CN106645621A - 一种基于生物特性的水质监测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于生物特性的监测设备，其目的是为了提供一种可靠性高、可实际产业化运用的基于生物特性的水质监测设备。本发明基于生物特性的水质监测设备包括水温传感器、水位传感器、增氧装置、加热器及与上述部件通讯的中央控制器，可监测各部件的工作状态，及时发出故障指令，有效避免了现有监测设备存在的频繁误告警问题，同时保证了设备处于良好的运行状态，使用寿命长，可靠性高。

Description

一种基于生物特性的水质监测设备

技术领域

本发明涉及水质监测设备领域，特别是涉及一种利用生物特性来监测水质进而根据水质的变化发出警报的监测设备。

背景技术

河水、湖水、泉水以及地下水均容易混入有毒物质，有毒物质是多氯联苯等的有机氯系化合物、汞、镉、铅、锌、六价铬等有害重金属、二噁英、氰酸钾和农药等，还有未知的毒物和复合的有毒物质，鱼类对其中的绝大部分都有反应，这与使用试剂的化学分析法相比，成本低、反应结果也快，能够连续检查水样。现在，利用鱼类对有毒物质的反应而监测水质已被实用化，即设置一监视水槽，在监视水槽中饲养鱼类，并对监视水槽连续供水，通过观察鱼类的反应来判断水质的好坏。例如，对于急性毒物的氰系氰化钾，鱼类的呼吸器官受到损伤而浮到水面呼吸空气；在农药杀虫剂情况下，杀螟松等使神经系统器官受到损伤而在水里乱窜和死亡沉底等。这些行为都是鱼类在有毒物质浓度高的情况下身体被毒性损伤而造成的行为。至于被稀释的弱毒性，鱼类没有表现出异常行为，利用鱼类的生物监测法比使用试剂的化学分析法差。

现有技术中存在采用生物监测法的水质监测装置，但在实际运行过程中存在误告警情况多发、机器部件损坏快、使用寿命短等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性高、可实际运用于产业的能够检测出被稀释的低浓度毒性的基于生物特性的水质监测设备。

本发明所述的一种基于生物特性的水质监测设备，包括主水槽，所述主水槽由供水机构连续供应水样，用来集群饲养小型鱼类，所述主水槽的外部设有拍摄所述主水槽内的小型鱼类活动的图像捕捉系统，所述图像捕捉系统与图像处理设备连接，所述图像处理设备从图像捕捉系统所拍摄的影像中通过图像处理检测小型鱼类的聚群状态，所述图像处理设备与运行显示面板连接，所述主水槽内设有增氧装置，所述供水机构内设置有加热器，所述主水槽与采样水保管容器连接，所述采样水保管容器设置在一漏水台内，所述漏水台内设有漏水感应器。

本发明基于生物特性的水质监测设备，还包括中央控制器。

本发明基于生物特性的水质监测设备，还包括水温传感器，水温传感器与中央控制器通讯。

本发明基于生物特性的水质监测设备，还包括水位传感器，水位传感器与中央控制器通讯，低水位时由中央控制器给所述加热器断电。

本发明基于生物特性的水质监测设备，所述供水机构包括盛水槽、温控水槽，其中温控水槽中包括加热器和水泵，所述水泵与中央控制器相连，水泵不运行时，由中央控制器发出故障信号。

本发明基于生物特性的水质监测设备，所述加热器与中央控制器相连，加热器通电但不运行时，由中央控制器发出故障信号。

本发明基于生物特性的水质监测设备，所述增氧装置与中央控制器相连，增氧装置不运行时，由中央控制器发出故障信号。

本发明基于生物特性的水质监测设备，所述图像捕捉系统为CCD摄像机，所述中央控制器为PLC，所述小型鱼类为绯青鳉。

本发明基于生物特性的水质监测设备，所述主水槽的上方还设有自动喂料装置，所述自动喂料装置与交流电源连接。

本发明基于生物特性的水质监测设备，所述主水槽为透明材料制成，所述图像捕捉系统设置在主水槽的下方。

本发明有益的技术效果：

(1)本发明基于生物特性的水质监测设备利用绯青鳉等小型鱼类具有防止被大型鱼类捕食的捕食防御本能和在感到危险时聚群的生态本能，借助设在主水槽外的图像捕捉系统拍摄主水槽内的小型鱼类的活动，通过图像处理设备检测小型鱼类的聚群状态，由此检测是否有低浓度有毒物质混入水样，检测灵敏度高。

