CN108020645A - 一种水质分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质分析装置，包括机体，该机体包括控制器、传送装置、色彩识别装置、人机交互装置和湿度检测模块；传送装置，用于将浸渍有待检测水的试纸输送至色彩识别装置；色彩识别装置，用于采集试纸上对应的色块的色彩信息，并将色彩信息发送至控制器；温湿度检测装置，用于检测当前环境下的温度和湿度，以得到环境测试数据，并将环境测试数据发送给控制器；控制器，至少能够对色彩信息进行分析处理，以形成对应的初步检测结果数据，并根据环境测试数据对初步检测结果数据进行温湿度影响的数据补偿的优化处理，以得到最终检测结果数据；人机交互装置，至少用于显示最终检测结果数据。上述水质分析装置，能够得到更加准确的检测结果。

Description

一种水质分析装置

技术领域

本发明涉及化学检测技术领域，尤其涉及一种水质分析装置。

背景技术

在实际生产生活及实验过程中，常常需要对溶液的化学成分进行检测，比如水质分析是检测水中某些化学成分含量，在日常家庭生活、工业和养殖业等都有着广泛的使用。但目前的水质分析过程一般需要在实验室进行检测，首先进行溶液试样采集，然后将对应的溶液试样带回实验室之后才能进行相应的检测，检测过程很不方便。鉴于上述检测过程不便，实际应用过程中越来越多的人开始采用试纸配合试纸分析仪进行检测，大大提高了检测的便捷性，可以实现随时随地进行检测，但由于试纸本身受环境温度和湿度的影响较大，当温度过低或湿度过高时，均会使得检测结果不准确。

综上所述，如何解决当温度过低或湿度过高时，水质分析检测结果不准确的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种水质分析装置，以提高水质分析的检测结果的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种水质分析装置，包括机体和用于对所述机体提供电能的电源，所述机体包括控制器、传送装置、色彩识别装置、人机交互装置和湿度检测模块；

所述传送装置，用于将浸渍有待检测水的试纸输送至所述色彩识别装置；

所述色彩识别装置，用于采集所述试纸上对应的色块的色彩信息，并将所述色彩信息发送至所述控制器；

所述温湿度检测装置，用于检测当前环境下的温度和湿度，以得到环境测试数据，并将所述环境测试数据发送给所述控制器；

所述控制器，至少能够对所述色彩信息进行分析处理，以形成对应的初步检测结果数据，并根据所述环境测试数据对所述初步检测结果数据进行数据补偿的优化处理，以得到最终检测结果数据；

所述人机交互装置，至少用于显示所述最终检测结果数据。

优选地，所述机体还包括存储器，所述存储器用于对所述最终检测结果数据进行存储。

优选地，所述机体还包括数据传输端口，所述数据传输端口，用于与外部的接收端进行数据互通。

优选地，所述数据传输端口包括有线传输端口和无线传输端口。

优选地，所述人机交互装置为触摸显示屏，且所述触摸显示屏能够显示人机交互界面的操控按钮。

优选地，所述传送装置包括用于承载所述试纸的托盘和用于驱动所述推盘做往复直线运动的驱动机构，且所述托盘上设置有白色校准区，对应所述白色校准区域的上方设置有与所述色彩识别装置连接的白平衡校准器。

优选地，所述托盘的零点位置设置有遮光片，所述机体内对应所述托盘的零点位置设置有光电传感器，所述托盘在往复运动过程中，当所述光电传感器检测到所述遮光片时，所述托盘复位完成，所述控制器能够控制所述驱动机构停止驱动；当所述光电传感器未检测到所述遮光片时，所述控制器能够控制所述驱动机构保持驱动状态。

