CN107741590B - 一种分布式水质监测系统及检测方法 - Google Patents

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Abstract

针对现有水质监测的不足，本发明提供一种分布式水质监测系统及检测方法，所述分布式水质监测系统，其特征在于，包括5台以上的激光检测监测仪、1台无线信号转接仪和1台远程工控机；其中，激光检测监测仪与无线信号转接仪之间无线双向通信，无线信号转接仪与远程工控机之间有线双向通信。所述的检测方法，包括5个步骤。有益的技术效果：本发明将TDLAS技术成功应用到水下，实现低成本、多监控点、连续线性的持续监测，无需人员值守，特别适合水文、水质监测的长期性、连续性、突变性的特点，将有可能对现有的水质环境检测、监测起到积极的作用。

Description

一种分布式水质监测系统及检测方法
技术领域
本发明属于检测技术领域，尤其涉及基于TDLAS技术的分布式、连续激光检测技术，具体为一种分布式水质监测系统及检测方法。
背景技术
现有的水质监测，一般都是将水样品用容器打捞上来后带到实验室进行检测，存在时效性差、数据可靠性差的问题：
首先，在实践中，处于不同水层的杂质密度与种类是不相同的，将取样点处的水打捞上来的过程成，存在样品被污染、稀释的风险。
其次，打捞上来的水样品在氧气、日照等因素的影响下，会发生挥发、变质、弥散等问题。
再次，从样本点取样，也存在样本容量偏小，测量、统计容易出现误差的问题，缺少累积形成的归纳分析，即存在以点概面的缺憾。
最后，现有的水质监测是离散的、间断的检测方法。虽然有将设备装载的车辆或船只上，但这样做成本高、耗费的人力物力资源多，不适合连续的检测。
TDLAS技术，是采用激光对待检测介质的无损、实时采样与检测技术。已从早期由军工领域的引入、应用，逐步推广大气环境、井下安全、危险场所监控等技术领域。目前现有在水下采用TDLAS技术的报道与应用。如果能够改进现有水下检测设备进行适当的改进，把TDLAS技术与之结合，将有可能对现有的水质环境检测、监测起到积极的作用。
发明内容
针对现有水质监测的不足，本发明提供一种分布式水质监测系统及检测方法，具体如下：
一种分布式水质监测系统，包括5台以上的激光检测监测仪、1台无线信号转接仪和1台远程工控机。其中，激光检测监测仪与无线信号转接仪之间无线双向通信，无线信号转接仪与远程工控机之间有线双向通信。激光检测监测仪负责监测水质。无线信号转接仪负责激光检测监测仪和远程工控机的通信。远程工控机接受激光检测监测仪反馈的监测数据，并向激光检测监测仪下达控制指令。
进一步说，激光检测监测仪包括设备舱6、左侧浮力舱7、左侧检测舱9和样品储存舱11，其中，设备舱6为密闭的腔室。在设备舱6内设有单片机和电源。单片机与电源相连接。单片机包括无线收发模块。在靠近设备舱6的壳体1处开有数据交互窗口。在数据交互窗口处配有隔水无线天线和压力传感器。单片机与压力传感器相连，单片机通过压力传感器反馈的压力值换算得知本激光检测监测仪的潜水深度。单片机的无线收发模块与隔水无线天线相连。通过隔水无线天线、无线信号转接仪，实现激光检测监测仪与远程工控机之间的双向通信。
左侧浮力舱7为一端开口的圆柱形空腔。在左侧浮力舱7开口处设有前盖板磁控阀12。在左侧浮力舱7内设有丝杠14，丝杠14的一端与左侧浮力舱7闭口端相连，丝杠14的另一端指向左侧浮力舱7的开口端。在丝杠14上活动连接有螺母15。螺母15与左侧浮力舱7内腔的大小相匹配，在螺母15与丝杠14间配有防水电机16。通过防水电机16带动螺母15绕丝杠14转动，即实现螺母15沿着丝杠14长度方向来回移动。
螺母15的初始位置位于丝杠14的中部。防水电机16与设备舱6内的单片机相连接。单片机根据压力传感器检测到的压力值、人工设定的工作参数值，控制左侧浮力舱7开口处的前盖板磁控阀12开启或闭合，控制左侧浮力舱7内防水电机16正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉。
左侧检测舱9为两端开口的圆柱形空腔。左侧检测舱9的两个开口分别与前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13连接。在左侧检测舱9内设有激光发射模块18和激光接收模块19。当本激光检测监测仪沉入水中，且与左侧检测舱9相邻的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13均打开，左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19均工作时，对流入左侧检测舱9内的液体的成分进行进行激光采样。靠近左侧检测舱9的前盖板磁控阀12和后盖板磁控阀13、左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19均与设备舱6内的单片机相连接。
