CN105823798B - 一种水质浓度采集装置及包含该装置的同步实时检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质浓度采集装置以及包含该装置的同步实时检测系统，该装置包括壳体，壳体上部设置有上盖，壳体内部设置有信号转换板，信号转换板通过数据线与上盖内部的变送器连接，壳体下端设置有托板，托板下方设置有传感器，传感器包括两个平行设置的石墨烯材料制成的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极外部套有具有防渗和固定作用的壳。包含该装置的同步实时检测系统，包括若干个传感器与变送器一体化的水质浓度采集装置并通过数据线与装有PCI采集卡的汇线箱连接，汇线箱通过数据线与工控机连接。本发明解决了水质浓度采集过程中数据不够精确误差较大的问题，同时解决了检测过程中抽水取样逐点单一测量方法存在的耗时费力、检测不同步的问题。

Description

一种水质浓度采集装置及包含该装置的同步实时检测系统

技术领域

本发明属于水体水质污染测量分析领域，特别涉及一种水质浓度采集装置及包含该装置的同步实时检测系统。

背景技术

水体水质优劣涉及生活与生产。水质演变与工程整治迫切；在物理模型中模拟原型污水扩散并进行治理方案试验中需用传感器测量采集数据供科研分析。

水质试验中，需要分析多点同步水体浓度变化，目前现有大多釆用真空泵负压抽水取样逐点单一测量方法，存在传感器大影响试验精度，单点测量耗时费力、检测不同步的缺点。同时，现有技术中的水质浓度采集装置大多将传感器与变送器分离，在使用过程中极为不便，现有技术中也有对传感器和变送器进行一体化的设计，但是所谓的一体化并非集成在一个设备中，还是通过数据线连接的两个设备，并非真实意义上的对传感器和变送器的一体化整合。同时现有技术中所谓的传感器和变送器一体化的设计都过于庞大，在用于实验和采集过程中搬运很不方便。由于设备庞大的缘故并不能达到对于现实水体的多个点进行同时测量。

现有技术中传感器末端的电极通常采用不锈钢电极，不锈钢电极容易成型，大小可以随意定制，但是不锈钢电极的导电性能比较差，而且质量较重，在对于水质浓度进行采集的过程中容易受水流的影响从而导致采集的数据不够精确。基于不锈钢电极的缺陷，还有一些采用石墨电极，普通石墨呈片状，要成型需要进行粘黏处理，成型较差不易生产。同时由于石墨需要多层粘黏导致普通石墨电极较大较厚，虽然相对于不锈钢电极来说质量相对较轻同时导电性能也更佳，但是在水质浓度采集过程中还是会由于其所占容积较大对水流有影响而导致对数据的误差较大。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种水质浓度采集装置及包含该装置的同步实时检测系统，解决了水质浓度采集过程中数据不够精确误差较大的问题，同时解决了检测过程中抽水取样逐点单一测量方法存在的耗时费力、检测不同步的问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明包括壳体，壳体包括底座和上盖，底座内部设置有信号转换板，信号转换板上设置有外引线端子并通过数据线与位于上盖内部的变送器连接，壳体下端设置有托板，托板下方设置有传感器，传感器包括两个平行设置的第一电极和第二电极，其中第一电极和第二电极均为石墨烯材料制成。由于石墨烯为航天材料质量足够轻，石墨烯比普通石墨具有更好的成型效果，且具有更好的导热性和 电导性，同时具有很好的抗污性和耐腐蚀性。由于石墨烯足够轻从而导致传感器的质量轻容积小对水流流场干扰更小能够使得实验数据更加精确。同时传感器容积很小尺寸不大完全可以手握操作，使得使用起来更加方便快捷。第一电极外侧设置有一对热敏电阻，第一电极和第二电极外部套有具有防渗和固定作用的壳。水质浓度采集装置足够小巧并合理的将传感器与变送器很好的结合在一起实现真正意义上的一体化，更方便使用，能够直接对实际水体进行采集。