优选地，所述色彩识别装置包括颜色传感器和光源，当所述试纸的色块运动至所述颜色传感器的检测区域时，所述控制器能够控制所述传送装置暂停预设时间间隔。

优选地，所述控制器还具有对所述机体进行开机自检的功能。

相比于背景技术介绍内容，上述水质分析装置，包括机体和用于对机体提供电能的电源，机体包括控制器、传送装置、色彩识别装置、人机交互装置和湿度检测模块；传送装置，用于将浸渍有待检测水的试纸输送至色彩识别装置；色彩识别装置，用于采集试纸上对应的色块的色彩信息，并将色彩信息发送至控制器；温湿度检测装置，用于检测当前环境下的温度和湿度，以得到环境测试数据，并将环境测试数据发送给控制器；控制器，至少能够对色彩信息进行分析处理，以形成对应的初步检测结果数据，并根据环境测试数据对初步检测结果数据进行温湿度影响的数据补偿的优化处理，以得到最终检测结果数据；人机交互装置，至少用于显示最终检测结果数据。上述水质分析装置，在实际使用过程中，通过将浸渍后的试纸放置在传送装置上，经过传送装置输送至色彩识别装置的采集区，色彩识别装置对试纸上对应的色块进行数据采集以得到对应的色彩信息，温度检测模块对当前的温度和湿度进行检测，以得到对应的环境测试数据，控制器对色彩信息进行分析处理得出初步的检测结果数据，并根据环境测试数据对初步检测结果数据进行温湿度影响的数据补偿的优化处理以得到对应的最终检测结果数据，由于通过控制器对初步检测结果数据进行了数据补偿的优化处理，进而能够得到更加准确的检测结果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的水质分析装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水质分析装置的运行原理示意图。

上图1和图2中，

机体1、电源2、控制器3、传送装置4、色彩识别装置5、人机交互装置6、存储器7、数据输出端口8、温湿度检测装置9。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种水质分析装置，以提高水质分析的检测结果的准确性。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供的一种水质分析装置，包括机体1和用于对机体1提供电能的电源2，机体1包括控制器3、传送装置4、色彩识别装置5、人机交互装置6和湿度检测模块9；传送装置4，用于将浸渍有待检测水的试纸输送至色彩识别装置；色彩识别装置5，用于采集试纸上对应的色块的色彩信息，并将色彩信息发送至控制器；温湿度检测装置9，用于检测当前环境下的温度和湿度，以得到环境测试数据，并将环境测试数据发送给控制器；控制器3，至少能够对色彩信息进行分析处理，以形成对应的初步检测结果数据，并根据环境测试数据对初步检测结果数据进行温湿度影响的数据补偿的优化处理，以得到最终检测结果数据；人机交互装置6，至少用于显示最终检测结果数据。

上述水质分析装置，在实际使用过程中，通过将浸渍后的试纸放置在传送装置上，经过传送装置输送至色彩识别装置的采集区，色彩识别装置对试纸上对应的色块进行数据采集以得到对应的色彩信息，温度检测模块对当前的温度和湿度进行检测，以得到对应的环境测试数据，控制器对色彩信息进行分析处理得出初步的检测结果数据，并根据环境测试数据对初步检测结果数据进行温湿度影响的数据补偿的优化处理以得到对应的最终检测结果数据，由于通过控制器对初步检测结果数据进行了数据补偿的优化处理，进而能够得到更加准确的检测结果。

这里需要说明的是，试纸检测这类的干化学检测法对检测环境的温湿度有一定要求，一般来说检测温度应该在18℃～28℃之内，温度越低，试纸显色越不明显；温度越高，试纸显色越深，因此温度能够影响试纸的显色明显程度；另外，检测湿度应该在45％RH～65％RH之间，一般湿度越大，试纸显色越不明显，当湿度超过标准值时，会直接导致试纸变色；当湿度低于标准值时，检测结果变化不明显。

上述方案中控制器根据环境测试数据对初步检测结果数据进行温湿度影响的数据补偿的优化处理以得到对应的最终检测结果数据，具体包括温度影响的数据补偿和湿度影响的数据补偿。

其中，温度影响的数据补偿过程为：当温度在第一预设温度值(一般为23℃)时，不进行温度补偿；当温度在超过第一预设温度值且在预设温度范围内(一般是指在23℃-32℃)时，每上升一度，控制器便在根据色彩识别装置采集回来的色彩信息分析处理得出的初始检测结果数据中减去对应的影响值(该数值可以通过试验获得)；当温度低于第一预设温度值且在预设温度范围内(一般是指在14℃-23℃)时，每下降一度，控制器便在根据色彩识别装置采集回来的色彩信息分析处理得出的初始检测结果数据中加上对应的影响值(该数值可以通过试验获得)。

