仪，其特征在于：所述微处理器为ARM处理器。