CN107340368A - 一种自来水水质监测记录装置及其监测方法 - Google Patents

一种自来水水质监测记录装置及其监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自来水水质监测记录装置及其监测方法，涉及一种自来水水质监测记录装置。它包括样品管，设置在样品管内的组合传感器单元以及压力传感器，样品管上的电动阀门开关以及通气管，内部设置有数据存储单元以及数据传输单元的多参数水质监测仪，数据读取器以及计算机终端或者移动终端等组成部分。本发明装置安装简单快速，小巧灵活、易于移动，全自动化操作、在线监测、离线存储。监测得到的水质信息可长时间储存在设备中，当监测任务完成后，可以通过计算机终端或者移动终端调取设备中存储的监测数据。此外，联合使用多台本发明装置可为建立或者校核管网水质模型提供优良水质信息。

Description

一种自来水水质监测记录装置及其监测方法
技术领域
本发明涉及一种自来水水质监测记录装置，特别涉及一种自来水水质监测记录装置及其监测方法。
背景技术
近年来随着城市管网输水负荷逐渐增大，供水管网中的一些旧管段腐蚀日益严重，导致管网水质的不断恶化。居民能够通过水龙头流出的自来水的色、嗅、味来判断自来水是否被污染，当居民发现自来水出现异常时，供水部门需要对水质进行监测，来判断自来水是否被污染。目前，应用较为广泛的管网水质测定方法是在管网重要节点设置水质监测仪，通过GPRS无线通讯将监测仪采集到的水质信息反馈到服务器终端，以此分析管网水的水质情况。这种方法可以实现水质的在线实时监测，但由于GPRS通讯方式成本较高，不易在短时间内完成相关配套设施的布设，而且这种传统的水质监测装置一次性安装，难以移动，所以此类传统的水质监测仪存在明显的缺陷：灵活性不足，不能依据管网实际水质状况变动监测位置，投资高。
对供水安全保障工作，我国有关部门提出的要求越来越高,采用计算机技术对供水管网进行仿真模拟，成为保障供水安全性的一种重要手段。对城市供水管网建立水质模型，提高供水管网的信息化管理水平，将是供水企业未来技术建设的趋势和方向。建立管网水质数学模型或者校核现有的管网水质模型，需要的是水质监测设备提供在连续时间段内，各个水质监测点在同一时刻的水质信息。现有的水质监测设备在这一方面尚存在不足：手持式(便携式)水质监测仪由于需要人工在场进行安装、测试，导致各测试点的水质监测仪之间的测试时间的不同时、不连续，无法保证水质数据的同时性。而安装在管网重要节点的水质监测仪虽然有统一的中央控制系统，能保证数据的一致性，但是其安装复杂，一旦安装后基本不能改变位置，受经费和维护限制，数量有限，所以其所能提供的水质信息有限，无法满足水质模型校核要求。
综上，发明具有以下功能的自来水水质监测记录装置及其监测方法很有必要：①当被报告管网某处自来水出现被污染的可能性时，能迅速携带自来水水质监测记录装置到达目的地，快速安装并开始监测记录水质信息。②建立或者校核管网水质模型时，需要能够提供优良水质信息的自来水水质监测记录装置。水质信息的优良性包括：测试时间的同时性、持续性、周期性，测试地点的代表性，测试数据的准确性。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统水质监测仪的缺点：固定在管网重要节点的水质监测仪，前期需要布设大量配套设施，安装成本高，速度慢，一次性安装，难以移动，灵活性不足，由于受经费和维护限制，水质监测数量有限，所能提供的水质信息有限，无法满足水质模型校核要求；手持式(便携式)水质监测仪虽然不需要布设大量配套设施，但是其监测过程多数依赖人工控制，导致所测得到水质信息无法保证数据的同时性与连续性，影响了对数据的进一步建模分析。