样品储存舱11为两端开口的圆柱形空腔。样品储存舱11的两个开口分别与前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13连接。在样品储存舱11内设有流量计。靠近样品储存舱11的前盖板磁控阀12和后盖板磁控阀13、样品储存舱11内的流量计均与设备舱6内的单片机相连接。
进一步说，激光检测监测仪包括右侧浮力舱8和右侧检测舱10，其中，右侧浮力舱8为一端开口的圆柱形空腔。在右侧浮力舱8开口处设有前盖板磁控阀12。在右侧浮力舱8内设有丝杠14，丝杠14的一端与右侧浮力舱8闭口端相连，丝杠14的另一端指向右侧浮力舱8的开口端。在丝杠14上活动连接有螺母15。螺母15与右侧浮力舱8内腔的大小相匹配，在螺母15与丝杠14间配有防水电机16。通过防水电机16带动螺母15绕丝杠14转动，即实现螺母15沿着丝杠14长度方向来回移动。
螺母15的初始位置位于丝杠14的中部。防水电机16与设备舱6内的单片机相连接。单片机根据压力传感器检测到的压力值、人工设定的工作参数值，控制右侧浮力舱8开口处的前盖板磁控阀12开启或闭合，控制右侧浮力舱8内防水电机16正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉。
右侧检测舱10为两端开口的圆柱形空腔。右侧检测舱10的两个开口分别与前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13连接。在右侧检测舱10内设有激光发射模块18和激光接收模块19。当本激光检测监测仪沉入水中，且与右侧检测舱10相邻的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13均打开，右侧检测舱10内的激光发射模块18和激光接收模块19均工作时，对流入右侧检测舱10内的液体的成分进行进行激光采样。靠近右侧检测舱10的前盖板磁控阀12和后盖板磁控阀13、右侧检测舱10内的激光发射模块18和激光接收模块19均与设备舱6内的单片机相连接。
一种分布式水质监测系统的检测方法，按如下步骤进行：
步骤1：由单片机检测并控制前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13处于关闭的状态，激光发射模块18、激光接收模块19不工作。
步骤2：人工向单片机录入检测工作参数。
步骤3：用绳索将本激光检测监测仪拴好后，投入待检测水域。
步骤4：单片机根据压力传感器检测到的压力值，换算成激光检测监测仪的潜水深度。单片机依据换算得到的潜水深度、人工设定的工作参数值，控制左侧浮力舱7及右侧浮力舱8开口处的前盖板磁控阀12开启或闭合，控制左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内防水电机16正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉至人工设定的工作位置。
步骤4：由单片机驱动与右侧检测舱10相连的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13开启，令周围的液体流入右侧检测舱10中。由单片机驱动右侧检测舱10内的激光发射模块18、激光接收模块19工作，对流入右侧检测舱10中的水体进行检测。
若右侧检测舱10检测结果符合步骤2人工设定的参数要求，则持续进行检测。
单片机按步骤2人工设定的传送周期，驱动左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内的防水电机16带动螺母15旋转，将左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内液体排尽，令本激光检测监测仪上浮至水面，传输该周期内的检测数据。随后再由单片机按步骤2人工设定参数，驱动左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内的防水电机16带动螺母15旋转，令液体流入左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内，令本激光检测监测仪返回工作深度，几许进行监测。
若左侧检测舱9检测结果超出步骤2人工设定的参数范围，则进入步骤5。
步骤5：由单片机命令与右侧检测舱10相连的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13关闭，命令右侧检测舱10内的激光发射模块18、激光接收模块19停止工作。
由单片机驱动与左侧检测舱9相连的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13开启，令周围的液体流入左侧检测舱9中。由单片机驱动左侧检测舱9内的激光发射模块18、激光接收模块19工作，对流入左侧检测舱9中的水体进行检测。