进一步的，选取第一电极和第二电极厚度为3～5mm直径为4～5mm，热敏电阻厚度为1～2mm时，不仅能够达到实验要求，更使得整体水质浓度采集装置更轻便，所受水流的干扰更小，采集到的实验数据更加精准。当第一电极和第二电极厚度为3mm直径为4mm，热敏电阻厚度为1mm时，使得整体水质浓度采集装置最轻便，所受水流的干扰最小，采集到的实验数据最精准，数据误差最小能够达到忽略不计的程度。其中，上述具有防渗和固定作用的壳为ABS材料制成，ABS材料具有耐热性、防止化学物质腐蚀和增强密封性能防止渗水的作用，从而使得壳能够起到防渗且耐热耐腐蚀的效果。

进一步的，所述壳体底部设置有两根垂直向下且平行的连接杆，连接杆的末端设置有第一电极和第二电极。只通过两根连接杆与第一电极和第二电极连接，能够减少在使用过程中连接杆的损坏，延长了连接杆及其整个装置的使用寿命。

进一步的，所述壳体底部设置有连接件，连接件下端设置为两根垂直向下且平行的连接杆，连接杆末端设置有第一电极和第二电极。通过连接件与连接杆一体成型，避免了接口处容易损坏的问题，同时减少了两根平行设置的连接杆的长度，避免了在使用过程中由于连接杆过长而导致发生偏角不再平行的问题。也能够实现对更深处水质浓度的采集。

进一步的，所述壳体底部设置有一根垂直向下的连接件，连接件通过三相连接杆与两根垂直向下且平行的连接杆连接，连接杆末端设置有第一电极和第二电极。通过三相连接杆将连接件与两根垂直向下且平行的连接杆连接，能够减少生产难度，简化工艺步骤，提高生产效率。

进一步的，所述连接件外表面包覆有用于增大摩擦力的薄膜。。通过薄膜可以增大连接件的摩擦力，使得在实验过程中通过夹持放置水质浓度采集装置时不易滑落，能够更好的固定在想要的位置上。

进一步的，所述两根垂直向下且平行的连接杆之间设置有滑动支架，滑动支架两端设置有槽口，滑动支架为弹性材料制成。通过设置滑动支架能够在使用之前查看连接杆是否平行，并在使用之后调节控制连接杆使其恢复平行状态。同时滑动支架两端设置有槽口，可以方便对滑动支架进行装卸。由于滑动支架是弹性材质制成的，所以当需要使 用时，将滑动支架两端槽口对准连接杆后用力按入使得连接杆成功进入滑动支架的两端槽口，安装完成后即可以对连接杆是否平行的检验和调整。当需要脱卸时，只需要将滑动支架轻轻外拉既可以使得连接杆成功脱离滑动支架的两端槽口即完成脱卸。

进一步的，所述上盖与底座之间通过固定卡槽和固定卡扣连接，上盖外缘设置有橡胶圈。底座上设置固定卡槽，上盖的相对应位置设置固定卡扣，固定卡扣与固定卡槽接触后通过旋转使得固定卡扣进入固定卡槽并起到固定密封的作用。通过该结构可以提高上盖与壳体的密封性能，防止液体进入壳体，从而起到防潮抗腐蚀的效果，更好的保护了壳体内部的变送器和信号转换板。

一种包含上述的水质浓度采集装置的同步实时检测系统，包括若干个传感器与变送器一体化的水质浓度采集装置，每个水质浓度采集装置通过数据线与装有PCI采集卡的汇线箱连接，汇线箱通过数据线与工控机连接，工控机内部设置有数据显示模块、数据分析模块、数据存储模块和数据导出模块。

进一步的，所述传感器个数为24个。通过将24个水质浓度采集装置对于水源的不同地点进行采集后将数据实时显示在工控机的界面上，从而实现实时监测同步检测的目的，使得数据更加符合实际应用，更加节约人力物力。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、传感器中的第一电极和第二电极均为石墨烯材料制成。由于石墨烯为航天材料质量足够轻，石墨烯比普通石墨具有更好的成型效果，且具有更好的导热性和电导性，同时具有很好的抗污性和耐腐蚀性。由于石墨烯足够轻从而导致传感器的质量轻容积小对水流流场干扰更小能够使得实验数据更加精确。同时传感器容积很小尺寸不大完全可以手握操作，使得使用起来更加方便快捷。