湿度影响的数据补偿过程为：当湿度在第一预设湿度值(一般为45％RH)时，不进行补偿；当湿度大于第一预设湿度值且在预设湿度范围内(一般是指在45％RH-70％RH)时，RH每上升一个百分点，控制器便在根据色彩识别装置采集回来的色彩信息得出的初始检测结果数据中加上对应的影响值(该数值可以通过试验获得)。

初步检测结果数据经过温度影响的数据补偿和湿度影响的数据补偿之后得到对应的最终检测结果数据。此外，上述温湿度检测装置还可以连接有报警器，当温度不在预设温度范围和/或湿度不在预设湿度范围至少时，报警电路就会被导通，进而发出报警提示该环境下，不适宜检测。

这里需要说明的是，上述控制器的分析处理色彩信息的具体实现方式一般为，将采集的色彩信息与控制器内部预存的参考色彩对应的成分浓度数据库进行比较，找出与采集的色彩信息最接近的参考色彩，从而得出对应的成分浓度。并且还可以对采集的色彩信息进行颜色校准后再与参考色彩进行比对，这样使得找出最接近的参考色彩更加精准。此外，上述电源2一般由4000mA锂电池供电，电池容量大，完全可以满足用户的日常使用，并且采用了快速充电装置，最快只需两个小时便可充满电量。

另外需要说明的是，上述水质分析的原理是通过水质检测试纸条在浸湿水之后的颜色变化来判断水中检测项目的浓度的多少。一般来说试纸上具有多个试纸块，在浸湿水后，所有试纸块都与水中需要检测的项目发生了化学反应，从而产生了颜色变化。因此可以通过颜色传感器来检测出试纸块的颜色变化，进而判断出水中某项化学成分的多少。对应不同的检测项目，需要采用对应的试纸进行检测，根据对应试纸的检测项目，可以对水质的总碱性、PH、硬度、亚硝酸盐、余氯等进行检测。

另外本领域技术人员都应该能够理解的是，碱度是一种水的综合性特征指标，是判断水质和水处理控制的重要指标。总碱度一般表征为相当于碳酸钙的浓度值。

水的硬度的高低与人体的关系极大，高硬度的水中的钙、镁离子能与硫酸根结合，使水产生苦涩味，还会使人的胃肠功能紊乱，出现暂时的腹胀、排气多、腹泻等现象。

亚硝酸盐是氮水体中的重要污染物，对人体健康有着重要影响，人体摄入一定量的亚硝酸盐可发生高铁血红蛋白症，而且亚硝酸盐氮是一亚硝胺的前体物，在适宜的环境条件下，能与胺类物质反应形成亚硝胺，而亚硝胺类化合物是目前被确认具有强致癌性的化合物之一。

余氯的作用是持续杀菌，也可防止水受到再污染。但如果余氯量超标，可能会加重水中酚和其它有机物产生的味和臭，还有可能生成氯仿等有"三致"作用的有机氯代物。测定水中余氯含量和存在状态，对做好饮水消毒工作和保证水卫生学安全极为重要。

凡涉及水溶液的自然现象，化学变化以及生产过程都与pH值有关，因此，在工业、农业、医学、环保和科研领域都需要测量pH值。

为了方便水质分析装置在一次外出测试可以实现多次水质检测分析，上述机体1还包括存储器7，存储器7用于对最终检测结果数据进行存储。一般来说，该存储器可保存1000条测试结果，方便用户在没法上传数据的情况下进行多次水质检测。并且存储的数据可随时上传，可分别单独上传每条测试结果，也可一次性传输所有存储结果。

