CN106198915A - 一种水质在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水质在线监测系统，包括取样装置、预处理装置、检测装置、控制中心、信号传输装置和监控中心。取样装置的输出端与预处理装置的输入端连接，预处理装置的输出端与检测装置的输入端连接。控制中心与取样装置信号连接，并根据控制指令向取样装置发送取样指令；控制中心与预处理装置信号连接，根据控制指令向预处理装置发送分样指令；控制中心与检测装置信号连接，根据控制指令向检测装置发送检测指令,并接收检测装置发送的检测结果；控制中心通过信号传输装置与监控中心信号连接，向监控中心发送检测结果,并接收监控中心发送的控制指令。可实现对污水检测的实时监控、及时反馈。

Description

一种水质在线监测系统

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种水质在线监测系统。

背景技术

随着工业技术的不断发展，水资源的污染也越来越受到人们的重视，水是生命之源，保护水资源不受污染已经成为重中之重的工作，因此为监控水资源的质量，需要对水资源做大量的检测。

传统的水质监测主要包括两种，一种是通过人工采样进行分析，无法实现实时监控；另一种是建立数据中心，对检测数据进行收集、比较、分析，可以实现实时监控，但反馈不及时，建设周期较长。

发明内容

本发明旨在提供一种水质在线监测系统，可实现对污水检测的实时监控、及时反馈。

为实现上述目的，本发明提供的水质在线监测系统，包括取样装置、预处理装置、检测装置、控制中心、信号传输装置和监控中心。其中，所述取样装置的输出端与所述预处理装置的输入端连接，所述预处理装置的输出端与所述检测装置的输入端连接；所述控制中心与所述取样装置信号连接，并根据控制指令向所述取样装置发送取样指令；所述控制中心与所述预处理装置信号连接，根据所述控制指令向所述预处理装置发送分样指令；所述控制中心与所述检测装置信号连接，根据所述控制指令向所述检测装置发送检测指令,并接收所述检测装置发送的检测结果；所述控制中心通过信号传输装置与监控中心信号连接，向所述监控中心发送检测结果,并接收所述监控中心发送的控制指令。

取样装置、预处理装置、检测装置依次连接，并分别与控制中心信号连接，其中，取样装置可进行自动取样，也可根据控制中心所发送的取样指令对待检测的污水取样；预处理装置可自动分样，也可根据控制中心所发送的分样指令将取样装置所取的污水进行分样预处理；然后检测装置根据控制中心所发送的检测指令对预处理装置的污水样品进行相应的检测，并将检测结果以信号形式发送给控制中心，控制中心通过信号传输装置将该检测结果以信号的形式发送给监控中心，监测中心将对检测结果进行分析、比对、记录，实现全自动监控功能。同时，监控中心可根据需要通过信号传输装置向控制中心发送控制指令，控制中心将根据该控制指令向取样装置发送取样指令、向预处理装置发送分样指令、向检测装置发送检测指令，取样装置、预处理装置、检测装置分别根据指令进行工作，最后检测装置将检测结果发送给控制中心，控制中心再将该检测结果通过信号传输装置发送给监控中心，即在可实现实时监控的同时，可及时反馈检测结果。

优选地，所述取样装置包括：提液泵、采集装置、电极液位开关和输水管。其中，所述电极液位开关设于取样池内，当所述取样池内的液位达到预设高度时，所述电极液位开关闭合。所述提液泵与所述控制中心电连接，且所述提液泵的进液端通过所述输水管与所述取样池连接，所述提液泵的出液端通过所述输水管与所述采集装置连接。

优选地，还包括过滤器，所述过滤器设于所述提液泵和所述采集装置之间，并通过输水管分别与所述提液泵和所述采集装置连接。

优选地，所述预处理装置包括：第一电机，与所述控制中心电连接；转盘，与所述第一电机的转轴传动连接，所述转盘内设有导流面，所述导流面的底端设有通孔，所述通孔通过输水管与水池连通；若干个定量的分析皿，沿周向分布于所述转盘的上端，所述分析皿与采样装置之间设有输水管。