2、本发明所述的水质浓度采集装置足够小巧并合理的将传感器与变送器很好的结合在一起实现真正意义上的一体化，更方便使用，能够直接对实际水体进行采集。

3、采用连接件与连接杆一体成型，避免了接口处容易损坏的问题，同时减少了两根平行设置的连接杆的长度，避免了在使用过程中由于连接杆过长而导致发生偏角不再平行的问题。也能够实现对更深处水质浓度的采集。

4、通过设置滑动支架能够在使用之前查看连接杆是否平行，并在使用之后调节控制连接杆使其恢复平行状态。同时滑动支架两端设置有槽口，可以方便对滑动支架进行装卸。由于滑动支架是弹性材质制成的，所以当需要使用时，将滑动支架两端槽口对准连接杆后用力按入使得连接杆成功进入滑动支架的两端槽口，安装完成后即可以对连接杆是否平行的检验和调整。当需要脱卸时，只需要将滑动支架轻轻外拉既可以使得连接杆成功脱离滑动支架的两端槽口即完成脱卸。

5、通过上盖与壳体之间通过固定卡槽和固定卡扣连接，且上盖下端外侧设置有橡胶圈的结构可以提高上盖与壳体的密封性能，防止液体进入壳体，从而起到防潮抗腐蚀的效果，更好的保护了壳体内部的变送器和信号转换板。

6、通过将24个水质浓度采集装置对于水源的不同地点进行采集后将数据实时显示在工控机的界面上，从而实现实时监测同步检测的目的，使得数据更加符合实际应用，更加节约人力物力。

附图说明

图1为水质浓度采集装置的结构示意图；

图2为水质浓度采集装置中上盖与壳体的结构示意图；

图3为水质浓度采集装置中滑动支架与连接杆的结构示意图；

图4为包含水质浓度采集装置的同步实时检测系统的结构示意图。

1、上盖，2、变送器，3、数据线，4、信号转换板，5、底座，6、托板，7、薄膜，8、三相连接杆，9、连接杆，10、第二电极，11、第一电极，12、滑动支架，13、连接件，14、外引线端子，15、固定卡槽，16、固定卡扣，17、橡胶圈，18、槽口，19、壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例一：如图1-4所示，一种水质浓度采集装置，包括壳体，壳体包括底座5和上盖1，底座5内部设置有信号转换板4，信号转换板4上设置有外引线端子14并通过数据线3与位于上盖1内部的变送器2连接，壳体5下端设置有托板6，托板6下方设置有传感器，传感器包括两个平行设置的第一电极11和第二电极10，其中第一电极11和第二电极10均为石墨烯材料制成。由于石墨烯为航天材料质量足够轻，石墨烯比普通石墨具有更好的成型效果，且具有更好的导热性和电导性，同时具有很好的抗污性和耐腐蚀性。由于石墨烯足够轻从而导致传感器的质量轻容积小对水流流场干扰更小能够使得实验数据更加精确。同时传感器容积很小尺寸不大完全可以手握操作，使得使用起来更加方便快捷。第一电极11外侧设置有一对热敏电阻，第一电极11和第二电极10外部套有ABS材料制成的具有防渗和固定作用的壳19。水质浓度采集装置足够小巧并合理的将传感器与变送器很好的结合在一起实现真正意义上的一体化，更方便使用，能够直接对实际水体进行采集。选取第一电极11和第二电极10厚度为3～5mm直径为4～5mm，热敏电阻厚度为1～2mm时，不仅能够达到实验要求，更使得整体水质浓度采集装置更轻便，所受水流的干扰更小，采集到的实验数据更加精准。其中，上述具有防渗和固定作用的壳19为ABS材料制成，ABS材料具有耐热性、防止化学物质腐蚀和增强密封性能防止渗水的作用，从而使得壳能够起到防渗且耐热耐腐蚀的效果。