(2)本发明所述设备包括水温传感器、水位传感器、增氧装置、加热器及与上述部件通讯的中央控制器，通过上述部件的协同作用，监测各部件的工作状态，及时发出故障指令，有效避免了现有监测设备存在的频繁误告警问题，同时保证了设备处于良好的运行状态，使用寿命长，可靠性高。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明基于生物特性的水质监测设备中的主水槽的结构示意图；

图2为本发明基于生物特性的水质监测设备的一种优选实施例的整体示意图。

具体实施方式

如图1所示，并结合图2所示，本实施例中的基于生物特性的水质监测设备包括水槽1和PLC控制器，水槽1具体包括盛水槽2、温控水槽3和主水槽4。原水被供应到盛水槽2中，之后又从盛水槽2流入温控水槽3内。

其中，所述主水槽由供水机构连续供应水样，供水机构包括盛水槽、温控水槽，用来集群饲养绯青鳉小型鱼类，所述主水槽的外部设有拍摄所述主水槽内的小型鱼类活动的摄像机11，所述摄像机11与图像处理设备和监视屏17连接，所述图像处理设备从摄像机11所拍摄的影像中通过图像处理检测小型鱼类的聚群状态，并由此检测水样中的低浓度有毒物质，所述图像处理设备与运行显示面板13连接，所述主水槽内设有增氧装置20，所述主水槽与采样水保管容器14连接，所述采样水保管容器设置在一漏水台16内，所述漏水台内设有漏水感应器15。

其中，温控水槽3内安装有水泵5、水位传感器21和加热器19，水泵5的出水口位于主水槽4内且紧靠主水槽4槽壁，水泵5能够将原水从温控水槽3内泵入主水槽4。水位传感器与PLC通讯，低水位时所述水位传感器通过PLC给所述加热器断电，这有效地防止了加热器干烧造成损坏。

其中，增氧装置20与PLC相连，增氧装置不运行时，由中央控制器发出故障信号。这样设置的必要性在于，小型鱼群会消耗大量氧气，如果因增氧装置不运行导致水样中氧气不足，会对绯青鳉的活跃度产生影响，易出现误告警状况。

其中，水泵5与PLC相连，水泵不运行时，由中央控制器发出故障信号，防止误告警。这样设置的必要性在于，水泵不运行时，主水槽4内的水样不再回流，这会产生如下的问题：一方面是产生的鱼卵、多余的鱼饵等杂质不能被水流搅动，发生沉底，不能通过主水槽4底部的排水口排出，影响监测结果；另一方面，即便水质出现问题，导致绯青鳉死亡，死亡后的绯青鳉也仅是漂浮在水中，不能被回流水带动挂在捕网上，进而不能形成告警所需的图像，导致监测装置失效。

所述加热器19与PLC相连，加热器通电但出现故障不运行时，由中央控制器发出故障信号，防止误告警。这样设置的必要性在于，用于生物监测的不同的小型鱼类具有不同的适温范围，例如，绯青鳉适温范围为24℃-26℃，如果温度较低，则绯青鳉的活跃度降低，易产生聚群的假象，产生误告警；而温度较高也不适宜绯青鳉生存。所以有必要设置加热器，在温度低于适温值时，由中央控制器给加热器通电，进行增温；到达适温值时，由中央控制器给加热器断电，不再增温；使水样的温度始终处于绯青鳉的适宜生存的温度范围内。