优选地，所述转盘上设有若干个凹槽，各所述凹槽的底面均与水平面平行，各所述分析皿分别一一对应地、可拆卸地位于各所述凹槽内。

优选地，各所述凹槽内均设有与所述分析皿相适配的卡位部件。

优选地，所述检测装置，包括第二电机、传送带、壳体和设于所述壳体内的机械手、若干个检测元件及控制器。所述壳体设有入口，所述传送带穿过所述入口，并沿所述壳体的外侧向所述壳体的内侧设置，所述传送带与所述第二电机传动连接；所述传送带上放置有分析皿，所述分析皿可沿所述传送带由所述壳体的外侧移动至所述壳体的内侧。各所述检测元件分别设于所述传送带的两侧。所述控制器分别与所述第二电机、所述控制中心信号连接，根据检测指令驱动所述第二电机带动所述传送带将所述分析皿移动至所述壳体内；所述控制器与机械手、各所述检测元件和所述控制中心信号连接，根据检测指令驱动所述机械手抓取所述分析皿并放入所述检测元件内，并将所述检测元件的检测结果发送至所述控制中心。

优选地，还包括设于所述壳体外侧壁的控制面板，所述控制面板与所述控制器信号连接。

优选地，所述壳体的外侧壁还设有显示屏，所述显示屏分别与所述控制器和所述控制面板信号连接。

优选地，所述检测单元包括PH检测单元、温度监测器、溶解氧检测单元、重金属检测单元、硫化物检测单元、氨氮检测单元、总磷检测单元、余氯检测单元、COD指标分析仪、光谱分析仪。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例1的水质在线监测系统的结构框图；

图2是本发明实施例2的具有冷却功能的水质在线监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

图1是本发明实施例的水质在线监测系统的结构框图。图中，各个附图标记表示的含义如下：100、取样装置；200、预处理装置；300、检测装置；400、控制中心；500、信号传输装置；600、监控中心。

如图1所示，本发明所提供的水质在线监测系统，包括取样装置100、预处理装置200、检测装置300、控制中心400、信号传输装置500和监控中心600。其中，取样装置100的输出端与预处理装置200的输入端连接，预处理装置200的输出端与检测装置300的输入端连接；控制中心400与取样装置100信号连接，根据控制指令向取样装置100发送取样指令；控制中心400与预处理装置200信号连接，根据控制指令向预处理装置200发送分样指令；控制中心400与检测装置300信号连接，根据控制指令向检测装置300发送检测指令,并接收检测结果；控制中心400通过信号传输装置500与监控中心600信号连接，向监控中心600发送检测结果并接收控制指令。

取样装置100、预处理装置200、检测装置300依次连接，并分别与控制中心400信号连接，取样装置100可自动取样，也可根据控制中心400所发送的取样指令对待检测的污水取样；预处理装置200可自动进行分样，也可根据控制中心400所发送的分样指令将取样装置100所取的污水进行分样预处理；然后检测装置300根据控制中心400所发送的检测指令对预处理装置200所分的污水样品进行相应的检测，并将检测结果以信号形式发送给控制中心400，控制中心400通过信号传输装置500将该检测结果以信号的形式发送给监控中心600，监测中心6将对检测结果进行分析、比对、记录，实现全自动监控功能。同时，监控中心600可根据需要通过信号传输装置500向控制中心400发送控制指令，控制中心400将根据该控制指令向取样装置100发送取样指令、向预处理装置200发送分样指令、向检测装置300发送检测指令，取样装置100、预处理装置200、检测装置300分别根据指令进行工作，最后检测装置300将检测结果发送给控制中心400，控制中心400再将该检测结果通过信号传输装置500发送给监控中心600，即在可实现实时监控的同时，可及时反馈检测结果。

在本实施例中，取样装置100包括：提液泵、采集装置、电极液位开关和输水管。其中，电极液位开关设于取样池内，当取样池内的液位达到预设高度时，电极液位开关闭合。提液泵与控制中心电连接，且提液泵的进液端通过输水管与取样池连接，提液泵的出液端通过输水管与采集装置连接。

当取样池内的污水达到预设的高度时，电极液位开关闭合，提液泵进行提液工作，提液泵通过输水管连接于取样池和采集装置之间，当提液泵提取污水时，可将取样池中的污水提至采集装置内，即可自动完成取样工作。同样的，当取样池内的污水达到下一预设高度时，电极液位开关再次闭合，提液泵再次工作，再次完成取样。当然，该取样装置100也可根据控制中心400所发送的取样指令触发进行实时取样，该取样装置100结构简单、可自动取样、效率高。