壳体19底部设置有一根垂直向下的连接件13，连接件13通过三相连接杆8与两根垂直向下且平行的连接杆9连接，连接杆9末端设置有第一电极11和第二电极10。通过三相连接杆8将连接件13与两根垂直向下且平行的连接杆9连接，能够减少生产难度，简化工艺步骤，提高生产效率。同时通过连接件13减少了两根平行设置的连接杆9的长度，避免了在使用过程中由于连接杆9过长而导致发生偏角不再平行的问题。也能够实现对更深处水质浓度的采集。连接件13外表面包覆有用于增大摩擦力的薄膜7。通过薄膜7可以增大连接件13的摩擦力，使得在实验过程中通过夹持放置水质浓度采集装置时不易滑落，能够更好的固定在想要的位置上。两根连接杆9之间设置有滑动支架12，滑动支架12两端设置有槽口18，滑动支架12为弹性材料制成。通过设置滑动支架12能够在使用之前查看连接杆9是否平行，并在使用之后调节控制连接杆9使其恢复平行状态。同时滑动支架12两端设置有槽口18，可以方便对滑动支架12进行装卸。由于滑动支架12是弹性材质制成的，所以当需要使用时，将滑动支架12两端槽口18对准连接杆9后用力按入使得连接杆9成功进入滑动支架12的两端槽口18，安装完成后即可以对连接杆9是否平行的检验和调整。当需要脱卸时，只需要将滑动支架12轻轻外拉既可以使得连接杆9成功脱离滑动支架12的两端槽口18即完成脱卸。

上盖1与底座5通过固定卡槽15和固定卡扣16连接，上盖1外缘设置有橡胶圈17。底座5上设置固定卡槽15，上盖1的相对应位置设置固定卡扣16，固定卡扣16与固定卡槽15接触后通过旋转使得固定卡扣16进入固定卡槽15并起到固定密封的作用。通过该结构可以提高上盖1与壳体5的密封性能，防止液体进入壳体5，从而起到防潮抗腐蚀的效果，更好的保护了壳体5内部的变送器2和信号转换板4。

一种包含上述的水质浓度采集装置的同步实时检测系统，包括24个传感器与变送器一体化的水质浓度采集装置，每个水质浓度采集装置通过数据线与装有PCI采集卡的汇线箱连接，汇线箱通过数据线与工控机连接，工控机内部设置有数据显示模块、数据分析模块、数据存储模块和数据导出模块。通过将24个水质浓度采集装置对于水源的不同地点进行采集后将数据实时显示在工控机的界面上，从而实现实时监测同步检测的目的，使得数据更加符合实际应用，更加节约人力物力。

实施例二：一种水质浓度采集装置，包括壳体，壳体包括底座5和上盖1，底座5内部设置有信号转换板4，信号转换板4上设置有外引线端子14并通过数据线3与位于上盖1内部的变送器2连接，壳体5下端设置有托板6，托板6下方设置有传感器，传感器包括两个平行设置的第一电极11和第二电极10，其中第一电极11和第二电极10均为石墨烯材料制成。由于石墨烯为航天材料质量足够轻，石墨烯比普通石墨具有更好的成型效果，且具有更好的导热性和电导性，同时具有很好的抗污性和耐腐蚀性。由于 石墨烯足够轻从而导致传感器的质量轻容积小对水流流场干扰更小能够使得实验数据更加精确。同时传感器容积很小尺寸不大完全可以手握操作，使得使用起来更加方便快捷。第一电极11外侧设置有一对热敏电阻，第一电极11和第二电极10外部套有ABS材料制成的具有防渗和固定作用的壳19。水质浓度采集装置足够小巧并合理的将传感器与变送器很好的结合在一起实现真正意义上的一体化，更方便使用，能够直接对实际水体进行采集。选取第一电极11和第二电极10厚度为3～5mm直径为4～5mm，热敏电阻厚度为1～2mm时，不仅能够达到实验要求，更使得整体水质浓度采集装置更轻便，所受水流的干扰更小，采集到的实验数据更加精准。其中，上述具有防渗和固定作用的壳19为ABS材料制成，ABS材料具有耐热性、防止化学物质腐蚀和增强密封性能防止渗水的作用，从而使得壳能够起到防渗且耐热耐腐蚀的效果。