若左侧检测舱9检测结果符合步骤2人工设定的参数要求，则单片机发出指令：
令靠近左侧检测舱9的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13、靠近样品储存舱11的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13关闭，留存样品。
令左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19停止工作。
驱动左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内的防水电机16带动螺母15旋转，将左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内液体排尽，令本激光检测监测仪上浮至水面，并向远程工控机无线报警“系统故障”，等待人工处理。
若左侧检测舱9检测结果超出步骤2人工设定的参数范围求，则单片机发出指令：
令靠近左侧检测舱9的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13、靠近样品储存舱11的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13关闭，留存样品。
令左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19停止工作。
驱动左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内的防水电机16带动螺母15旋转，将左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内液体排尽，令该激光检测监测仪上浮至水面，并向远程工控机无线报警“水质异常”，等待人工处理。
有益的技术效果
本发明具有分布式、连续线性测量的技术优点。各个激光检测监测仪能够潜入人工指定的深度进行测量，并保留监测异常的水样品；本发明还能主动浮出水面，经无线信号转接仪与远程工控机双向通讯，工作范围大、监控点多、工作强度小、维护成本低。
1)本发明具有左侧浮力舱7和右侧浮力舱8，能够把由左侧检测舱9或/和右侧检测舱10检测到的成分异常的水样品，进行抽取和密封保存，不但避免水样品在打捞的过程中被污染、稀释，还能精确地获取需要进一步检测的水样品；
2)本发明直接在水下进行检测，仅把数据结果通过导线传输上来，避免样品在氧气、日照等因素的影响下而发生的变质等问题；
3)本发明是沉在待检测水域实时、连续地取样检测，能够积累长时期间隔内的数据，样本容量大，测量、统计出来的结果误差较小，是累积形成的归纳分析，数据资料的代表性强、可靠性高；
4)本发明是连续的检测。且采用的激光发射模块18、激光接收模块19、单片机和电源均为市场上现有的、成熟的、微小型化的可靠产品，成本低、易维护、耗费的人力物力资源少，适合连续多点的检测。
5)本发明具有左侧检测舱9和右侧检测舱10，交替检测，相互验证，既增强了检测结果的可靠性，也延长了设备的耐用性。
6)本发明的左侧检测舱9和右侧检测舱10配有不同波长、功率的激光发射模块(18)，能够进行多种介质成分的检测。
7)本发明的左侧检测舱9和右侧检测舱10配有盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13，既能够动态地进行实施检测，也可以锁定介质，进行不同激光条件下的检测。
8)本发明的左侧检测舱9和右侧检测舱10配有潜水泵，能够配合盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13对流过的液体进行不同流速的检测，检测的方式丰富。此外，还能够实现“冲洗”，通过产生单一方向的水流，确保左侧检测舱9和右侧检测舱10不会被杂质堵塞或沉积所造成的误判断。
9)本发明采用丝杠14、螺母15和防水电机16实现设备的沉浮，结构简单，稳定性好。
10)本发明将TDLAS技术成功应用到水下，实现低成本、多监控点、连续线性的持续监测，无需人员值守，特别适合水文、水质监测的长期性、连续性、突变性的特点，将有可能对现有的水质环境检测、监测起到积极的作用。
11)本发明通过上浮至水面的方式进行通信，避免现有TDLAS结构设备需要铺设大量的光纤而导致的结构复杂、施工成本高的问题；同时也解决在复杂水域，光纤容易被挂断的问题。
附图说明
图1是图1中激光检测监测仪的结构框图。
图2是图1的立体示意图。
图3是图2的主视图。
图4是图3的A-A剖视图。
图5是图2的后视图。
图6是图2移去后盖板3后的后视图。
图7是图6的B-B剖视图。
图8是激光检测支架17的结构简视图。
图9是图2中壳体1的另一角度立体示意图。