从取样池中所取出的污水可能由于某种物质导致其有颜色，因此如果需要对污水的BOD等指标进行检查时，颜色可对其造成干扰，因此需要将该污水进行过滤，在本实施例中的取样装置100还可设有过滤器，该滤器设于提液泵和采集装置之间，并通过输水管分别与提液泵和采集装置连接，即在污水进入采集装置之前先进行过滤，可有效避免其它杂质对BOD等指标分析的影响。

在本实施例中，预处理装置200包括：第一电机，与控制中心400电连接；转盘，与第一电机的转轴传动连接，转盘内设有导流面，导流面的底端设有通孔，通孔通过输水管与水池连通；若干个定量的分析皿，沿周向分布于转盘的上端，分析皿与采样装置之间设有输水管。

采样装置中的污水随着输水管进入分析皿中，第一电机带动转盘进行转动，直至各定量的分析皿中均装满污水，多余的污水将随着转盘内的导流面从通孔排出，该污水将通过输水管流入水池中。第一电机可带动转盘进连续旋转，直至各分析皿中的水满为止，或者第一电机带动转盘进行间断性的旋转，即第一个分析皿旋转至输水管下方后停止，当水满后旋转至第二个分析皿至输水管下方停止，直到所有的分析皿均水满。当然，由于各分析皿为规格相同的定量分析皿，因此，当装满水后，各分析皿中的水量相同。依照此种方式可将采集装置中的污水分别引入各分析皿中，该取样过程可自动进行，当然也可以根据控制中心400所发送分样指令进行，可完成全自动定量分样工作，省时省力，效率高，机械化操作，不会发生误差。

为了使各分析皿在装满水后保证各分析皿中的水量相同，将各定量的分析皿所在的位置处均设有凹槽，各凹槽的底面与水平面平行，各分析皿分别一一对应地、可拆卸地位于各凹槽内，各规格形同的分析皿位于该凹槽内，当装满水后，可保证各分析皿中的水量相同。同时，为避免在电机1转动时，可能导致分析皿在转盘上的位置发生窜动，因此，在凹槽内还设有与分析皿相适配的卡位部件，以限定分析皿在凹槽中的位置。

在本实施例中，检测装置300，包括第二电机、传送带、壳体和设于壳体内的机械手、若干个检测元件及控制器。壳体设有入口，传送带穿过入口，并沿壳体的外侧向壳体的内侧设置，传送带与第二电机传动连接；传送带上放置有分析皿，分析皿可沿传送带由壳体的外侧移动至壳体的内侧。各检测元件分别设于传送带的两侧。控制器分别与第二电机、控制中心400信号连接，根据检测指令驱动第二电机带动传送带将分析皿移动至壳体内；控制器与机械手、各检测元件和控制中心信号连接，根据检测指令驱动机械手抓取分析皿并放入检测元件内，并将检测元件的检测结果发送至控制中心。

将污水进行分样至各分析皿中后，将分析皿放置在位于壳体外侧的传送带上，通过控制器驱动电机，带动该传送带以将分析皿通过壳体的入口进入壳体内侧，然后根据所要对该污水样品所做的分析，控制器控制机械手抓取分析皿至相应的检测单元内进行检测。该水质检测装置300内设有多个检测单元，可同时将多个分析皿放置于传送带上，机械手分别将各分析皿一一对应的抓取至相应的检测单元内，各检测单元同时检测，该水质检测装置功能齐全，控制中心400可通过控制器控制机械手抓取分析皿至相应的检测单元内进行检测，操作方便，同时，可有效提高检测效率。另外，控制器可将检测单元的检测结果以信号形式发送至控制中心400，控制中心400再将该检测结果通过信号传输装置500以信号的形式传递给监控中心600，以供查看、记录，便于信息的传输及查看。

该水质检测单元可直接通过控制中心400通过控制器对其进行控制，但考虑到为便于使用，将水质检测单元还设有设于壳体外侧壁的控制面板，该控制面板与控制器信号连接，通过该控制面板可对水质检测单元进行启动、停止等控制，同时也可选择所要进行的检测类型等。同时，为便于观察操作，在壳体的外侧壁还设有显示屏，显示屏分别与控制器和控制面板信号连接，通过该显示屏可观察到所选择的检测项目以及当前的检测进度等。