壳体5底部设置有两根垂直向下且平行的连接杆9，连接杆9的末端设置有第一电极11和第二电极10。只通过两根连接杆9与第一电极11和第二电极10连接，能够减少在使用过程中连接杆的损坏，延长了连接杆9及其整个装置的使用寿命。两根连接杆9之间设置有滑动支架12，滑动支架12两端设置有槽口18，滑动支架12为弹性材料制成。通过设置滑动支架12能够在使用之前查看连接杆9是否平行，并在使用之后调节控制连接杆9使其恢复平行状态。同时滑动支架12两端设置有槽口18，可以方便对滑动支架12进行装卸。由于滑动支架12是弹性材质制成的，所以当需要使用时，将滑动支架12两端槽口18对准连接杆9后用力按入使得连接杆9成功进入滑动支架12的两端槽口18，安装完成后即可以对连接杆9是否平行的检验和调整。当需要脱卸时，只需要将滑动支架12轻轻外拉既可以使得连接杆9成功脱离滑动支架12的两端槽口18即完成脱卸。

上盖1与底座5通过固定卡槽15和固定卡扣16连接，上盖1外缘设置有橡胶圈17。底座5上设置固定卡槽15，上盖1的相对应位置设置固定卡扣16，固定卡扣16与固定卡槽15接触后通过旋转使得固定卡扣16进入固定卡槽15并起到固定密封的作用。通过该结构可以提高上盖1与壳体5的密封性能，防止液体进入壳体5，从而起到防潮抗腐蚀的效果，更好的保护了壳体5内部的变送器2和信号转换板4。

一种包含上述的水质浓度采集装置的同步实时检测系统，包括24个传感器与变送器一体化的水质浓度采集装置，每个水质浓度采集装置通过数据线与装有PCI采集卡的汇线箱连接，汇线箱通过数据线与工控机连接，工控机内部设置有数据显示模块、数据分析模块、数据存储模块和数据导出模块。通过将24个水质浓度采集装置对于水源的不同地点进行采集后将数据实时显示在工控机的界面上，从而实现实时监测同步检测的目的，使得数据更加符合实际应用，更加节约人力物力。

实施例三：一种水质浓度采集装置，包括壳体，壳体包括底座5和上盖1，底座5内部设置有信号转换板4，信号转换板4上设置有外引线端子14并通过数据线3与位于上盖1内部的变送器2连接，壳体5下端设置有托板6，托板6下方设置有传感器，传感器包括两个平行设置的第一电极11和第二电极10，其中第一电极11和第二电极10均为石墨烯材料制成。由于石墨烯为航天材料质量足够轻，石墨烯比普通石墨具有更好的成型效果，且具有更好的导热性和电导性，同时具有很好的抗污性和耐腐蚀性。由于石墨烯足够轻从而导致传感器的质量轻容积小对水流流场干扰更小能够使得实验数据更加精确。同时传感器容积很小尺寸不大完全可以手握操作，使得使用起来更加方便快捷。第一电极11外侧设置有一对热敏电阻，第一电极11和第二电极10外部套有ABS材料制成的具有防渗和固定作用的壳19。水质浓度采集装置足够小巧并合理的将传感器与变送器很好的结合在一起实现真正意义上的一体化，更方便使用，能够直接对实际水体进行采集。选取第一电极11和第二电极10厚度为3mm直径为4mm，热敏电阻厚度为1mm时，使得整体水质浓度采集装置最轻便，所受水流的干扰最小，采集到的实验数据最精准，数据误差最小能够达到忽略不计的程度。其中，上述具有防渗和固定作用的壳19为ABS材料制成，ABS材料具有耐热性、防止化学物质腐蚀和增强密封性能防止渗水的作用，从而使得壳能够起到防渗且耐热耐腐蚀的效果。