本发明要提供一种安装简单快速，易于携带，小巧灵活，全自动化操作、在线监测、离线存储的自来水水质监测记录装置及其监测方法，具有以下功能：①当被报告管网某处自来水出现被污染的可能性时，能迅速携带自来水水质监测记录装置到达目的地，快速安装并开始监测记录水质信息。在监测过程中，监测得到的水质信息储存在设备中。当监测任务完成后，可以通过计算机终端或者移动终端读取监测数据，以备后用。②需要建立或者校核管网水质模型时，在多个管网节点安装布置该自来水水质监测记录装置，设置好各台自来水水质监测记录装置的监测任务，各台自来水水质监测记录装置即可长时间持续自动运行，无需人员在场干预，即可得到优良的水质信息，以备后续建模使用。
本发明所述的自来水水质监测记录装置，它包括样品管、组合传感器单元、压力传感器、多参数水质监测仪、数据读取器、计算机终端或者移动终端等；组合传感器单元和压力传感器单元设置在样品管内，组合传感器单元的监测信号输出端与多参数水质监测仪的监测信号输入端连接；所述多参数水质监测仪上设置LED显示屏，多参数水质监测仪的监测数据显示信号输出端与LED显示屏的监测数据显示信号输入端连接。
所述多参数水质监测仪还包括数据存储单元，多参数水质监测仪的监测数据存储信号输入输出端与数据存储单元的监测数据存储信号输入输出端连接。
所述多参数水质监测仪还包括数据传输单元，多参数水质监测仪的数据传输单元将数据存储单元内存储的数据通过数据读取器发送给计算机终端或者移动终端
所述组合传感器单元为pH值分析传感器、温度分析传感器、浊度分析传感器、电导率分析传感器或余氯分析传感器中的任意一种或任意几种的组合。
所述压力传感器设置在样品管底部。
所述样品管的顶部和底部设有电动阀门开关，电动阀门开关的控制信号输入端与多参数水质监测仪的控制信号输出端连接。
所述样品管的顶部连接有通气管。
所述计算机终端或者移动终端可以通过USB数据线或者无线蓝牙与多参数水质监测仪连接；所述计算机终端或者移动终端内置程序，程序的功能包括在监测开始前设定多参数水质监测仪的监测任务。当欲现场调取历史数据进行查看时，可以用上述方式连接多参数水质记录仪，打开计算机终端或者移动终端的程序对历史数据进行调取，当历史数据全部调出后可以将历史数据存储于电脑上进行曲线分析。当然，也可以不在现场调取数据，而将所述的自来水水质监测记录装置携带出现场进行操作。
所述的自来水水质监测记录装置包括电源供给单元，所述电源供给单元包括大容量电池、充电单元以及与外接电源相适配的电源接口，当所述电源接口连接外接电源时，所述充电单元在检测到所述电池的电量低于预设阈值，通过所述电源接口向所述电池充电。
所述多参数水质监测仪还包括语音播报装置，多参数水质监测仪的工作信号输出端与语音播报装置的信号输入端连接。
上述自来水水质监测记录装置的监测方法，它包括如下步骤：
步骤一：将计算机终端或者移动终端通过USB数据线或者无线蓝牙与多参数水质监测仪连接成功后，运行计算机终端或者移动终端的内置程序，清空历史数据，设定多参数水质监测仪的监测任务，包括：采集所需水质参数信息、采样的起始时间、终止时间和采样频率，转入步骤二。
步骤二：将样品管固定于流动的自来水水流中，样品管的通气管连通空气。转入步骤三。
步骤三：当达到采样起始时间时，自来水水质监测记录装置开始工作，并通过语音播报系统播报：“设备开始工作”。转入步骤四。
步骤四：多参数水质检测仪发出信号，控制样品管顶部的电动阀门自动打开，自来水流入。转入步骤五。
步骤五：当样品管充满自来水样品时，样品管底部的压力传感器传递信号给多参数水质监测仪，多参数水质检测仪发送信号，控制样品管顶部的电动阀门自动关闭。转入步骤六。
步骤六：多参数水质监测仪根据样品管内采集的水样进行监测得出数据并判断是否处于正常范围内。若所测得到的水质监测数据在正常范围内，则在LED显示屏显示出当前水质信息和“正常”字样，若所测得到的水质监测数据不在正常范围内，则在LED显示屏显示出当前水质信息和“异常”字样。转入步骤七。
步骤七：将监测得到的水质信息存储在数据存储单元。待监测任务完成后，打开计算机终端或者移动终端的程序对历史数据进行调取。若现场立刻想要了解水质信息，也可以在监测过程中通过计算机终端或者移动终端里的程序立即调取所测的数据。转入步骤八。
步骤八：判断该单次监测任务是否采集到所有需要的水质参数信息，若是，则控制样品管底部的电动阀门开关打开，进行排水。转入步骤九。
