CN108107173B - 便携式手持水质检测预警仪 - Google Patents

Abstract

一种便携式手持水质检测预警仪，具有预警检测仪主机、连接线、接线插头、取样杯、用于测量水样的智能测量瓶、抽气筒，智能测量瓶具有集成传感器、上盖、上筒体、下筒体、底盖、细过滤网、粗过滤网。下筒体内从上到下依次安装有细过滤网、粗过滤网，细过滤网与粗过滤网之间具有间隙。上盖上安装集成传感器，集成传感器从上筒体的空腔向下伸入其探头位于细过滤网的上方；上盖、上筒体、下筒体、底盖形成一个连接体，所述连接体的空腔内装有从下筒体的底端入口进入智能测量瓶的水样，上盖上具有使用上述抽气筒将智能测量瓶中的空气抽走的抽气孔。它不仅能够有效的进行在矿井下超前探水时对水质的快速检测，还对可能发生的突水情况做出超前预警。

Description

便携式手持水质检测预警仪

技术领域

本发明涉及一种水质检测预警设备，具体是一种便携式手持水质检测预警仪。本发明属于一种便携式在矿井下超前探水的水质检测预警仪器，能在矿区水文地质、工程地质等领域广泛应用。

背景技术

目前，公知的水质检测预警设备有两类，一类的构造是由测定仪、消解器、专用试剂、专用比色管和冷却（试管）架等装置组成，在检测水质时，步骤是这样的，需要先取得水样，然后在水样中加入试剂，按照要求进行消解和冷却，最后在检测仪中进行测量和读数，在整个测量过程中，存在这样几个问题：第一：操作过程相对复杂，需要专业技术人员进行操作；第二:需要在实验室或工作室完成大部分操作过程，测量时间较长，无法进行快速判别；第三：测定水质中不同的离子需要添加不同的试剂，操作相对繁琐。

另一类是大型的水质检测工作平台，它的构造是由矿井水源快速识别工作站主机、纯水机或超纯水机、电磁搅拌器、系统工作台、化学试验水台、相应的化学试剂及水源快速识别工作站软件组成，检测水质时，首先需要将水样采集出来，然后拿到实验室中，按照需要测量的离子添加相应的试剂，根据要求放到系统工作台或化学试验水台上进行离子检测和读数，在整个测量过程中，存在这些问题：第一，操作过程比较复杂，必须由专业的试验研究员来完成，第二，需要将水样送到实验室，并且全部操作过程必须在实验室完成，检测时间较长，无法实现快速判别、预警，第三、试验时，测试不同的离子需要添加不同的试剂，并且需要在相应的工作台上去操作，测试过程相对繁琐，对操作人员素质要求很高。

发明人检索到以下相关专利文献：CN104678065A公开了一种煤矿突水在线监测智能预警系统，具有工作站主机、声光预警装置、变送器、集成智能水质传感器监测箱，所述的监测箱具有筒体、多个水质传感器、设于筒体两端的过滤网、安装于筒体内的呈横向设置并延伸至筒体两端过滤网处的上稳流板和下稳流板、安装于筒体内的呈纵向排列并延伸至筒体两端过滤网处的多排分体稳流板，上稳流板和下稳流板以及多排分体稳流板上皆分布有多个导流孔，多排分体稳流板位于上稳流板和下稳流板之间，每排分体稳流板皆具有左段板和右段板且该左段板和右段板之间断开而连通筒体的上稳流板和下稳流板之间的腔体。CN101308114A公开了一种生物传感器型异常水质检测装置，其将在前端部分具有保持了铁氧化细菌的微生物膜的氧电极的所述前端部分浸渍于被检水中，通过所述氧电极来测定透过微生物膜的氧量，从而检测有害物质的混入，其中，在作为对用于获得被检水的原水进行前处理的装置的中空纤维膜过滤器的前段中配置有离心分离式过滤器，该离心分离式过滤器通过原水的流速而沿着容器的内周面产生旋转回流，并通过该旋转回流产生的离心力使原水中的污浊物质沉降分离。CN106769209A公开了一种便携式富集柱型水质检测自动取样器，包括储水箱、富集装置和微电脑控制器，所述储水箱的侧壁上设有制冷单元，所述储水箱内设有若干个富集装置，所述富集装置由预过滤柱和富集柱组成，所述富集装置上设有水位传感器，所述富集装置的进水口通过导水管和电磁阀一与水分配器连通，所述水分配器与进水管连接，所述进水管与蠕动泵连接，所述蠕动泵与电磁转子流量计连接，所述富集装置的出水口与出水管和电磁阀二连接，所述水位传感器、电磁阀一、电磁阀二和蠕动泵均通道导线与微电脑控制器电连接。CN106441451A公开了一种水质溶解氧浓度、pH值、温度检测装置,包括箱盖、检测箱、显示屏、过滤网、溶解氧传感器、pH值传感器、温度传感器、内测探头、导线、外测探头和夹层，检测箱内设有过滤网，过滤网与检测箱固定连接，过滤网的下方设有溶解氧传感器、pH值传感器和温度传感器，pH值传感器和温度传感器上均设有内测探头。CN206531675U公开了一种在线水质检测自动取水装置，包括：进水管、电磁阀、排水管、取样管、超声波传感器和控制器，所述进水管上设置有所述电磁阀，所述进水管的下端通过Y型管与所述排水管和所述取样管相连接，所述取样管的下方设置有出水口，所述出水口的下方设置有取样杯，所述取样杯的上方设置有所述超声波传感器；所述电磁阀和所述超声波传感器均与所述控制器相连接，所述超声波传感器检测到所述取样杯内没有水时，所述超声波传感器向所述控制器发出信号，所述控制器控制电磁阀开启，自动向所述取样杯注水。