另外，为了方便数据的传输，上述机体1还包括数据传输端口8，数据传输端口，用于与外部的接收端进行数据互通。具体可以是将存储器7内存储的检测结果数据发送至外部的接收端，又或者是从接受端中获取相应的数据，而该数据传输端口可以包括有线传输端口和无线传输端口，也可以仅包括其中之一。这里需要说明的是，有线传输端口可以是USB接口，又或者是本领域技术人员常用的其他有线传输端口，上述无线传输端口具体为嵌入无线传输模块的方式实现无线传输，可以同时采用多种模块，一般来说最远传输距离可达到100米左右，比如可以是WiFi传输的方式，也可以是本领域技术人员常用的其他无线传输方式。此外，上述外部的接收端可以是手机、打印机和电脑等电子设备。比如在手机或电脑端安装相应的应用软件便可清晰的看到传输过来的检测结果，在连接打印机的情况下可随时打印检测结果。如果接收端连接到互联网络，用户可以对整个水质分析装置的系统进行在线升级。

为了使得上述水质分析装置操作更加方便，同时也为了进一步减小体积和重量，上述人机交互装置6可以为触摸显示屏，且触摸显示屏能够显示人机交互界面的操控按钮。通过触摸屏上的操控按钮，可以对存储的检测结果数据进行上传操作，比如与手机、电脑或打印机建立连接等。省去了机械按钮设计的空间需求。也可以自定义设置试纸快顺序和位置，比如顶头间距和每个色块间的距离。并且上述水质分析装置可以兼容多种试纸型号，变得更加的人性化。一般来说，触摸显示屏选择4.8英寸TFT彩色液晶显示触摸屏，其分辨率为400*800，带触摸校准功能，有丰富的人机对话界面，符合家庭和个人的使用习惯，适合家庭和个人使用。

这里需要说明的是，传送装置4包括用于承载试纸的托盘和用于驱动推盘做往复直线运动的驱动机构，且托盘上设置有白色校准区，对应白色校准区域的上方设置有与色彩识别装置连接的白平衡校准器。具体上述驱动机构可以包括传动机构和驱动电机，传动机构可以是齿轮、齿条传动的方式，也可以是皮带传动的方式，驱动电机优选为步进电机，当然可以理解的是，上述步进电机仅仅是本发明实施例的优选举例而已，还可以是直接采用直线电机驱动的方式。另外，上述托盘承载的方式仅仅是本发明实施例的优选举例而已，还可以是本领域技术人员常用的其他传送装置，比如采用传送带承载试纸的方式等。而上述通过在托盘上设置白色校准区，同时对应白色校准区设置白平衡校准器，进而使得色彩识别装置采集的色彩信息更加准确。

为了使得托盘复位的位置更加准确，在上述托盘的零点位置设置有遮光片，机体1内对应托盘的零点位置设置有光电传感器，托盘在往复运动过程中，当光电传感器检测到遮光片时，托盘复位完成，控制器3能够控制驱动机构停止驱动；当光电传感器未检测到遮光片时，控制器3能够控制驱动机构保持驱动状态。这样使得托盘的复位更加精准，以减少对传送机构的定期调试的问题。当然可以理解的是，上述光电传感器配合遮光片的方式仅仅是本发明实施例的优选举例而已，还可以是本领域技术人员常用的其他复位方式，比如通过控制驱动机构的驱动速度和驱动时间进行综合运算的方式使得托盘复位。

另外需要说明的是，上述色彩识别装置5一般包括颜色传感器和光源，当试纸的色块运动至颜色传感器的检测区域时，控制器3能够控制传送装置4暂停预设时间间隔。通过设置预设时间间隔，使得颜色传感器能够对每个色块进行充分的采集，使得采集的色彩信息更加准确，从而提高水质分析装置的整体精度。一般来说，色彩识别装置由颜色传感器和4个LED灯构成，10位以上的检测精度，可识别出几乎所有的颜色。

此外，上述控制器3还具有对机体进行开机自检的功能。通过控制器内部的电路进行检测机体内的各个部件的连通状态是否正常，当不正常是还可以发出报警提示，比如指示灯的方式等。

