CN108828179B - 一种一体化可扩展微型水质在线监测系统 - Google Patents

Abstract

一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，包括中控单元、采配水单元、蒸馏水箱、第一接口单元和多个分析单元；第一接口单元上设有监测水样转接口、蒸馏水转接口、废液收集口、多芯转接头，利用第一接口单元实现水路和电路的分流，便于每个分析单元采集监测水样以及其他监测资料进行分别监测，通过这样的设计，可将不同监测参数的分析单元设计为标准化的接口形式，利于监测系统的便捷扩展，且方便监测过程实现维修和维护，通过快速管路接头和多芯接头的快速拔插实现快速拆卸和安装，也可在遇到故障需要维修时，及时更替相同的标准化分析单元模块，不需中断整个在线监测系统的监测过程，实现真正的实时在线监测。

Description

一种一体化可扩展微型水质在线监测系统

技术领域

本发明涉及环境监测领域，尤指一种一体化可扩展微型水质在线监测系统。

背景技术

现有的水质监测系统所用的监测房占地面积大，施工周期长，每个测量模块需要单独进行调试和操作，原有站房采用RS232串口一对一通信，每个测量模块分配一个串口，如需扩展参数就需要有预留的串口，若原先没有预留串口，则有时需临时增加监测项目，也需另行增加相关设备，无法在原有设备上直接扩展。

另，因每个模块的形态不同，在使用时若出现某个模块故障，需关闭整个监测系统进行维修，因此需要中断监测过程，使得监测的持续性和准确性受到影响。每个监测单元独立人机界面操作，扩展性差，一体性差，监测单元造型不一，内部堆叠混乱，管路线路交叉明显，且水电路交叉，管路外露，使用的瓶装试剂，易挥发，管路混乱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可扩展的便于更替维护的模块标准化的微型水质在线监测系统，利于产品基于模块化设计理念，通过组合后，可以根据需求快速调整以适应各种环境，可分可合，达到其他产品无可比拟的灵活性。

具体方案如下：一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，包括中控单元、采配水单元、蒸馏水箱、第一接口单元和多个分析单元；第一接口单元上设有监测水样转接口、蒸馏水转接口、废液收集口、多芯转接头，其中采配水单元与第一接口单元上的监测水样转接口水路连接、蒸馏水箱与第一接口单元的蒸馏水转接口水路连接；中控单元与第一接口单元的多芯转接头连接；每个分析单元上设有一个监测水样接口、一个蒸馏水接口、一个排液口、一多芯接口；第一接口单元上的监测水样转接口上设有分水结构分别与每个分析单元的监测水样接口处连接，第一接口单元上的蒸馏水转接口上设有分水结构分别与每个分析单元的蒸馏水接口处连接，第一接口单元上的多芯转接头设有并联电路分别与每个分析单元的多芯接口处连接，第一接口单元的废液收集口上设有分水结构分别与每个分析单元的排液口连接，且废液收集口进一步与外置废液桶连接；通过这样的设计，可将不同监测参数的分析单元设计为标准化的模块形式，利于监测系统的便捷扩展，且方便监测过程实现维修和维护。

进一步的，以上所述的分析单元与第一接口单元进行的连接都是通过快速管路接头连接；通过快速管路接头和多芯接头的快速拔插实现快速拆卸和安装，也可在遇到故障需要维修时，及时更替相同的标准化分析单元模块，不需中断整个在线监测系统的监测过程，实现真正的实时在线监测。

进一步的，还设有第二接口单元，第二接口单元上设有监测水样转接口、蒸馏水转接口、废液收集口、多芯转接头，第一接口单元上的监测水样转接口上设有的分水结构其中之一分水水路与第二接口单元的监测水样转接口连接，第一接口单元上的蒸馏水转接口上设有分水结构其中之一分水水路与第二接口单元的蒸馏水转接口连接，第一接口单元上的多芯转接头设有并联电路其中之一的并联电路与第二接口单元的多芯转接头连接，第一接口单元的废液收集口上设有分水结构其中之一分水水路与第二接口单元的废液收集口连接，第二接口单元上的还固设有多个监测水样输送口、多个蒸馏水输送口、多个分流用多芯转接头、多个废液接收口用以扩展连接更多的分析单元；此处的效果在于需要增加监测项目的时候，可能需增加对应的分析单元，在原有的系统不够用的时候，因水、电、信号都是采用并联形式的连接，可利用第二接口单元进行有效的扩展使用，若不需要扩展时，则将相应水路堵死，电、信号路线不接通则可。

