CN106596434B

CN106596434B - 一种水质检测系统

Info

Publication number: CN106596434B
Application number: CN201611220994.3A
Authority: CN
Inventors: 赵洪珍
Original assignee: Gao'an Water Co Ltd
Current assignee: Gao'an water Co., Ltd
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2036-12-26
Also published as: CN106596434A

Abstract

本发明公开了一种水质检测系统，包括采样机构、与采样机构连接的过滤机构、以及对过滤后的水质样品进行检测的检测机构，首先采用采样机构对待检测水体进行采样，然后通过过滤机构对采样的水质样品进行净化，得到不浑浊的水体，消除水中的浑浊度对检测机构得出的检测结果的影响，提高系统的可靠性和准确性，检测机构采用光源、滤光片、分束片、调制盘、光电探测器、放大器和信号处理模块，将单色光分成测量光和参考光，并经过调制盘使达到所述光电探测器的测量光和参考光不是同一时间，在不同时间接受两路的光强，对这两路光强分别进行数据采集，通过测量光和参考光强度的比值，得到吸光度，通过水质样品的吸光度反应出水质样品中的有机物浓度。

Description

一种水质检测系统

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种用于检测水质有机物浓度的水质检测系统。

背景技术

人类在生活和生产活动中都离不开水，生活饮用水水质的优劣与人类健康密切相关。随着经济的发展和城市化进程的加快，生活污水排放量迅速增长，大量未经处理的生活污水排放到地表，造成水环境的污染。工业用水水质的优劣则与工业生产成本和产品质量密切相关。目前，人类的活动广度和深度前所未有，对自然环境，特别是水资源的影响非常严重。用水由于受到人类活动以及其它因素的影响，造成进入水体的物质超过了水体自净能力，导致水质恶化，影响到水体用途。另外，城市人口增长导致的生活污水排量加大、工业发展迅速导致的工业废水增多、以及农业灌溉水中富含化肥等因素，使水体中的有机污染物含量增加，当进入水体中的有机污染物超过水体本身的自净能力时，就会出现水体的有机污染。水质检测根据检测原理的不同，检测方法可以分为很多种，比如生物分析法、化学分析法、电子学分析法、光学分析法等，在这些分析方法中，光学分析方法利用物质的光谱特性或物理光学特性进行测量，具有检测速度快、灵敏度高等优点。某些光学分析方法在操作过程中不需要使用试剂，相关仪器设备的维护也相对简便。光学分析法是一种既古老又年轻的方法，近几十年以来，随着光电检测技术以及激光技术的进步，应用于水质检测的光学方法也得到了进一步发展，但整个检测系统结构复杂，可靠性低，准确性不高。

发明内容

基于以上现有技术存在的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种水质检测系统，先消除水质样品的浑浊度，并通过水质样品的透光度得出水质的有机物浓度，整个系统的结构简单、可靠性高。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种水质检测系统，包括采样机构、过滤机构、设置在采样机构与过滤机构之间的转动机构、以及对过滤后的水质样品进行检测的检测机构；所述采样机构包括采样管和位于所述采样管上的采样泵，所述采样管包括依次连通的进水管、固定管和放水管，所述进水管竖直设置且进水管的采样口在升降机构的作用下上下移动，所述放水管的末端与一中转瓶连通，所述中转瓶在转动机构的作用下将采样机构采样的水质样品倒入到所述过滤机构中；所述过滤机构包括过滤管、与所述过滤管连接的预过滤器、与所述预过滤器连接的水泵、与所述水泵连接的过滤器，所述过滤器的出水口通过回流管与预过滤器相连通，所述回流管上设有出水管；所述检测机构包括光源、滤光片、分束片、调制盘、光电探测器、样品瓶、放大器和信号处理模块，所述样品瓶与过滤机构中的出水管相连通，所述光源发出的光经过所述滤光片后形成单色光，该单色光经过分束片被分成测量光和参考光，所述测量光经过所述调制盘后，再经过样品瓶后被第一反射镜反射到所述光电探测器上；所述参考光依次经过第二反射镜、调制盘和第三反射镜后也反射到所述光电探测器上，所述光电探测器对所述测量光和参考光的数据进行采集，然后采集到的数据经过所述放大器进行放大，再经过所述信号处理模块进行处理得出水质样品的吸光度。