图10是激光检测支架17的立体示意图。
图11是本发明的结构框图。
具体实施方式
现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。
参见图11，一种分布式水质监测系统，包括5台以上的激光检测监测仪、1台无线信号转接仪和1台远程工控机。其中，激光检测监测仪与无线信号转接仪之间无线双向通信，无线信号转接仪与远程工控机之间有线双向通信。激光检测监测仪负责监测水质。无线信号转接仪负责激光检测监测仪和远程工控机的通信。远程工控机接受激光检测监测仪反馈的监测数据，并向激光检测监测仪下达控制指令。
进一步说，激光检测监测仪为采用TDLAS技术的水质成分监测装置。
激光检测监测仪内含无线通讯天线。
参见图1和2，激光检测监测仪包括设备舱6、左侧浮力舱7、左侧检测舱9和样品储存舱11，其中，
参见图1、4、6、7和9，设备舱6为密闭的腔室。在设备舱6内设有单片机和电源。单片机与电源相连接。单片机包括无线收发模块。在靠近设备舱6的壳体1处开有数据交互窗口。在数据交互窗口处配有隔水无线天线和压力传感器。单片机与压力传感器相连，单片机通过压力传感器反馈的压力值换算得知本激光检测监测仪的潜水深度。单片机的无线收发模块与隔水无线天线相连。通过隔水无线天线、无线信号转接仪，实现激光检测监测仪与远程工控机之间的双向通信。
参见图1、4、6和7左侧浮力舱7为一端开口的圆柱形空腔。在左侧浮力舱7开口处设有前盖板磁控阀12。在左侧浮力舱7内设有丝杠14，丝杠14的一端与左侧浮力舱7闭口端相连，丝杠14的另一端指向左侧浮力舱7的开口端。在丝杠14上活动连接有螺母15。螺母15与左侧浮力舱7内腔的大小相匹配，在螺母15与丝杠14间配有防水电机16。通过防水电机16带动螺母15绕丝杠14转动，即实现螺母15沿着丝杠14长度方向来回移动。
螺母15的初始位置位于丝杠14的中部。防水电机16与设备舱6内的单片机相连接。单片机根据压力传感器检测到的压力值、人工设定的工作参数值，控制左侧浮力舱7开口处的前盖板磁控阀12开启或闭合，控制左侧浮力舱7内防水电机16正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉。
参见图1、6和9，左侧检测舱9为两端开口的圆柱形空腔。左侧检测舱9的两个开口分别与前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13连接。在左侧检测舱9内设有激光发射模块18和激光接收模块19。当本激光检测监测仪沉入水中，且与左侧检测舱9相邻的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13均打开，左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19均工作时，对流入左侧检测舱9内的液体的成分进行进行激光采样。靠近左侧检测舱9的前盖板磁控阀12和后盖板磁控阀13、左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19均与设备舱6内的单片机相连接。
参见图1、6和9，样品储存舱11为两端开口的圆柱形空腔。样品储存舱11的两个开口分别与前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13连接。在样品储存舱11内设有流量计。靠近样品储存舱11的前盖板磁控阀12和后盖板磁控阀13、样品储存舱11内的流量计均与设备舱6内的单片机相连接。
参见图1、6和9，进一步说，激光检测监测仪包括右侧浮力舱8和右侧检测舱10，其中，
参见图1、6和9，右侧浮力舱8为一端开口的圆柱形空腔。在右侧浮力舱8开口处设有前盖板磁控阀12。在右侧浮力舱8内设有丝杠14，丝杠14的一端与右侧浮力舱8闭口端相连，丝杠14的另一端指向右侧浮力舱8的开口端。在丝杠14上活动连接有螺母15。螺母15与右侧浮力舱8内腔的大小相匹配，在螺母15与丝杠14间配有防水电机16。通过防水电机16带动螺母15绕丝杠14转动，即实现螺母15沿着丝杠14长度方向来回移动。
参见图1和4，螺母15的初始位置位于丝杠14的中部。防水电机16与设备舱6内的单片机相连接。单片机根据压力传感器检测到的压力值、人工设定的工作参数值，控制右侧浮力舱8开口处的前盖板磁控阀12开启或闭合，控制右侧浮力舱8内防水电机16正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉。