步骤九:当样品管排空自来水样品时，样品管底部的压力传感器传递信号给多参数水质监测仪，多参数水质检测仪发出信号，控制样品管底部的电动阀门自动关闭。转入步骤十。
步骤十：判断所有监测任务是否完成，若是，则通过语音播报系统播报：“工作已完成”，设备停止工作，转入步骤十一。若否，则转入步骤四。
步骤十一：所有监测任务完成后，所述计算机终端或者移动终端可以通过USB数据线或者无线蓝牙与多参数水质监测仪连接，打开计算机终端或者移动终端的程序对历史数据进行调取，当历史数据全部调出后可以将历史数据存储于电脑上进行曲线分析。当然，也可以不在现场调取数据，而将所述的自来水水质监测记录装置携带出现场进行操作。
若为了建立或者校核管网水质模型，则需要在管网多个节点布置多个自来水水质监测记录装置，提前给各台自来水水质监测记录装置设置好一致的监测任务，包括采集相同的水质参数信息、相同的采样起始时间、终止时间和采样频率。如此，便可得到优良的水质信息，以备后续建模使用。
本发明的优点在于：
(1)本发明采用有线的方式通讯，无需像传统的水质监测方法一样需要布设前期通讯设备。
(2)本发明所述的自来水水质监测记录装置体积小巧，操作简便，便于携带，易于移动，灵活性强。当自来水存在突发性污染的可能性时，可快速携带本发明所述的自来水水质监测记录装置到达现场，即安即测，符合自来水水质短时间内快速检测的需要。
(3)多参数水质监测仪的内部自带数据存储单元，存储备份大容量的数据。在监测完成之后任意时间，可以通过数据读取器将存储的数据传输至计算机终端，此操作可以多次重复进行，直至数据存储单元内存储的数据被删除。
(4)本发明所述的自来水水质监测记录装置不仅可以与计算机终端连接，还可以与移动终端(包括但不仅限于智能手机)连接。
(5)本发明所述的自来水水质监测记录装置可以实现监测全自动化。只需要通过计算机终端或者移动终端在多参数水质监测仪使用前通过数据读取器预先对其需要测量的水质参数进行设置，并设置水质监测仪的采样起始、终止时间以及采样时间间隔。
(6)通过对计算机终端或者移动终端的程序进行相应的统一的预先设置，可以控制多台自来水水质监测记录装置执行统一的监测任务，保证监测水质数值信息在时间上的一致性。
(7)本发明所述的自来水水质监测记录装置对于建立或者校核管网水质模型具有重要的作用。
(8)本发明所采用有线通讯，成本低，能耗低，能有效延长自来水水质监测记录装置电池的使用寿命。
(9)本发明所述的自来水水质监测记录装置的样品管采用电动阀门开关，由多参数水质监测仪发出信号并控制。
(10)多参数水质监测仪的LED显示屏与以往设备相比可以实时显示每次水样采集后的水质参数信息，同时判断监测得出数据并判断是否处于正常范围内并将判断结果显示出来。
(11)本发明所述的自来水水质监测记录装置能够实现多种自来水水质参数的同步分析，包括pH值、温度、浊度、电导率和余氯值等参数。
(12)水质监测仪内置语音播报系统，在设备开始工作和结束工作时进行语音播报，提醒工作人员。
(13)本发明所述的自来水水质监测记录装置的安装与拆卸工作简单快速安全，操作简单易学。
附图说明
图1为本发明所述的自来水水质监测记录装置的配置示意图；
图2为本发明所述的自来水水质监测记录装置与其监测方法的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的自来水水质监测记录装置，它包括样品管1、组合传感器单元2、多参数水质监测仪6、数据读取器8、计算机终端11或者移动终端12等；
组合传感器单元2和压力传感器3设置在样品管1内，组合传感器单元2和压力传感器3的监测信号输出端与多参数水质监测仪6的监测信号输入端连接，多参数水质监测仪6的数据传输单元7将数据存储单元内存储的数据通过数据读取器8发送给计算机终端11或者移动终端12；所述多参数水质监测仪6上设置LED显示屏10，多参数水质监测仪6的监测数据显示信号输出端与LED显示屏10的监测数据显示信号输入端连接。