本实施例的水质检测单元设有多个检测单元，功能齐全，具体的，检测单元包括PH检测单元、温度监测器、溶解氧检测单元、重金属检测单元、硫化物检测单元、氨氮检测单元、总磷检测单元、余氯检测单元、COD指标分析仪、光谱分析仪等，可以包括其中的一种或者几种，当然检测单元也不局限于此范围。

实施例2

图2是本发明实施例2的具有冷却功能的水质在线监测系统的结构示意图。图中，各个附图标记表示的含义如下：1、壳体；2、PCB板；11、冷却风扇；12、过滤装置；13、冷却管路；14、滑动轴；15、阀板；16、出气口；17、线圈；19、弹簧支架；20、排风口；21、线圈安装体；22、电子元件；23、弹簧。

由于控制中心位于该系统的重要位置，其需要向取样装置、预处理装置及检测设备发送相应的控制指令，同时还需要通过信号传输装置向监控中心发送检测结果并接收控制指令，考虑到该控制中心在工作量较大、运行时间过长时容易发热，可能导致运行缓慢出现延迟或者中断的现象，因此，该控制中心还具有冷却功能。

控制中心包括壳体和PCB板，PCB板的第一面安装有电子元件，第二面的上方设置有冷却管路，该冷却管路与冷却用气体发生装置连通，电动阀门设置在冷却管路上，电动阀门的开口朝向电子元件并使得喷出的冷却气流正对电子元件；电动阀门的开口处还设有垂直于冷却气流的阀板，阀板一端抵靠在弹簧上，另一端连接在电动阀门的开口上；弹簧套设在滑动轴上，滑动轴一端与阀板固定连接，另一端固定在弹簧支架上，该弹簧支架与冷却管路固定连接；阀板还固定连接有线圈安装体，该线圈安装体上设置有线圈，该线圈位于磁场中并串联于PCB板的电路回路中；当电路回路中的线圈不通电时，弹簧挤压阀板使得该电动阀门的开口为常闭状态，当电路回路中的线圈通电时，带电线圈在洛仑兹力的作用下推动阀板挤压弹簧，使得电动阀门的开口被打开，冷却气流喷出；当电路回路的功率越大时，线圈中的电流越大，线圈受到的洛仑兹力也越大，从而增加阀板对弹簧的挤压幅度，提高开口出风量。

具体的，如图1所示，控制中心包括壳体1和PCB板2，PCB板2的第一面上安装有电子元件22，PCB板上设有用于电连接电子元件22的电子线路，电子线路上串联有电动阀门的线圈17，线圈17套设在与阀板15固定连接的线圈安装体21上，当线圈17发生移动时，线圈安装体21也会带动阀板15发生移动，线圈17设置在磁场中，磁场的方向在图中由表示，磁场可以由U形磁铁产生，磁场用于控制阀芯运动以改变电动阀门的开口大小，磁场中的磁感线垂直于线圈轴向，电动阀门的开口处设置有与阀板15连接的弹簧23，弹簧23套设在滑动轴14上，滑动轴14也与阀板15固定连接，弹簧23的另一端抵在固定安装在冷却管路13上的弹簧支架19上，弹簧23用于推动阀板15以关闭电动阀门的开口，电动阀门设置在冷却管路13上，电动阀门的出气口16设置方向为使得由开口喷出的气流朝向电子元件22喷出，冷却管路13位于PCB板2的第二面一侧，第二面为第一面的反面，冷却管路13与冷却用气体输入装置或冷却用气体发生装置连通。