参见图1、6和9，右侧检测舱10为两端开口的圆柱形空腔。右侧检测舱10的两个开口分别与前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13连接。在右侧检测舱10内设有激光发射模块18和激光接收模块19。当本激光检测监测仪沉入水中，且与右侧检测舱10相邻的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13均打开，右侧检测舱10内的激光发射模块18和激光接收模块19均工作时，对流入右侧检测舱10内的液体的成分进行进行激光采样。靠近右侧检测舱10的前盖板磁控阀12和后盖板磁控阀13、右侧检测舱10内的激光发射模块18和激光接收模块19均与设备舱6内的单片机相连接。
进一步说，流量计安装在样品储存舱11内。由于样品储存舱11与左侧检测舱9、右侧检测舱10规格尺寸相同，由流量计检测到的样品储存舱11内液体的流量状态，当靠近样品储存舱11的前盖板磁控阀12和后盖板磁控阀13开启后，周围的液体流入样品储存舱11中，样品储存舱11内液体的流量状态能够模拟出相对准确的左侧检测舱9、右侧检测舱10中的实际状态。而由于左侧检测舱9、右侧检测舱10中需要进行激光扫射，故不能在左侧检测舱9和右侧检测舱10中安装流量计。
参见图1，进一步说，左侧检测舱9开口处的后盖板磁控阀13与潜水泵相连，通过潜水泵提高左侧检测舱9的水流速度。与左侧检测舱9相邻的潜水泵与设备舱6内的单片机、电源相连接。
右侧检测舱10开口处的后盖板磁控阀13与潜水泵相连，通过潜水泵提高右侧检测舱10的水流速度。与右侧检测舱10相邻的潜水泵与设备舱6内的单片机、电源相连接。
进一步说，，左侧检测舱9内激光发射模块18的功率是右侧检测舱10内激光发射模块18功率的2.0至5.0倍。
左侧检测舱9内激光接收模块19的规格型号与右侧检测舱10内激光接收模块19的规格型号相同。
左侧检测舱9与右侧检测舱10不同时工作：左侧检测舱9内的激光发射模块18与激光接收模块19负责抽检和复检之用。右侧检测舱10内的激光发射模块18与激光接收模块19负责巡检和低功耗检测之用。
进一步说，左侧浮力舱7处于常闭的状态。当右侧检测舱10检测到水质异常的时候，右侧检测舱10开始复检之用。
参见图8和10，进一步说，在左侧检测舱9和右侧检测舱10内分别配有一根激光检测支架17。激光检测支架17为圆管。在激光检测支架17的两端分别设有激光发射模块18和激光接收模块19。
参见图6和7，进一步说，在设备舱6与左侧浮力舱7、设备舱6与右侧浮力舱8、设备舱6与左侧检测舱9、设备舱6与右侧检测舱10、设备舱6与样品储存舱11之间均设有壳体通孔。
导线经过壳体通孔，将设备舱6内设备与左侧浮力舱7、右侧浮力舱8、左侧检测舱9、右侧检测舱10、样品储存舱11内设备相互连接。
导线与壳体通孔之间的缝隙由固化胶水封死、隔水。
参见图2，优选的方案是:激光检测监测仪包括壳体1、前盖板2和后盖板3。其中，参见图2、6、7和9,壳体1为圆柱体。在壳体1长度方向一端的外表面设有牵引支架4。在壳体1长度方向另一端的外表面设有平衡尾翼5。
在壳体1长度方向的两个端面之间设有6个中空腔体。6个中空腔体相互平行，且均贯穿壳体1。6个中空腔体即为：设备舱6、左侧浮力舱7、右侧浮力舱8、左侧检测舱9、右侧检测舱10和样品储存舱11。其中，
壳体1的一端配有前盖板2。在前盖板2上设有5个前盖板通孔，分别与左侧浮力舱7、右侧浮力舱8、左侧检测舱9、右侧检测舱10和样品储存舱11的前侧开口相对应。在前盖板通孔外侧的前盖板2上配有前盖板磁控阀12。
壳体1的另一端配有后盖板3。在后盖板3上设有3个后盖板通孔，分别与左侧检测舱9、右侧检测舱10和样品储存舱11的后侧开口相对应。在后盖板通孔外侧的后盖板3上配有后盖板磁控阀13。
参见图4，在左侧浮力舱7和右侧浮力舱8内分别配有一根丝杠14。在丝杠14上配有螺母15和防水电机16。通过防水电机16带动螺母15沿着丝杠14长度方向前后移动。螺母15的外径与左侧浮力舱7、右侧浮力舱8的内径相匹配。
参见图3、5、8和10，在左侧检测舱9和右侧检测舱10内分别配有一根激光检测支架17。激光检测支架17为圆管。在激光检测支架17的两端分别设有激光发射模块18和激光接收模块19。
设备舱6与左侧浮力舱7、右侧浮力舱8、左侧检测舱9、右侧检测舱10之间均设有壳体通孔，在每个壳体通孔上配有隔水转接头。左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19、右侧检测舱10内的激光发射模块18和激光接收模块19、左侧浮力舱7内的防水电机16、右侧浮力舱8内的防水电机16分别通过导线经隔水转接头与设备舱6内的单片机、电源相连接。
在左侧检测舱9内的激光发射模块18为波长在750至1400nm，功率不小于20kW的红外激光发射器。在右侧检测舱10内的激光发射模块18所发射的激光为波长在800至1200nm，功率在0.5至8.0kW的红外激光发射器。
前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13均分别通过导线和隔水转接头与单片机相连。前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13常开。螺母15处于靠近前盖板2一侧的丝杠14端部。