进一步的，所述的第一接口单元上还固设有多个监测水样输送口、多个蒸馏水输送口、多个分流用多芯转接头、多个废液接收口，其中监测水样转接口通过分水结构设计与每个监测水样输送口连接，蒸馏水转接口通过分水结构设计与每个蒸馏水输送口连接，多芯转接头通过并联方式与多个分流用多芯转接头连接，废液收集口通过分水结构设计与每个废液接收口连接，每个分析单元的监测水样接口与第一接口单元的一个监测水样输送口连接、蒸馏水接口与第一接口单元的一个蒸馏水输送口连接、排液口与一个废液接收口连接、多芯接口与一个分流用多芯转接头连接。各种接口固化设置在第一接口单元上，利于分析单元的水路和电路等线路统一的快速拔插，避免了线路杂乱，利于管理。

进一步的，所述的第一接口单元上至少剩余一组监测水样输送口、蒸馏水输送口、废液接收口、分流用多芯转接头用于与第二接口单元的监测水样转接口、蒸馏水转接口、多芯转接头、废液收集口一一对应连接。

进一步的，所述的采配水单元上设有监测水样采集过滤系统、监测水样流通池，监测水样流通池与第一接口单元上的一个监测水样转接口水路连接，中控单元控制采配水单元实时采集需要监测的水源并且先通过监测水样采集过滤系统进行过滤净化，然后进入监测水样流通池。通过监测水样采集过滤系统先滤除一些不必要的淤泥杂质，避免整个监测系统的水路堵塞，利于监测系统的长期使用。

进一步的，所述的采配水单元上还设有带有传感器插孔的水槽，通过监测水样采集过滤系统之后得到监测水样流经该水槽；当需要一些常规传感器进行检测时，可将传感器探头插入传感器插孔内进行检测，若不使用该功能可使用封盖将传感器插孔盖紧。

进一步的，所述的分析单元，其上还设有检测试剂容器、控制电路、检测池、空气进口，其中检测试剂容器、监测水样接口、蒸馏水接口、空气进口通过可控进量的泵连接于检测池，检测池上连有检测元器件和排液管，排液管与排液口连接；控制电路与多芯接口、可控进量的泵、检测元器件连接，控制电路通过控制可控进量的泵来控制检测试剂、监测水样、蒸馏水、空气等进入检测池的时间和数量，同时控制检测元器件提供检测池内需要的检测条件以及读取检测数据并传输出去。

进一步的，所述的分析单元外部设一可单独拆卸的固定板，监测水样接口、蒸馏水接口、多芯接头、排液口接固设于此固定板上。此分析单元既可单独使用，也可与监测系统配套使用，利于系统的扩展和维护，若是接口处出现问题也可将固定板拆卸下来进行维修，大大降低维修成本。