数据读取器8与计算机终端11或者移动终端12的接口包含RS485接口、USB接口和无线蓝牙接口，用于传输与所述数据读取器8连接的多参数水质监测仪6内的水质数据。
所述的多参数水质监测仪6内置时钟，在LED显示屏10上实时显示当前时间；完成单次监测任务后，LED显示屏10立即显示当前的水质信息以及“正常”或“异常”字样，等待两分钟后，LED显示屏8自动跳转回时钟界面。
本实施方式中，所述的自来水水质监测记录装置包括电源供给单元，所述电源供给单元包括大容量电池、充电单元以及与外接电源相适配的电源接口，当所述电源接口连接外接电源时，所述充电单元在检测到所述电池的电量低于预设阈值，通过所述电源接口向所述电池充电。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的自来水水质监测记录装置的进一步限定，
它还包括电动阀门开关4，电动阀门开关接受多参数水质监测仪6发出的信号，在单次监测任务开始时打开样品管1顶部的阀门，允许自来水流入样品管。在单次监测任务结束时打开样品管1底部的阀门，允许自来水流出样品管。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的自来水水质监测记录装置的进一步限定，
所述的样品管上部设置有通气管5，使样品管与大气连通，保证样品管的自动蓄水和排水顺利完成。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的自来水水质监测记录装置的进一步限定，
所述多参数水质监测仪6还包括语音播报系统，当达到采样起始时间时，自来水水质监测记录装置开始工作，语音播报系统播报：“设备开始工作”提醒工作人员，所有监测任务完成时，语音播报系统播报：“工作已完成”提醒工作人员。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的自来水水质监测记录装置的进一步限定，
所述多参数水质监测仪6还包括数据存储单元和数据传输单元7，多参数水质监测仪6的监测数据存储信号输入输出端与数据存储单元的监测数据存储信号输入输出端连接，保存备份多次监测任务的水质信息。多参数水质监测仪的数据传输单元7将数据存储单元内存储的数据通过数据读取器8发送给计算机终端11或者移动终端12。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一所述的自来水水质监测记录装置的进一步限定，
所述组合传感器单元2为pH值分析传感器、温度分析传感器、浊度分析传感器、电导率分析传感器或余氯分析传感器中的任意一种或任意几种的组合。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的自来水水质监测记录装置的进一步限定，
所述的自来水水质监测记录装置还包括计算机终端11或者移动终端12(包括但不仅限于智能手机)，计算机终端11或者移动终端12通过有线接口或者无线蓝牙的方式与多参数水质监测仪6连接。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式七所述的自来水水质监测记录装置的进一步限定，
所述计算机终端11或者移动终端12内置程序，其功能包括：在监测开始前设定多参数水质监测仪的监测任务；在监测结束后，调取监测数据。
具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式一所述的自来水水质监测记录装置的进一步限定，
所述多参数水质监测仪6内部内置简单的逻辑判断程序，可根据监测得出的水质数据信息判断其是否处于正常范围内，若所测得到的水质监测数据在正常范围内，则在LED显示屏显示出当前水质信息和“正常”字样，若所测得到的水质监测数据不在正常范围内，则在LED显示屏显示出当前水质信息和“异常”字样。
具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式一所述的自来水水质监测记录装置的监测方法的进一步限定，