进一步说，靠近左侧检测舱9的后盖板磁控阀13配有潜水泵。该靠近左侧检测舱9的潜水泵通过导线和隔水转接头与单片机相连。前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13和潜水泵控制进入左侧检测舱9内的待检测液体的流量与流速。
进一步说，靠近右侧检测舱10的后盖板磁控阀13配有潜水泵。该靠近右侧检测舱10的潜水泵通过导线和隔水转接头与单片机相连。前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13和潜水泵控制进入右侧检测舱10内的待检测液体的流量与流速。
进一步说，靠近右侧检测舱10的潜水泵的功率是靠近左侧检测舱9的潜水泵的功率0.1至0.8倍，即通过不同的激光波长、激光强度与待测液体流速，实现不同参数条件下的实时、动态测量与监测。
参见图3和6，进一步说，左侧检测舱9、右侧检测舱10和样品储存舱11呈倒三角布置。设备舱6位于左侧检测舱9和右侧检测舱10之间。左侧浮力舱7位于左侧检测舱9和样品储存舱11之间。右侧浮力舱8位于右侧检测舱10和样品储存舱11之间。
参见图6，进一步说，设备舱6、左侧浮力舱7和右侧浮力舱8呈正三角布置。
采用本发明所述一种分布式水质监测系统的检测方法，按如下步骤进行：
步骤1：由单片机检测并控制前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13处于关闭的状态，激光发射模块18、激光接收模块19不工作。
步骤2：人工向单片机录入检测工作参数。
步骤3：用绳索将本激光检测监测仪拴好后，投入待检测水域。
步骤4：单片机根据压力传感器检测到的压力值，换算成激光检测监测仪的潜水深度。单片机依据换算得到的潜水深度、人工设定的工作参数值，控制左侧浮力舱7及右侧浮力舱8开口处的前盖板磁控阀12开启或闭合，控制左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内防水电机16正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉至人工设定的工作位置。
步骤4：由单片机驱动与右侧检测舱10相连的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13开启，令周围的液体流入右侧检测舱10中。由单片机驱动右侧检测舱10内的激光发射模块18、激光接收模块19工作，对流入右侧检测舱10中的水体进行检测。
若右侧检测舱10检测结果符合步骤2人工设定的参数要求，则持续进行检测。
单片机按步骤2人工设定的传送周期，驱动左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内的防水电机16带动螺母15旋转，将左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内液体排尽，令本激光检测监测仪上浮至水面，传输该周期内的检测数据。随后再由单片机按步骤2人工设定参数，驱动左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内的防水电机16带动螺母15旋转，令液体流入左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内，令本激光检测监测仪返回工作深度，几许进行监测。
若左侧检测舱9检测结果超出步骤2人工设定的参数范围，则进入步骤5。
步骤5：由单片机命令与右侧检测舱10相连的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13关闭，命令右侧检测舱10内的激光发射模块18、激光接收模块19停止工作。
由单片机驱动与左侧检测舱9相连的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13开启，令周围的液体流入左侧检测舱9中。由单片机驱动左侧检测舱9内的激光发射模块18、激光接收模块19工作，对流入左侧检测舱9中的水体进行检测。
若左侧检测舱9检测结果符合步骤2人工设定的参数要求，则单片机发出指令：
令靠近左侧检测舱9的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13、靠近样品储存舱11的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13关闭，留存样品。
令左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19停止工作。