作为上述技术方案的优选实施方式，本发明实施例提供的水质检测系统进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，所述转动机构包括两个相对设置的环形导轨、位于所述两个环形导轨之间的导杆，所述导杆穿设所述中转瓶的上端，所述导杆与中转瓶转动连接，所述导杆两端设有可在所述两个环形导轨上滑动的滑块，所述滑块由驱动机构驱动在环形导轨上滑动。

作为上述技术方案的改进，所述驱动机构包括驱动气缸、在驱动气缸的伸缩杆的端部铰接有连杆，所述连杆的另一端与所述滑块铰接。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，在所述过滤管的顶部位置设有将所述中转瓶翻转的锲形块，所述锲形块的斜面正对所述中转瓶的行进方向。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例方式中，所述过滤管的顶部设有一锥形漏斗。

在本发明的一个实施例中，所述过滤管内部设有呈圆平面形的由铁丝制成的前过滤网和后过滤网，所述前过滤网和后过滤网的中心之间连接有电磁铁。

作为上述技术方案的改进，所述过滤管、回流管和出水管上分别设有第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀。

优选地，所述调制盘呈圆形状并由一电机驱动进行偏心旋转，所述调制盘的偏心点位于所述分束片和第二反射镜之间竖直距离的中心。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：本发明的水质检测系统首先采用采样机构对待检测水体进行采样，先将采样的水质样品放入中转瓶中，中转瓶在转动机构的作用下将倒入到过滤管中，通过过滤管中的前过滤网和后过滤网对水质样品中的固体颗粒进行过滤，然后通过预过滤器和过滤器进行净化，得到不浑浊的水体，消除水中的浑浊度对检测机构得出的检测结果的影响，提高系统的可靠性和准确性；最后检测机构采用光源、滤光片、分束片、调制盘、光电探测器、放大器和信号处理模块，将单色光分成测量光和参考光，并经过调制盘使达到所述光电探测器的测量光和参考光不是同一时间，从而可以在不同时间接受两路的光强，对这两路光强分别进行数据采集，通过测量光和参考光强度的比值，得到吸光度，通过水质样品的吸光度即可反应出水质样品中的有机物浓度，进而得出水体的污染情况，适于推广使用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明优选实施例的水质检测系统的结构示意图。

图2是本发明优选实施例的水质检测系统中的转动机构的结构示意图。

图3是本发明优选实施例的水质检测系统中的过滤管的结构示意图。

附图标记：10、采样机构；11、采样泵；12、进水管；13、固定管；14、放水管；20、过滤机构；21、过滤管；211、前过滤网；212、后过滤网；213、电磁铁；22、预过滤器；23、水泵；24、过滤器；25、回流管；26、出水管；27、第一开关阀；28、第二开关阀；29、第三开关阀；30、检测机构；31、光源；32、滤光片；33、分束片；34、调制盘；35、光电探测器；40、中转瓶；41、锲形块；42、锥形漏斗；50、转动机构；51、环形导轨；52、滑块；53、驱动气缸；54、连杆；60、样品瓶；61、第一反射镜；62、第二反射镜；63、第三反射镜。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

水质检测的主要水质参数一般包括物理性水质指标、一般化学性水质指标、有毒化学性水质指标和生物学水质指标，所述物理性水质指标包括总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率等，所述一般化学性水质指标包括pH、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含碱量、一般有机物质等，所述有毒化学性水质指标包括各种重金属、氰化物、多环方烃、各种农药等，所述生物学水质指标一般包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等；不同用途水的水质检测标准也不一样，水质检测功能为方便民用化，不一定需要检测所有国家标准的水质检测内容，只需检测人们普遍关心的各类指标，比如饮用水中的微生物，酸碱度，重金属含量及有机物浓度等，本发明的水质检测系统主要检测水体中的有机物浓度。

如图1所示，本发明优选实施例的水质检测系统结构示意图，本发明的水质检测系统包括采样机构10、与所述采样机构10连接的过滤机构20、以及对过滤后的水质样品进行检测的检测机构30，所述采样机构10包括采样管和位于所述采样管上的采样泵11，所述采样管包括依次连通的进水管12、固定管13和放水管14，所述进水管12竖直设置且进水管的采样口在升降机构的作用下上下移动，所述放水管14的末端与一中转瓶40连通，所述中转瓶40在转动机构50的作用下将采样机构采样的水质样品倒入到所述过滤机构20中；所述过滤机构20包括过滤管21、与所述过滤管21连接的预过滤器22、与所述预过滤器22连接的水泵23、与所述水泵23连接的过滤器24，所述过滤器24的出水口通过回流管25与预过滤器22相连通，所述回流管25上设有出水管26，所述出水管26与所述检测机构30中的样品瓶60相连通，采样机构10取得的水质样品通过过滤机构20过滤后再进入到检测机构30中进行检测。