进一步的，所述的可控进量的泵为多通阀头与注射泵的配合使用，检测试剂容器、监测水样接口、蒸馏水接口、空气进口与多通阀头的不同接口连接，注射泵与检测池连接。

进一步的，所述的分析单元其外设一外板，检测池、检测元器件、可控进量的泵都固设于外板上。

进一步的，所述的中控单元上还设有显示器。

进一步的，所述的中控单元上还设有通信模块，利于中控单元将实时采集的监测数据发送到后台云端。

本发明技术优点：

1、通过监测水样采集过滤系统先滤除一些不必要的淤泥杂质，避免整个监测系统的水路堵塞，利于监测系统的长期使用；

2、所有模块小型化，采用户外一体机柜，占地小，安装快；

3、模块集中控制，无需单独操作每个测量模块；

4、采用总线通讯，扩展参数无需预留接口，单一模块剥离不影响系统运行；

5、水电路统一分配，无交叉与外露。

附图说明

图1为该专利的连接示意图；

图2为该专利实施例的组装示意图；

图3为该专利实施例的接口单元与分析单元的连接示意图；

图4为该专利实施例的分析单元示意图一；

图5为该专利实施例的分析单元示意图二；

图6为该专利实施例的分析单元示意图三；

图7为该专利实施例中多通阀头的原理示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，包括中控单元1、采配水单元2、蒸馏水箱、第一接口单元3、分析单元4A、分析单元4B、分析单元4C、分析单元4D和第二接口单元5，如图3所示，第一接口单元3上设有监测水样转接口31、蒸馏水转接口32、废液收集口33、多芯转接头34、两个监测水样输送口35、两个蒸馏水输送口36、两个分流用多芯转接头37、两个废液接收口38；第二接口单元上设有监测水样转接口51、蒸馏水转接口52、废液收集口、多芯转接头采配水单元2上设有监测水样采集过滤系统21、带有传感器插孔221的水槽22和监测水样流通池23，监测水样流通池23与第一接口单元3上的监测水样转接口31水路连接，蒸馏水箱与第一接口单元3上的蒸馏水转接口32水路连接，中控单元1与第一接口单元3的多芯转接头34连接。

如图4所示，每个分析单元4上设有一个监测水样接口41、一个蒸馏水接口42、一个排液口43、一多芯接口44；

如图1-图4所示，第一接口单元3上的监测水样转接口31上设有三分水结构，其通过三分水结构的两个分水水路与两个个监测水样输送口35分别连接，另一个分水水路与第二接口单元5的监测水样转接口51连接；分析单元4A和分析单元4B的监测水样接口41分别与第一接口单元3的两个监测水样输送口35连接；

第一接口单元3上的蒸馏水转接口32上设有三分水结构，其通过三分水结构的两个分水水路与两个蒸馏水输送口36分别连接，另一个分水水路与第二接口单元5的蒸馏水转接口52连接；分析单元4A和分析单元4B的蒸馏水接口42分别与第一接口单元3的两个蒸馏水输送口36连接；

第一接口单元3上的多芯转接头34通过并联方式设有三分流电路，其通过其中的两个分流电路与两个分流用多芯转接头37连接，另一个分流电路与第二接口单元5的多芯转接头54连接；分析单元4A和分析单元4B的多芯接口44分别与第一接口单元3的两个分流用多芯转接头37连接；

第一接口单元3上的废液收集口33上设有三分水结构，其通过三分水结构的两个分水水路与两个废液接收口38连接，另一个分水水路与第二接口单元5的废液收集口53连接；分析单元4A和分析单元4B的排液口43分别与第一接口单元3的两个废液接收口38连接，且第一接口单元3上的废液收集口33进一步与外置废液桶连接；

第一接口单元3上的监测水样转接口31上设有三分水结构，其通过三分水结构的两个分水水路与两个个监测水样输送口35分别连接，另一个分水水路与第二接口单元5的监测水样转接口51连接；分析单元4A和分析单元4B的监测水样接口41分别与第一接口单元3的两个监测水样输送口35连接；

第一接口单元3上的蒸馏水转接口32上设有三分水结构，其通过三分水结构的两个分水水路与两个蒸馏水输送口36分别连接，另一个分水水路与第二接口单元5的蒸馏水转接口52连接；分析单元4A和分析单元4B的蒸馏水接口42分别与第一接口单元3的两个蒸馏水输送口36连接；

第一接口单元3上的多芯转接头34通过并联方式设有三分流电路，其通过其中的两个分流电路与两个分流用多芯转接头37连接，另一个分流电路与第二接口单元5的多芯转接头54连接；分析单元4A和分析单元4B的多芯接口44分别与第一接口单元3的两个分流用多芯转接头37连接；

第一接口单元3上的废液收集口33上设有三分水结构，其通过三分水结构的两个分水水路与两个废液接收口38连接，另一个分水水路与第二接口单元5的废液收集口53连接；分析单元4A和分析单元4B的排液口43分别与第一接口单元3的两个废液接收口38连接，且第一接口单元3上的废液收集口33进一步与外置废液桶连接；

第二接口单元5还固设有两个监测水样输送口55、两个蒸馏水输送口56、两个分流用多芯转接头57、两个废液接收口58分别与分析单元4C和分析单元4D上的监测水样接口41、蒸馏水接口42、排液口43、多芯接口44一一对应连接，根据实际的需求进行扩展。