以上这些技术对于本发明如何做到能够有效的进行在矿井下超前探水时对水质的快速检测，并对可能发生的突水情况做出超前预警，并未给出具体的指导方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式手持水质检测预警仪，它不仅能够有效的进行在矿井下超前探水时对水质的快速检测，还对可能发生的突水情况做出超前预警。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种便携式手持水质检测预警仪，具有预警检测仪主机、连接线、设于连接线两端的接线插头、取样杯，其技术方案在于所述的便携式手持水质检测预警仪还具有用于测量水样的智能测量瓶、抽气筒，所述的智能测量瓶具有集成传感器、上盖、圆柱体形的上筒体、圆柱体形的下筒体、底盖、细过滤网、粗过滤网，上盖与上筒体的顶部螺纹连接，下筒体的上部与上筒体的下部螺纹连接，下筒体的底部与底盖螺纹连接，下筒体内从上到下依次安装有细过滤网、粗过滤网，细过滤网与粗过滤网之间具有间隙；上盖上安装集成传感器（组合传感器，多参数组合传感器），集成传感器的输出信号接口（集成传感器的接口，传感器的接口）位于上盖的顶端外部，集成传感器的输出信号接口与连接线的一端的接线插头相连接，连接线的另一端的接线插头与预警检测仪主机的信号输入端相连接，集成传感器从上筒体的空腔向下伸入其探头位于细过滤网的上方；上盖、上筒体、下筒体、底盖形成一个连接体，所述连接体的空腔内装有(卸下底盖后)从下筒体的底端入口进入智能测量瓶的水样，上盖上具有使用上述抽气筒将智能测量瓶中的空气抽走的抽气孔。

上述技术方案中，本发明的优选方案可以是：所述的间隙最好为1~3厘米。上述的水样的高度最好为所述连接体的空腔的高度的90%~95%。上述的上盖、底盖最好皆呈圆柱体形。上述的集成传感器的输出信号接口可以是USB接口。集成传感器的探头底端最好位于上筒体的底部，上筒体的内侧壁上最好固定有稳流盘，稳流盘具有呈水平设置的底板、与底板的多个边缘固定连接的多个折翼板，底板具有用于进水的中心孔，多个折翼板呈间隔均匀设置并相对于底板皆向上弯折，每个折翼板的外边缘皆与上筒体的内侧壁固定连接，每个折翼板与底板的夹角即弯折角β为55 º ~60º，相邻的两个折翼板之间的间隙（空隙）形成进水口（通水口），上述中心孔的直径d与上筒体的内径D之比为1:5。上述多个折翼板的数量最好为8个。

本发明具有预警检测仪主机、连接线、接线插头、取样杯、智能测量瓶、抽气筒， 工作时由取样杯取得水样，迅速装入智能测量瓶中，再由抽气筒排出智能测量瓶内空气，由集成传感器的探头测量水样，并将采集数据传输到预警检测仪主机中进行数据分析，并在显示屏上显示结果，做出相应的预警提示；根据检测结果可以迅速监测出探水过程中，前方是否存在透水、突水的可能，本发明采用模块集成、便携手持操作，使用方便，操作简单，检测结果准确。

综上所述，本发明通过智能测量瓶内集成传感器检测水样，集成传感器可测量TDS（溶解性固体总量）、pH值和温度，并将采集的数据传输到（手持）预警检测仪主机（智能预警仪主机）中进行数据分析，预警检测仪主机对所检测的水样进行及时数据分析，并通过预警检测仪主机上的显示屏及时显示水样分析结果。与现有的水质检测仪相比，本发明的有益效果是，本发明可快速、及时、准确的提供水质检测结果，操作简便并能及时做出超前预判。