本发明中的检测机构30包括光源31、滤光片32、分束片33、调制盘34、光电探测器35、放大器和信号处理模块，所述光源31发出的光经过所述滤光片32后形成单色光，该单色光经过分束片33被分成测量光和参考光，所述测量光经过所述调制盘34后，再经过样品瓶60后被第一反射镜61反射到所述光电探测器35上；所述参考光依次经过第二反射镜62、调制盘34和第三反射镜63后也反射到所述光电探测器35上，所述光电探测器35对所述测量光和参考光的数据进行采集，然后采集到的数据经过所述放大器进行放大，再经过所述信号处理模块进行处理得出水质样品的吸光度，通过水质样品的吸光度即可反应出水质样品中的有机物浓度，进而得出水体的污染情况。

具体地，本发明的转动机构50包括两个相对设置的环形导轨51、位于所述两个环形导轨51之间的导杆，所述导杆穿设所述中转瓶40的上端，导杆与中转瓶40转动连接，中转瓶40可绕该导杆翻转，所述导杆两端设有可在所述两个环形导轨51上滑动的滑块52，所述滑块52由驱动机构驱动在环形导轨51上滑动，优选地，如图2所示，所述驱动机构包括驱动气缸53、与所述驱动气缸53的伸缩杆的端部铰接有连杆54，所述连杆54的另一端与所述滑块52铰接，通过驱动气缸53带动伸缩杆来回移动，通过伸缩杆带动连杆54转动，推动滑块52在环形导轨51上滑动，最终带动导杆沿着环形导轨51运动，而导杆上的中转瓶40也跟着运动，以将采样机构10取样的水质样品移动到过滤机构20中。

为了便于将中转瓶40内的水质样品导入过滤机构20中，在所述过滤管21的顶部位置设有将所述中转瓶40翻转的锲形块41，所述锲形块41的斜面正对所述中转瓶40的行进方向，通过锲形块41将中转瓶40中水质样品导入到过滤机构20的过滤管21中，进而通过过滤机构20对样品进行过滤。另外，所述过滤管21的顶部设有一锥形漏斗42，防止中转瓶40在翻转的过程中将水质样品洒落。

如图3所示，本发明的过滤管21内部设有呈圆平面形的由铁丝制成的前过滤网211和后过滤网212，所述前过滤网211和后过滤网212的中心之间连接有电磁铁213，电磁铁213与一控制器电连接，通过控制器增大流过电磁铁213的励磁电流量，使前过滤网211和后过滤网212的铁丝被磁化，铁丝之间相互吸引而向过滤网中间挤紧，以使前过滤网211和后过滤网212的网孔缩小，同样，减小流过电磁铁213的励磁电流量，使前过滤网211和后过滤网212的网孔放大，通过电磁铁213改变前过滤网211和后过滤网212的网孔大小，以有针对性的对流过过滤管21的水质样品进行过滤，过滤管21主要过滤掉水质样品中的固体颗粒。

如图1所示，所述过滤管21、回流管25和出水管26上分别设有第一开关阀27、第二开关阀28和第三开关阀29，在过滤时，水泵23开启运行，而第二开关阀28处于关闭状态，水质样品通过所述过滤管21流入到预过滤器22，先经预过滤器22净化，再经水泵23增压后经过过滤器24再次净化，从出水管26流出的是净化过的不浑浊的水；当净化达不到要求时，打开第二开关阀28，而关闭第一开关阀27和第三开关阀29，从过滤器24出来的水质样品通过回流管25再流回预过滤器22中，再次循环，对水质样品再次净化，以消除水质样品中的浑浊度，便于检测机构30更准确的得出水质样品的吸光度。

优选地，所述调制盘34呈圆形状并由一电机36驱动进行偏心旋转，所述调制盘34的偏心点位于所述分束片33和第二反射镜62之间竖直距离的中心，电机36带动调制盘34转动，会遮挡测量光或参考光，保证达到所述光电探测器35的测量光和参考光不是同一时间，从而可以在不同时间接受两路的光强，对这两路光强分别进行数据采集，然后采用相应的算法进行计算，得出数值，通过测量光和参考光强度的比值，得到水质样品的吸光度。