它包括如下步骤：
步骤一：将计算机终端11或者移动终端12通过USB数据线或者无线蓝牙与多参数水质监测仪6连接成功后，运行计算机终端11或者移动终端12的内置程序，清空历史数据，设定多参数水质监测仪6的监测任务，包括：采集所需水质参数信息、采样的起始时间、终止时间和采样频率，转入步骤二。
步骤二：将样品管1固定于流动的自来水水流中，样品管的通气管5连通空气。转入步骤三。
步骤三：当达到采样起始时间时，自来水水质监测记录装置开始工作，并通过语音播报系统9播报：“设备开始工作”。转入步骤四。
步骤四：多参数水质检测仪6发出信号，控制样品管1顶部的电动阀门4自动打开，自来水流入。转入步骤五。
步骤五：当样品管1充满自来水样品时，样品管底部的压力传感器3传递信号给多参数水质监测仪6，多参数水质检测仪6发送信号，控制样品管1顶部的电动阀门4自动关闭。转入步骤六。
步骤六：多参数水质监测仪6根据样品管1内采集的水样进行监测得出数据并判断是否处于正常范围内。若所测得到的水质监测数据在正常范围内，则在LED显示屏10显示出当前水质信息和“正常”字样，若所测得到的水质监测数据不在正常范围内，则在LED显示屏10显示出当前水质信息和“异常”字样。转入步骤七。
步骤七：将监测得到的水质信息存储在数据存储单元。待监测任务完成后，打开计算机终端11或者移动终端12的程序对历史数据进行调取。若现场立刻想要了解水质信息，也可以在监测过程中通过计算机终端11或者移动终端12里的程序立即调取所测的数据。转入步骤八。
步骤八：判断该单次监测任务是否采集到所有需要的水质参数信息，若是，则控制样品管1底部的电动阀门4开关打开，进行排水。转入步骤九。
步骤九:当样品管1排空自来水样品时，样品管底部的压力传感器3传递信号给多参数水质监测仪6，多参数水质检测仪6发出信号，控制样品管底部的电动阀门4自动关闭。转入步骤十。
步骤十：判断所有监测任务是否完成，若是，则通过语音播报系统9播报：“工作已完成”，设备停止工作，转入步骤十一。若否，则转入步骤四。
步骤十一：所有监测任务完成后，所述计算机终端11或者移动终端12可以通过USB数据线或者无线蓝牙与多参数水质监测仪6连接，打开计算机终端11或者移动终端12的程序对历史数据进行调取，当历史数据全部调出后可以将历史数据存储于电脑上进行曲线分析。当然，也可以不在现场调取数据，而将所述的自来水水质监测记录装置携带出现场进行操作。

Claims (9)

1.自来水水质监测记录装置，其特征在于：它包括样品管(1)、组合传感器单元(2)、压力传感器(3)、多参数水质监测仪(6)、数据读取器(8)、计算机终端(11)或者移动终端(12)等；
组合传感器单元(2)和压力传感器(3)单元设置在样品管(1)内，组合传感器单元(2)和压力传感器(3)的监测信号输出端与多参数水质监测仪(6)的监测信号输入端连接，多参数水质监测仪(6)的数据传输单元(7)将数据存储单元内存储的数据通过数据读取器(8)发送给计算机终端(11)或者移动终端(包括但不仅限于智能手机)(12)；所述多参数水质监测仪(6)上设置LED显示屏(10)，多参数水质监测仪(6)的监测数据显示信号输出端与LED显示屏(10)的监测数据显示信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的自来水水质监测记录装置，其特征在于：
所述多参数水质监测仪(6)还包括数据存储单元，多参数水质监测仪(6)的监测数据存储信号输入输出端与数据存储单元的监测数据存储信号输入输出端连接。
3.根据权利要求1所述的自来水水质监测记录装置，其特征在于：
所述组合传感器单元(2)为pH值分析传感器、温度分析传感器、浊度分析传感器、电导率分析传感器或余氯分析传感器中的任意一种或任意几种的组合。
4.根据权利要求1所述的自来水水质监测记录装置，其特征在于：
所述样品管(1)的顶部和底部设有电动阀门开关(4)，电动阀门开关(4)的控制信号输入端与多参数水质监测仪(6)的控制信号输出端连接。