附图说明

图1为本发明（第一个实施例）的结构示意图（立体图）。

图2为本发明（第一个实施例）中智能测量瓶的结构示意图（立体图）。

图3为本发明（第一个实施例）中智能测量瓶的分解图。

图4为本发明（第一个实施例）中细过滤网的结构示意图（俯视图）。

图5为本发明（第一个实施例）中粗过滤网的结构示意图（俯视图）。

图6为本发明（第一个实施例）中智能测量瓶的纵剖面图。

图7为本发明（第二个实施例）中智能测量瓶的纵剖面图。

图8为图7中沿A-A线的剖视图。

图9为本发明（第二个实施例）中稳流盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明的（便携式手持水质检测预警仪）第一个实施例具有预警检测仪主机1、连接线（信号线）3、设于连接线两端的接线插头301和302、取样杯2、用于测量水样的智能测量瓶4、抽气筒5。即本发明由两部分构成，一部分为（手持）预警检测仪主机（智能预警仪主机）1，使用9V锂电池直流供电，预警检测仪主机1由电池盒101、操作按钮（控制按钮）102、报警器（扬声器）103、显示屏104、单片机系统构成。另一部分为外接采集部分，具有连接线3、接线插头301和302、取样杯2、用于测量水样的智能测量瓶4、抽气筒5等。所述的智能测量瓶4具有集成传感器401、上盖402、圆柱体形的上筒体403、圆柱体形的下筒体404、底盖405、细过滤网407、粗过滤网406。上盖402与上筒体403的顶部螺纹连接，下筒体404的上部与上筒体403的下部螺纹连接，下筒体404的底部与底盖405螺纹连接，下筒体404内从上到下依次安装有细过滤网407、粗过滤网406，细过滤网407、粗过滤网406可以是（靠自身的弹力）分别卡在下筒体404的内壁上（挤在下筒体404的内壁上），细过滤网407的滤孔的直径小于粗过滤网406的滤孔的直径，细过滤网407的滤孔的直径可以是粗过滤网406的滤孔的直径的二分之一。细过滤网407与粗过滤网406本身的结构为已有技术。细过滤网407与粗过滤网406之间具有间隙408。上盖402上安装集成传感器401，集成传感器401位于智能测量瓶的前端，集成传感器401为三种传感器集成构造，三种传感器为TDS传感器（测量水样中的矿化度），pH值传感器和温度传感器。集成传感器401的输出信号接口（数据分析输出系统）401a位于上盖402的顶端外部，集成传感器的输出信号接口401a与连接线3的一端的接线插头302相连接，连接线3的另一端的接线插头301与预警检测仪主机1的信号输入端相连接，集成传感器401从上筒体403的空腔向下伸入其探头位于细过滤网407的上方。上盖402、上筒体403、下筒体404、底盖405形成一个连接体，所述连接体的空腔内装有(卸下底盖后)从下筒体404的底端入口进入智能测量瓶的水样409，上盖402上具有使用上述抽气筒将智能测量瓶中的空气抽走的抽气孔402a。智能测量瓶测量水样，并将测量数据传输到预警检测仪主机中进行数据分析。上述的间隙408为1~3厘米。上述的水样409的高度为所述连接体的空腔的高度的90%或者95%。上述的上盖402、底盖405皆呈圆柱体形。

如图7、图8、图9、图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明的（便携式手持水质检测预警仪）第二个实施例与第一个实施例相近似，所不同的是，第二个实施例中集成传感器401的探头底端位于上筒体403的底部，上筒体403的内侧壁上固定有稳流盘410，稳流盘410具有呈水平设置的底板410a、与底板的多个边缘固定连接的多个折翼板410b，折翼板410b的数量为8个。底板410a具有用于进水的中心孔410c，中心孔410c的直径为d,多个折翼板410b呈间隔均匀设置并相对于底板皆向上弯折，每个折翼板410b 的外边缘皆与上筒体403的内侧壁固定连接（可以是每个折翼板410b的外边缘借助其自身的弹性卡在上筒体403的内侧壁上），每个折翼板410b与底板410a的夹角即弯折角β为55 º ~60º，选用55 º（也可选用57 º、60º），相邻的两个折翼板410b之间的间隙（空隙）形成进水口410d。上筒体403的内径（或者说是每个折翼板410b的外边缘所在圆周的直径）为D，d: D=1:5。

本发明设置了稳流盘410，稳流盘与细过滤网（以及粗过滤网）共同作用，使得水样在集成传感器401的探头位置更加均匀、稳定，经试验，与已有的水质检测（预警）仪相比，本发明设置稳流盘410后检测精度提高了28%以上，检测精度更高，还节约了检测的时间和人力（节约检测时间在30%以上），提高了检测效率（检测效率提高了30%以上）。