为了本领域技术人员更好的理解本发明提供的水质分析装置，下面结合水质分析装置的使用过程进行说明：

如图2所示，使用时将专业的试纸浸入到待检测的水中，然后将试纸放入水质分析装置的托盘上，启动水质分析装置，使电机至零点位置；色彩识别装置中对应的颜色传感器进行白平衡校准；然后等待到达检测时间；驱动托盘运动，使试纸上的第一个色块到达颜色传感器的检测区域，此时托盘停顿预设间隔时间，颜色传感器进行色彩采集；然后驱动托盘运动达到试纸上的第二个色块，重复上述色彩采集的操作，并判断是否到达最后一个色块，若是，使托盘运动至零点位置，若不是，继续驱动托盘运动至下一个色块，并进行色彩采集的操作；当色块全部采集完成后，托盘运动至零点位置，此时判断试纸的色块是否全部为黑色，若是，则触摸屏上显示无试纸的提示，若不是，则触摸屏上显示检测结果，电机复位至零点，检测结束。按照上述流程自动进行各项水中成分的检测，然后将测试结果显示到LCD彩色液晶触摸显示屏上，并且将测试结果保存起来，此时单次检测完成。如果用户选择了连续测试功能，系统将持续进行上述单次检测，用户只需在单次检测完成时更换新的试纸条即可。此外用户可通过人机交互界面来查看储存的所有测试结果，测试结果包含了测试时刻的日期、时间、测试序号、试纸型号，和检测项目及其结果。通过打开wifi功能或者连接USB使水质分装置连接到电脑打印机或手机端，将需要的测试结果上传。

以上对本发明所提供的水质分析装置及方法进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种水质分析装置，其特征在于，包括机体(1)和用于对所述机体(1)提供电能的电源(2)，所述机体(1)包括控制器(3)、传送装置(4)、色彩识别装置(5)、人机交互装置(6)和温湿度检测装置(9)；

所述传送装置(4)，用于将浸渍有待检测水的试纸输送至所述色彩识别装置；

所述色彩识别装置(5)，用于采集所述试纸上对应的色块的色彩信息，并将所述色彩信息发送至所述控制器；

所述温湿度检测装置(9)，用于检测当前环境下的温度和湿度，以得到环境测试数据，并将所述环境测试数据发送给所述控制器；

所述控制器(3)，至少能够对所述色彩信息进行分析处理，以形成对应的初步检测结果数据，并根据所述环境测试数据对所述初步检测结果数据进行温湿度影响的数据补偿的优化处理，以得到最终检测结果数据；

所述人机交互装置(6)，至少用于显示所述最终检测结果数据。

2.如权利要求1所述的水质分析装置，其特征在于，所述机体(1)还包括存储器(7)，所述存储器(7)用于对所述最终检测结果数据进行存储。

3.如权利要求2所述的水质分析装置，其特征在于，所述机体(1)还包括数据传输端口(8)，所述数据传输端口，用于与外部的接收端进行数据互通。

4.如权利要求3所述的水质分析装置，其特征在于，所述数据传输端口(8)包括有线传输端口和无线传输端口。

5.如权利要求1-4任一项所述的水质分析装置，其特征在于，所述人机交互装置(6)为触摸显示屏，且所述触摸显示屏能够显示人机交互界面的操控按钮。

6.如权利要求1-4任一项所述的水质分析装置，其特征在于，所述传送装置(4)包括用于承载所述试纸的托盘和用于驱动所述推盘做往复直线运动的驱动机构，且所述托盘上设置有白色校准区，对应所述白色校准区域的上方设置有与所述色彩识别装置连接的白平衡校准器。

7.如权利要求6所述的水质分析装置，其特征在于，所述托盘的零点位置设置有遮光片，所述机体(1)内对应所述托盘的零点位置设置有光电传感器，所述托盘在往复运动过程中，当所述光电传感器检测到所述遮光片时，所述托盘复位完成，所述控制器(3)能够控制所述驱动机构停止驱动；当所述光电传感器未检测到所述遮光片时，所述控制器(3)能够控制所述驱动机构保持驱动状态。

8.如权利要求1所述的水质分析装置，其特征在于，所述色彩识别装置(5)包括颜色传感器和光源，当所述试纸的色块运动至所述颜色传感器的检测区域时，所述控制器(3)能够控制所述传送装置(4)暂停预设时间间隔。

9.如权利要求1所述的水质分析装置，其特征在于，所述控制器(3)还具有对所述机体进行开机自检的功能。