如图4-图7所示，所述的分析单元4A上还设有检测试剂容器45、控制电路46、检测池47，其中检测试剂容器45、监测水样接口41、蒸馏水接口42通过与多通阀头48的不同接口481连接利用与多通阀头48连接的注射泵49将相应液体注射入检测池47，检测池47上连接检测元器件471和排液管472，排液管与排液口43连接；控制电路46与多通阀头48上的注射泵49、检测元器件连接，控制电路46通过控制多通阀头48和注射泵49来控制检测试剂、监测水样、蒸馏水、空气等进入检测池47的时间和数量，同时控制检测元器件向检测池47内提供所需要的检测条件以及读取检测数据并传输出去，分析单元4A外部设一可单独拆卸的固定板410，监测水样接口41、蒸馏水接口42、多芯接头、排液口43接固设于此固定板410上。所述的分析单元4A其外设一外板420，检测池47、检测元器件、多通阀头48和注射泵49都固设于此外板420上。

各分析单元通过快速管路接头与第一接口单元3和第二接口单元5进行管路的连接。

中控单元1上还设有通信模块，利于中控单元1将实时采集的监测数据发送到后台云平台。

在实时监测水环境的过程中，中控单元1发出水源采集指令，控制采配水单元2采集水源，水源通过监测水样采集过滤系统21进行过滤得到监测水样后经过带有传感器插孔221的水槽22、流入监测水样流通池23，同时中控单元1发出监测指令，并通过第一接口单元3的多芯转接头34将相应指令发送给与之相连接的分析单元4A上的多芯接口44进一步派送到分析单元4A、的控制电路46上，分析单元4A的控制电路46收到监测指令则进一步控制与其连接的多通阀头48和注射泵49依次通过的监测水样接口41、蒸馏水接口42、监测试剂容器45进行抽取，监测水样接口41受到抽取之力时通过与之连接的第一接口单元上的监测水样输送口35进行抽取，进一步通过相连的监测水样转接口31进行抽取，而监测水样则通过采配水单元2上的监测水样流通池23实现抽取到接口单元的监测水样转接口31，继而流到监测水样输送口35进一步流至分析单元4A的监测水样接口41，依赖多通阀头48和注射泵49注射至检测池47内，同样的，蒸馏水也依此原理进行抽取至检测池47，检测试剂则直接抽取至检测池47，当监测水样、蒸馏水和检测试剂抽取至检测池47后，控制电路46控制检测元器件提供相应的监测条件进行检测实验，检测实验过程中产生的监测数据通过控制电路46进行采集和分析，进一步利用与其相连的多芯接头传输到第一接口单元3的分流用多芯转接头37，进而传输到多芯转接头34，通过多芯转接头34传输给中控单元1，实现监测数据的采集和分析，中控单元1将采集到的监测数据进行分析后将相关结果展示在与之连接的显示器上，同时通过其上的通信模块发送到后台云端进一步实现监测的实时管理；同时，检测池47内反应过后，控制电路46控制多通阀头48接通空气，利用注射泵49注射空气进入检测池47，由于气压的增大，使得产生的废液通过检测池47上的排液管排出至与之相连的排液口43，进一步排至第一接口单元3的废液接收口38，再排至废液收集口33，进而排出至外置废液桶。同时，分析单元4B以相同的监测流程进行监测。

另，通过第二接口单元进行扩展的分析单元4C和分析单元D也是相同的监测流程，在此不赘述。

四个分析单元根据中控单元的控制进行相关监测过程。

若需进一步扩展分析单元4的数量，只需将第二接口单元的水路分流和电路分流多分出一条进一步扩展第三接口单元，则可实现分析单元的进一步扩展，以此类推。

以上监测水样经过带有传感器插孔221的水槽22时，可将传感器探头插入传感器插孔221内进行检测，若不使用该功能可使用封盖将传感器插孔221盖紧。

以上所有设备可利用机柜放置，便于整体迁移和维护。

Claims (10)

1.一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，包括中控单元、采配水单元、蒸馏水箱、第一接口单元和多个分析单元；第一接口单元上设有监测水样转接口、蒸馏水转接口、废液收集口、多芯转接头，其中采配水单元与第一接口单元上的监测水样转接口水路连接、蒸馏水箱与第一接口单元的蒸馏水转接口水路连接；中控单元与第一接口单元的多芯转接头连接；每个分析单元上设有一个监测水样接口、一个蒸馏水接口、一个排液口、一多芯接口；第一接口单元上的监测水样转接口上设有分水结构分别与每个分析单元的监测水样接口处连接，第一接口单元上的蒸馏水转接口上设有分水结构分别与每个分析单元的蒸馏水接口处连接，第一接口单元上的多芯转接头设有并联电路分别与每个分析单元的多芯接口处连接，第一接口单元的废液收集口上设有分水结构分别与每个分析单元的排液口连接，且废液收集口进一步与外置废液桶连接；