驱动左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内的防水电机16带动螺母15旋转，将左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内液体排尽，令本激光检测监测仪上浮至水面，并向远程工控机无线报警“系统故障”，等待人工处理。
若左侧检测舱9检测结果超出步骤2人工设定的参数范围求，则单片机发出指令：
令靠近左侧检测舱9的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13、靠近样品储存舱11的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13关闭，留存样品。
令左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19停止工作。
驱动左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内的防水电机16带动螺母15旋转，将左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内液体排尽，令该激光检测监测仪上浮至水面，并向远程工控机无线报警“水质异常”，等待人工处理。

Claims (3)

1.一种分布式水质监测系统，其特征在于，包括5台以上的激光检测监测仪、1台无线信号转接仪和1台远程工控机；其中，激光检测监测仪与无线信号转接仪之间无线双向通信，无线信号转接仪与远程工控机之间有线双向通信；激光检测监测仪负责监测水质；无线信号转接仪负责激光检测监测仪和远程工控机的通信；远程工控机接受激光检测监测仪反馈的监测数据，并向激光检测监测仪下达控制指令；
具体如下：
激光检测监测仪包括设备舱(6)、左侧浮力舱(7)、左侧检测舱(9)和样品储存舱(11)，其中，
设备舱(6)为密闭的腔室；在设备舱(6)内设有单片机和电源；单片机与电源相连接；单片机包括无线收发模块；在靠近设备舱(6)的壳体(1)处开有数据交互窗口；在数据交互窗口处配有隔水无线天线和压力传感器；单片机与压力传感器相连，单片机通过压力传感器反馈的压力值换算得知本激光检测监测仪的潜水深度；单片机的无线收发模块与隔水无线天线相连；通过隔水无线天线、无线信号转接仪，实现激光检测监测仪与远程工控机之间的双向通信；
左侧浮力舱(7)为一端开口的圆柱形空腔；在左侧浮力舱(7)开口处设有前盖板磁控阀(12)；在左侧浮力舱(7)内设有丝杠(14)，丝杠(14)的一端与左侧浮力舱(7)闭口端相连，丝杠(14)的另一端指向左侧浮力舱(7)的开口端；在丝杠(14)上活动连接有螺母(15)；螺母(15)与左侧浮力舱(7)内腔的大小相匹配，在螺母(15)与丝杠(14)间配有防水电机(16)；通过防水电机(16)带动螺母(15)绕丝杠(14)转动，即实现螺母(15)沿着丝杠(14)长度方向来回移动；
螺母(15)的初始位置位于丝杠(14)的中部；防水电机(16)与设备舱(6)内的单片机相连接；单片机根据压力传感器检测到的压力值、人工设定的工作参数值，控制左侧浮力舱(7)开口处的前盖板磁控阀(12)开启或闭合，控制左侧浮力舱(7)内防水电机(16)正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉；
左侧检测舱(9)为两端开口的圆柱形空腔；左侧检测舱(9)的两个开口分别与前盖板磁控阀(12)、后盖板磁控阀(13)连接；在左侧检测舱(9)内设有激光发射模块(18)和激光接收模块(19)；靠近左侧检测舱(9)的前盖板磁控阀(12)和后盖板磁控阀(13)、左侧检测舱(9)内的激光发射模块(18)和激光接收模块(19)均与设备舱(6)内的单片机相连接；
样品储存舱(11)为两端开口的圆柱形空腔；样品储存舱(11)的两个开口分别与前盖板磁控阀(12)、后盖板磁控阀(13)连接；在样品储存舱(11)内设有流量计；靠近样品储存舱(11)的前盖板磁控阀(12)和后盖板磁控阀(13)、样品储存舱(11)内的流量计均与设备舱(6)内的单片机相连接。
2.根据权利要求1所述的一种分布式水质监测系统，其特征在于，
左侧检测舱(9)开口处的后盖板磁控阀(13)与潜水泵相连，通过潜水泵提高左侧检测舱(9)的水流速度；与左侧检测舱(9)相邻的潜水泵与设备舱(6)内的单片机、电源相连接；
右侧检测舱(10)开口处的后盖板磁控阀(13)与潜水泵相连，通过潜水泵提高右侧检测舱(10)的水流速度；与右侧检测舱(10)相邻的潜水泵与设备舱(6)内的单片机、电源相连接。
3.根据权利要求1所述的一种分布式水质监测系统，其特征在于，左侧浮力舱(7)处于常闭的状态；当右侧检测舱(10)检测到水质异常的时候，右侧检测舱(10)开始复检之用。
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