壳体5底部设置有连接件13，连接件下端设置为两根垂直向下且平行的连接杆9，连接杆9末端设置有第一电极11和第二电极10。通过连接件13与连接杆9一体成型，避免了接口处容易损坏的问题，同时减少了两根平行设置的连接杆9的长度，避免了在使用过程中由于连接杆9过长而导致发生偏角不再平行的问题。也能够实现对更深处水质浓度的采集。连接件13外表面包覆有用于增大摩擦力的薄膜7。通过薄膜7可以增大连接件13的摩擦力，使得在实验过程中通过夹持放置水质浓度采集装置时不易滑落，能够更好的固定在想要的位置上。两根连接杆9之间设置有滑动支架12，滑动支架12两端设置有槽口18，滑动支架12为弹性材料制成。通过设置滑动支架12能够在使用之前查看连接杆9是否平行，并在使用之后调节控制连接杆9使其恢复平行状态。同时滑动支架12两端设置有槽口18，可以方便对滑动支架12进行装卸。由于滑动支架12是弹性材质制成的，所以当需要使用时，将滑动支架12两端槽口18对准连接杆9后用力按入使得连接杆9成功进入滑动支架12的两端槽口18，安装完成后即可以对连接杆9是否平行的检验和调整。当需要脱卸时，只需要将滑动支架12轻轻外拉既可以使得连接杆9成功脱离滑动支架12的两端槽口18即完成脱卸。

上盖1与底座5通过固定卡槽15和固定卡扣16连接，上盖1外缘设置有橡胶圈17。底座5上设置固定卡槽15，上盖1的相对应位置设置固定卡扣16，固定卡扣16与固定 卡槽15接触后通过旋转使得固定卡扣16进入固定卡槽15并起到固定密封的作用。通过该结构可以提高上盖1与壳体5的密封性能，防止液体进入壳体5，从而起到防潮抗腐蚀的效果，更好的保护了壳体5内部的变送器2和信号转换板4。

一种包含上述的水质浓度采集装置的同步实时检测系统，包括24个传感器与变送器一体化的水质浓度采集装置，每个水质浓度采集装置通过数据线与装有PCI采集卡的汇线箱连接，汇线箱通过数据线与工控机连接，工控机内部设置有数据显示模块、数据分析模块、数据存储模块和数据导出模块。通过将24个水质浓度采集装置对于水源的不同地点进行采集后将数据实时显示在工控机的界面上，从而实现实时监测同步检测的目的，使得数据更加符合实际应用，更加节约人力物力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水质浓度采集装置，包括壳体，壳体包括底座和上盖，其特征在于：底座内部设置有信号转换板，信号转换板上设置有外引线端子并通过数据线与位于上盖内部的变送器连接，壳体下端设置有托板，托板下方设置有传感器，传感器包括两个平行设置的第一电极和第二电极，其中第一电极和第二电极均为石墨烯材料制成，第一电极外侧设置有一对热敏电阻，第一电极和第二电极外部套有具有防渗和固定作用的壳；所述第一电极和第二电极厚度均为3～5mm，直径为4～5mm，热敏电阻厚度为1～2mm；所述具有防渗和固定作用的壳为ABS材料制成；所述壳体底部设置有两根垂直向下且平行的连接杆，连接杆的末端设置有第一电极和第二电极。

2.根据权利要求1所述的一种水质浓度采集装置，其特征在于：所述壳体底部设置有连接件，连接件下端设置为两根垂直向下且平行的连接杆，连接杆末端设置有第一电极和第二电极。

3.根据权利要求1所述的一种水质浓度采集装置，其特征在于：所述壳体底部设置有一根垂直向下的连接件，连接件通过三相连接杆与两根垂直向下且平行的连接杆连接，连接杆末端设置有第一电极和第二电极。

4.根据权利要求2或3所述的一种水质浓度采集装置，其特征在于：所述连接件外表面包覆有用于增大摩擦力的薄膜。

5.根据权利要求1至3之一所述的一种水质浓度采集装置，其特征在于：所述两根垂直向下且平行的连接杆之间设置有滑动支架，滑动支架两端设置有槽口，滑动支架为弹性材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种水质浓度采集装置，其特征在于：所述上盖与底座之间通过固定卡槽和固定卡扣连接，上盖外缘设置有橡胶圈。

7.一种包含权利要求1至3之一所述的水质浓度采集装置的同步实时检测系统，其特征在于：包括若干个传感器与变送器一体化的水质浓度采集装置，每个水质浓度采集装置通过数据线与装有PCI采集卡的汇线箱连接，汇线箱通过数据线与工控机连接，工控机内部设置有数据显示模块、数据分析模块、数据存储模块和数据导出模块。

8.根据权利要求7所述的一种具有水质浓度采集装置的同步实时检测系统，其特征在于：所述传感器个数为24个。