其中冷却管路13的进气采用从壳体外进气的方式，具体说来，由冷却用气体进气装置进气，经过过滤装置12，再有冷却风扇11吹入到冷却管路13中。

当采用从外界引入的冷却用气体或冷却用气体发生装置所产生的气体，通过管路导入到发热的电子元件22旁，可以利用温度更低的、并没有被其他的电子元件22加热过的冷却用气体来对这些电子元件22进行冷却，冷却效果更好，冷却速度更快，以利于实现将电子元件22的温度维持在更低的水平上。而且，通过将线圈17串联到电路板用以连接电子元件22的线路中，当电子元件22越需要散热，而其所产生的所有热功率，均来源于电功率，而电功率越大，其电流也就越大，所以线圈17可以产生更大的作用力，带动线圈安装体21和阀板15向图中的右侧移动，以对抗弹簧23所产生的弹力。当能够产生更大的弹力时，其弹性形变越大，使得电动阀门的开口越大，其所能通过的冷却用气体的流量也就越大，冷却能力越强。从而实现了对于不同工作温度的电子元件22的不同冷却效果，或对于同一电子元件22，在不同温度时的不同冷却效果，从而提高了冷却用气体输入装置或冷却用气体发生装置在导入相同数量冷却用气体时的工作效率，提高了冷却能力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种水质在线监测系统，其特征在于，包括取样装置、预处理装置、检测装置、控制中心、信号传输装置和监控中心；

所述取样装置的输出端与所述预处理装置的输入端连接，所述预处理装置的输出端与所述检测装置的输入端连接；

所述控制中心与所述取样装置信号连接，并根据控制指令向所述取样装置发送取样指令；所述控制中心与所述预处理装置信号连接，根据所述控制指令向所述预处理装置发送分样指令；所述控制中心与所述检测装置信号连接，根据所述控制指令向所述检测装置发送检测指令,并接收所述检测装置发送的检测结果；所述控制中心通过信号传输装置与监控中心信号连接，向所述监控中心发送检测结果,并接收所述监控中心发送的控制指令。

2.根据权利要求1所述的水质监测设备，其特征在于，所述取样装置包括：提液泵、采集装置、电极液位开关和输水管；

所述电极液位开关设于取样池内，当所述取样池内的液位达到预设高度时，所述电极液位开关闭合；

所述提液泵与所述控制中心电连接，且所述提液泵的进液端通过所述输水管与所述取样池连接，所述提液泵的出液端通过所述输水管与所述采集装置连接。

3.根据权利要求2所述的水质监测设备，其特征在于，还包括过滤器，所述过滤器设于所述提液泵和所述采集装置之间，并通过输水管分别与所述提液泵和所述采集装置连接。

4.根据权利要求1所述的水质监测设备，其特征在于，所述预处理装置包括：

第一电机，与所述控制中心电连接；

转盘，与所述第一电机的转轴传动连接，所述转盘内设有导流面，所述导流面的底端设有通孔，所述通孔通过输水管与水池连通；

若干个定量的分析皿，沿周向分布于所述转盘的上端，所述分析皿与采样装置之间设有输水管。

5.根据权利要求4所述的水质监测设备，其特征在于，所述转盘上设有若干个凹槽，各所述凹槽的底面均与水平面平行，各所述分析皿分别一一对应地、可拆卸地位于各所述凹槽内。

6.根据权利要求5所述的水质监测设备，其特征在于，各所述凹槽内均设有与所述分析皿相适配的卡位部件。

7.根据权利要求1所述的水质监测设备，其特征在于，所述检测装置，包括第二电机、传送带、壳体和设于所述壳体内的机械手、若干个检测元件及控制器；

所述壳体设有入口，所述传送带穿过所述入口，并沿所述壳体的外侧向所述壳体的内侧设置，所述传送带与所述第二电机传动连接；所述传送带上放置有分析皿，所述分析皿可沿所述传送带由所述壳体的外侧移动至所述壳体的内侧；

各所述检测元件分别设于所述传送带的两侧；

所述控制器分别与所述第二电机、所述控制中心信号连接，根据检测指令驱动所述第二电机带动所述传送带将所述分析皿移动至所述壳体内；所述控制器与机械手、各所述检测元件和所述控制中心信号连接，根据检测指令驱动所述机械手抓取所述分析皿并放入所述检测元件内，并将所述检测元件的检测结果发送至所述控制中心。

8.根据权利要求7所述的水质监测设备，其特征在于，还包括设于所述壳体外侧壁的控制面板，所述控制面板与所述控制器信号连接。

9.根据权利要求8所述的水质监测设备，其特征在于，所述壳体的外侧壁还设有显示屏，所述显示屏分别与所述控制器和所述控制面板信号连接。

10.根据权利要求7所述的水质监测设备，其特征在于，所述检测单元包括PH检测单元、温度监测器、溶解氧检测单元、重金属检测单元、硫化物检测单元、氨氮检测单元、总磷检测单元、余氯检测单元、COD指标分析仪、光谱分析仪。