5.根据权利要求4所述的自来水水质监测记录装置，其特征在于：
本发明所述的样品管(1)底部设置有压力传感器(3)，顶部设置有通气管(5)。
6.根据权利要求1所述的自来水水质监测记录装置，其特征在于：
所述多参数水质监测仪(6)还包括语音播报装置(9)，多参数水质监测仪(6)的工作信号输出端与语音播报装置(9)的信号输入端连接。
7.根据权利要求1所述的自来水水质监测记录装置，其特征在于：
所述的自来水水质监测记录装置还包括电源供给单元，所述电源供给单元包括大容量电池、充电单元以及与外接电源相适配的电源接口，当所述电源接口连接外接电源时，所述充电单元在检测到所述电池的电量低于预设阈值，通过所述电源接口向所述电池充电。
8.根据权利要求1所述的自来水水质监测记录装置，其特征在于：
所述的自来水水质监测记录装置还包括计算机终端(11)或者移动终端(12)，计算机终端(11)或者移动终端(12)通过有线接口或者无线蓝牙的方式与多参数水质监测仪(6)连接；所述计算机终端(11)或者移动终端(12)内置程序，其功能包括：在监测开始前设定多参数水质监测仪的监测任务；在监测结束后，调取监测数据。
9.根据权利要求1所述的自来水水质监测记录装置的监测方法，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤一：将计算机终端(11)或者移动终端(12)通过USB数据线或者无线蓝牙与多参数水质监测仪(6)连接成功后，运行计算机终端(11)或者移动终端(12)的内置程序，清空历史数据，设定多参数水质监测仪(6)的监测任务，包括：采集所需水质参数信息、采样的起始时间、终止时间和采样频率，转入步骤二；
步骤二：将样品管(1)固定于流动的自来水水流中，样品管的通气管(5)连通空气，转入步骤三；
步骤三：当达到采样起始时间时，自来水水质监测记录装置开始工作，并通过语音播报系统(9)播报：“设备开始工作”，转入步骤四；
步骤四：多参数水质检测仪(6)发出信号，控制样品管(1)顶部的电动阀门(4)自动打开，自来水流入，转入步骤五；
步骤五：当样品管1充满自来水样品时，样品管底部的压力传感器(3)传递信号给多参数水质监测仪(6)，多参数水质检测仪(6)发送信号，控制样品管(1)顶部的电动阀门(4)自动关闭，转入步骤六；
步骤六：多参数水质监测仪(6)根据样品管(1)内采集的水样进行监测得出数据并判断是否处于正常范围内，若所测得到的水质监测数据在正常范围内，则在LED显示屏(10)显示出当前水质信息和“正常”字样，若所测得到的水质监测数据不在正常范围内，则在LED显示屏(10)显示出当前水质信息和“异常”字样，转入步骤七；
步骤七：将监测得到的水质信息存储在数据存储单元，待监测任务完成后，打开计算机终端(11)或者移动终端(12)的程序对历史数据进行调取；若现场立刻想要了解水质信息，也可以在监测过程中通过计算机终端(11)或者移动终端(12)里的程序立即调取所测的数据，转入步骤八；
步骤八：判断该单次监测任务是否采集到所有需要的水质参数信息，若是，则控制样品管(1)底部的电动阀门(4)开关打开，进行排水，转入步骤九；
步骤九:当样品管(1)排空自来水样品时，样品管底部的压力传感器(3)传递信号给多参数水质监测仪(6)，多参数水质检测仪(6)发出信号，控制样品管底部的电动阀门(4)自动关闭，转入步骤十；
步骤十：判断所有监测任务是否完成，若是，则通过语音播报系统(9)播报：“工作已完成”，设备停止工作，转入步骤十一；若否，则转入步骤四。
步骤十一：所有监测任务完成后，所述计算机终端(11)或者移动终端(12)可以通过USB数据线或者无线蓝牙与多参数水质监测仪(6)连接，打开计算机终端(11)或者移动终端(12)的程序对历史数据进行调取，当历史数据全部调出后可以将历史数据存储于电脑上进行曲线分析；也可以不在现场调取数据，而将所述的自来水水质监测记录装置携带出现场进行操作。
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