上述实施例揭示的水质检测系统首先采用采样机构10对待检测水体进行采样，先将采样的水质样品放入中转瓶40中，中转瓶40在转动机构50的作用下将倒入到过滤管21中，通过过滤管21中的前过滤网211和后过滤网212对水质样品中的固体颗粒进行过滤，然后通过预过滤器22和过滤器24进行净化，得到不浑浊的水体，消除水中的浑浊度对检测机构30得出的检测结果的影响，提高系统的可靠性和准确性；最后检测机构30采用光源31、滤光片32、分束片33、调制盘34、光电探测器35、放大器和信号处理模块，将单色光分成测量光和参考光，并经过调制盘34使达到所述光电探测器35的测量光和参考光不是同一时间，从而可以在不同时间接受两路的光强，对这两路光强分别进行数据采集，通过测量光和参考光强度的比值，得到吸光度，通过水质样品的吸光度即可反应出水质样品中的有机物浓度，进而得出水体的污染情况。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，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变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种水质检测系统，其特征在于：包括采样机构（10）、过滤机构（20）、设置在采样机构（10）与过滤机构（20）之间的转动机构（50）、以及对过滤后的水质样品进行检测的检测机构（30）；

所述采样机构（10）包括采样管和位于所述采样管上的采样泵（11），所述采样管包括依次连通的进水管（12）、固定管（13）和放水管（14），所述进水管（12）竖直设置且进水管（12）的采样口在升降机构的作用下上下移动，所述放水管（14）的末端与一中转瓶（40）连通，所述中转瓶（40）在转动机构（50）的作用下将采样机构（10）采样的水质样品倒入到所述过滤机构（20）中；

所述过滤机构（20）包括过滤管（21）、与所述过滤管（21）连接的预过滤器（22）、与所述预过滤器（22）连接的水泵（23）、与所述水泵（23）连接的过滤器（24），所述过滤器（24）的出水口通过回流管（25）与预过滤器（22）相连通，所述回流管（25）上设有出水管（26）；所述过滤管（21）内部设有呈圆平面形的由铁丝制成的前过滤网（211）和后过滤网（212），所述前过滤网（211）和后过滤网（212）的中心之间连接有电磁铁（213），电磁铁（213）与一控制器电连接；所述过滤管（21）、回流管（25）和出水管（26）上分别设有第一开关阀（27）、第二开关阀（28）和第三开关阀（29）；

所述转动机构（50）包括两个相对设置的环形导轨（51）、位于所述两个环形导轨（51）之间的导杆，所述导杆穿设所述中转瓶（40）的上端，所述导杆与中转瓶（40）转动连接，所述导杆两端设有可在所述两个环形导轨（51）上滑动的滑块（52），所述滑块（52）由驱动机构驱动在环形导轨（51）上滑动；所述驱动机构包括驱动气缸（53），在驱动气缸（53）的伸缩杆的端部铰接有连杆（54），所述连杆（54）的另一端与所述滑块（52）铰接；在所述过滤管（21）的顶部位置设有将所述中转瓶（40）翻转的锲形块（41），所述锲形块（41）的斜面正对所述中转瓶（40）的行进方向；

所述检测机构（30）包括光源（31）、滤光片（32）、分束片（33）、调制盘（34）、光电探测器（35）、样品瓶（60）、放大器和信号处理模块，所述样品瓶（60）与过滤机构（20）中的出水管（26）相连通，所述光源（31）发出的光经过所述滤光片（32）后形成单色光，该单色光经过分束片（33）被分解成测量光和参考光，所述测量光经过所述调制盘（34）后，再经过样品瓶（60）后被第一反射镜（61）反射到所述光电探测器（35）上；所述参考光依次经过第二反射镜（62）、调制盘（34）和第三反射镜（63）后也反射到所述光电探测器（35）上，所述光电探测器（35）对所述测量光和参考光的数据进行采集，然后采集到的数据经过所述放大器进行放大，再经过所述信号处理模块进行处理得出水质样品的吸光度。

2.如权利要求1所述的水质检测系统，其特征在于：所述过滤管（21）的顶部设有一锥形漏斗（42）。

3.如权利要求1所述的水质检测系统，其特征在于：所述调制盘（34）呈圆形状并由一电机（36）驱动进行偏心旋转，所述调制盘（34）的偏心点位于所述分束片（33）和第二反射镜（62）之间竖直距离的中心。