其中，主水槽4呈四角形，除安装水泵5一角之外的三个角上均安装有挡板6，每个挡板6呈背向主水槽4中心弯曲，这样原水在主水槽4内形成回流，不会滞留在主水槽4的四个角落处，防止水质腐败对绯青鳉造成影响。主水槽4内还设置有水温传感器18，水温传感器用来监测水样的温度并与PLC通讯，由PLC控制所述加热器19通断电。另外，水温传感器测得的水温值同时进行数据显示，且水温数据被存储记录。

主水槽4的底部中心设有排水口，所述排水口上固定设有排水管7，排水管7的上端设有沿水平方向的排水孔8，排水管7上连接有捕网9，捕网9的另一端连接在主水槽4的槽壁上。

捕网9上的网孔能够使绯青鳉自由通过，当原水中含有有毒物和有害物质时，绯青鳉被水中所含的毒性侵害，被主水槽4内的回流水样冲漂，在回流水压作用下在挂于捕网9的状态下被捕获。

主水槽4中的绯青鳉群的饵料通过自动喂料装置10自动投放，自动喂料装置10与交流电源连接，不用电池，为了安装方便，自动喂料装置10可直接与水质监测设备上的电路连接。

本实施例中，为了增强拍摄效果，在主水槽4的下方设置一小型荧光灯12，且24小时点亮，能够抑制主水槽4内的藻类生成。

作为另一优选的实施例，为了防止摄像机受潮，所述主水槽为透明材料制成，图像捕捉系统更佳地设置在主水槽4的下方。

本发明基于生物特性的水质监测设备利用绯青鳉等小型鱼类具有防止被大型鱼类捕食的捕食防御本能和在感到危险时聚群的生态本能，借助设在主水槽外的图像捕捉系统拍摄主水槽内的小型鱼类的活动，通过图像处理设备检测小型鱼类的聚群状态，由此检测低浓度有毒物质混入水样。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于生物特性的水质监测设备，包括主水槽，所述主水槽由供水机构连续供应水样，用来集群饲养小型鱼类，其特征在于：所述主水槽的外部设有拍摄所述主水槽内的小型鱼类活动的图像捕捉系统，所述图像捕捉系统与图像处理设备连接，所述图像处理设备从图像捕捉系统所拍摄的影像中通过图像处理检测小型鱼类的聚群状态，所述图像处理设备与运行显示面板连接，所述主水槽内设有增氧装置，所述供水机构内设置有加热器，所述主水槽与采样水保管容器连接，所述采样水保管容器设置在一漏水台内，所述漏水台内设有漏水感应器。

2.根据权利要求1所述的基于生物特性的水质监测设备，其特征在于：该水质监测设备还包括中央控制器。

3.根据权利要求2所述的基于生物特性的水质监测设备，其特征在于：该水质监测设备还包括水温传感器，水温传感器与中央控制器通讯。

4.根据权利要求3所述的基于生物特性的水质监测设备，其特征在于：该水质监测设备还包括水位传感器，水位传感器与中央控制器通讯，低水位时由中央控制器给所述加热器断电。

5.根据权利要求4所述的基于生物特性的水质监测设备，其特征在于：所述供水机构包括盛水槽、温控水槽，其中温控水槽中包括加热器和水泵，所述水泵与中央控制器相连，水泵不运行时，由中央控制器发出故障信号。

6.根据权利要求5所述的基于生物特性的水质监测设备，其特征在于：所述加热器与中央控制器相连，加热器通电但不运行时，由中央控制器发出故障信号。

7.根据权利要求2-6之任一项所述的基于生物特性的水质监测设备，其特征在于：所述增氧装置与中央控制器相连，增氧装置不运行时，由中央控制器发出故障信号。

8.根据权利要求2-6之任一项所述的基于生物特性的水质监测设备，其特征在于：所述图像捕捉系统为CCD摄像机，所述中央控制器为PLC，所述小型鱼类为绯青鳉。

9.根据权利要求1-6之任一项所述的基于生物特性的水质监测设备，其特征在于：所述主水槽的上方还设有自动喂料装置，所述自动喂料装置与交流电源连接。

10.根据权利要求1-6之任一项所述的基于生物特性的水质监测设备，其特征在于：所述主水槽为透明材料制成，所述图像捕捉系统设置在主水槽的下方。