还设有第二接口单元，第二接口单元上设有监测水样转接口、蒸馏水转接口、废液收集口、多芯转接头，第一接口单元上的监测水样转接口上设有的分水结构其中之一分水水路与第二接口单元的监测水样转接口连接，第一接口单元上的蒸馏水转接口上设有分水结构其中之一分水水路与第二接口单元的蒸馏水转接口连接，第一接口单元上的多芯转接头设有并联电路其中之一的并联电路与第二接口单元的多芯转接头连接，第一接口单元的废液收集口上设有分水结构其中之一分水水路与第二接口单元的废液收集口连接，第二接口单元上还固设有多个监测水样输送口、多个蒸馏水输送口、多个分流用多芯转接头、多个废液接收口用以扩展连接更多的分析单元；

所述采配水单元上设有监测水样采集过滤系统、监测水样流通池，监测水样流通池与第一接口单元上的一个监测水样转接口水路连接，中控单元控制采配水单元实时采集需要监测的水源并且先通过监测水样采集过滤系统进行过滤净化，然后进入监测水样流通池；

所述的分析单元，其上还设有检测试剂容器、控制电路、检测池、空气进口，其中检测试剂容器、监测水样接口、蒸馏水接口、空气进口通过可控进量的泵连接于检测池，检测池上连有检测元器件和排液管，排液管与排液口连接；控制电路与多芯接口、可控进量的泵、检测元器件连接，控制电路通过控制可控进量的泵来控制检测试剂、监测水样、蒸馏水、空气进入检测池的时间和数量，同时控制检测元器件提供检测池内需要的检测条件以及读取检测数据并传输出去。

2.如权利要求1所述的一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，其特征在于：以上所述的分析单元与第一接口单元进行的连接都是通过快速管路接头连接。

3.如权利要求1所述的一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，其特征在于：第一接口单元上还固设有多个监测水样输送口、多个蒸馏水输送口、多个分流用多芯转接头、多个废液接收口，其中监测水样转接口通过分水结构设计与每个监测水样输送口连接，蒸馏水转接口通过分水结构设计与每个蒸馏水输送口连接，多芯转接头通过并联方式与多个分流用多芯转接头连接，废液收集口通过分水结构设计与每个废液接收口连接，每个分析单元的监测水样接口与第一接口单元的一个监测水样输送口连接、蒸馏水接口与第一接口单元的一个蒸馏水输送口连接、排液口与一个废液接收口连接、多芯接口与一个分流用多芯转接头连接。

4.如权利要求1所述的一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，其特征在于：第一接口单元上至少剩余一组监测水样输送口、蒸馏水输送口、废液接收口、分流用多芯转接头用于与第二接口单元的监测水样转接口、蒸馏水转接口、多芯转接头、废液收集口一一对应连接。

5.如权利要求1所述的一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，其特征在于：所述的采配水单元上还设有带有传感器插孔的水槽，通过监测水样采集过滤系统之后得到监测水样流经该水槽。

6.如权利要求1所述的一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，其特征在于：分析单元外部设一可单独拆卸的固定板，监测水样接口、蒸馏水接口、多芯接头、排液口接固设于此固定板上。

7.如权利要求1所述的一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，其特征在于：所述的可控进量的泵为多通阀头与注射泵的配合使用，检测试剂容器、监测水样接口、蒸馏水接口、空气进口与多通阀头的不同接口连接，注射泵与检测池连接。

8.如权利要求1所述的一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，其特征在于：所述的分析单元其外设一外板，检测池、检测元器件、可控进量的泵都固设于外板上。

9.如权利要求1所述的一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，其特征在于：中控单元上设有显示器。

10.如权利要求1所述的一种一体化可扩展微型水质在线监测系统，其特征在于：中控单元上还设有通信模块，利于中控单元将实时采集的监测数据发送到后台云端。