上述上盖402、上筒体403、下筒体404、底盖405可以由圆钢、钢板制成，稳流盘410可以由薄钢板制成，工作时，本发明的预警检测仪主机（手持智能预警仪主机）中的单片机系统会将集成传感器采集的数据进行分析、处理，然后将计算结果显示在显示屏上，同时做出预警判断。操作步骤为：在矿井下使用超前探水时，第一步，启动仪器主机，首先定义预警水质的初始参数，（因为各个地区的地质条件不同，造成了地下水水质的差异）；第二步，连接智能测量瓶和预警检测仪主机，连接好后用取样杯采集井下探水孔出水的水样，并将水样置于倒置的智能测量瓶中，智能测量瓶中的粗过滤网、细过滤网（即两个过滤板）会很好的过滤水样中的杂质，盖好底盖，用抽气筒从抽气孔中将智能测量瓶中空气抽尽，用连接线连接好智能测量瓶（集成传感器的输出信号接口）和预警检测仪主机，静置智能测量瓶15-30秒，待显示数据稳定；第三步，预警检测仪主机开始工作，此时若没有发现奥灰水突水的可能，预警检测仪主机会以正常频率预警提示，屏幕会显示相应的水质/数值提示；此时若检测出奥灰水的可能，预警检测仪主机会以较快频率发出蜂鸣声报警，屏幕会显示出奥灰水等危险水质和相应的数值提示，相关工作人员应当立即停止工作，并采集水样准备撤离。

本发明的特点是，在矿井探水时能快速检测判断出探水的水质，并作出是否有突水的可能，检测过程手动操作，操作简便，操作界面友好，仪器小巧，便于携带，非常适合矿井下和野外地质人员操作使用。

综上所述，本发明通过智能测量瓶内集成传感器检测水样，集成传感器可测量TDS、pH值和温度，并将采集的数据传输到（手持）预警检测仪主机（智能预警仪主机）中进行数据分析，预警检测仪主机对所检测的水样进行及时数据分析，并通过预警检测仪主机上的显示屏及时显示水样分析结果。与现有的水质检测仪相比，本发明的有益效果是，本发明可快速、及时、准确的提供水质检测结果，操作简便并能及时做出超前预判。

Claims (4)

1.一种便携式手持水质检测预警仪，具有预警检测仪主机（1）、连接线（3）、设于连接线两端的接线插头（301、302）、取样杯（2），其特征在于所述的便携式手持水质检测预警仪还具有用于测量水样的智能测量瓶（4）、抽气筒（5），所述的智能测量瓶（4）具有集成传感器（401）、上盖（402）、圆柱体形的上筒体（403）、圆柱体形的下筒体（404）、底盖（405）、细过滤网（407）、粗过滤网（406），上盖（402）与上筒体（403）的顶部螺纹连接，下筒体（404）的上部与上筒体（403）的下部螺纹连接，下筒体（404）的底部与底盖（405）螺纹连接，下筒体（404）内从上到下依次安装有细过滤网（407）、粗过滤网（406），细过滤网（407）与粗过滤网（406）之间具有间隙（408）；

上盖（402）上安装集成传感器（401），集成传感器（401）的输出信号接口（401a）位于上盖（402）的顶端外部，集成传感器（401）的输出信号接口（401a）与连接线（3）的一端的接线插头（302）相连接，连接线（3）的另一端的接线插头（301）与预警检测仪主机（1）的信号输入端相连接，集成传感器（401）从上筒体（403）的空腔向下伸入其探头位于细过滤网（407）的上方；

上盖（402）、上筒体（403）、下筒体（404）、底盖（405）形成一个连接体，所述连接体的空腔内装有从下筒体（404）的底端入口进入智能测量瓶的水样（409），上盖（402）上具有使用上述抽气筒将智能测量瓶中的空气抽走的抽气孔（402a）；

上述的间隙（408）为1~3厘米，集成传感器（401）的探头底端位于上筒体（403）的底部，上筒体（403）的内侧壁上固定有稳流盘（410），稳流盘（410）具有呈水平设置的底板（410a）、与底板的多个边缘固定连接的多个折翼板（410b），底板（410a）具有用于进水的中心孔(410c)，多个折翼板（410b）呈间隔均匀设置并相对于底板皆向上弯折，每个折翼板（410b）的外边缘皆与上筒体（403）的内侧壁固定连接，每个折翼板（410b）与底板（410a）的夹角即弯折角（β）为55 º ~60º，相邻的两个折翼板（410b）之间的间隙形成进水口（410d），上述中心孔（410c）的直径（d）与上筒体（403）的内径（D）之比为1:5。

2.根据权利要求1所述的便携式手持水质检测预警仪，其特征在于上述的水样（409）的高度为所述连接体的空腔的高度的90%~95%。

3.根据权利要求1所述的便携式手持水质检测预警仪，其特征在于上述的上盖（402）、底盖（405）皆呈圆柱体形。

4.根据权利要求1所述的便携式手持水质检测预警仪，其特征在于上述多个折翼板（410b）的数量为8个。

Images