CN110361463A - 层析法水质无线监测系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水质监测领域，具体为一种层析法水质无线监测系统及其工作方法，其中层析法水质无线监测系统包括：终端和若干采集装置；所述采集装置适于将采集的待测溶液中各待测物质参数通过采集装置的无线模块发送至终端；所述终端适于根据各待测物质参数判断水质情况，当各待测物质参数均在各待测物质预设的参数范围内时，判断水质正常；当任一待测物质参数处于该待测物质预设的参数范围之外时，判断水质异常；以及所述终端适于在判断水质异常后发送水质异常信号至相应采集装置，实现了对处在不同位置的各个水质监测点进行统筹管理。

Description

层析法水质无线监测系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及水质监测领域，具体为一种层析法水质无线监测系统及其工作方法。

背景技术

随着社会的发展污染越来越严重，而对于人们最重要也是最关键的环境污染问题便是水质污染，因此为了预防水质污染建立了越来越多的水质监测点，随之而来的问题是大量的人工成本的增加，以及巨大的资源消耗。每一个水质监测点都需要专门的管理人员和监测人员对水质进行监测，消耗了大量的人力物力。因此需要对所有水质监测点进行统筹管理，以减少资源的消耗和浪费。

基于上述技术问题，需要设计一种新的层析法水质无线监测系统及其工作方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种层析法水质无线监测系统及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种层析法水质无线监测系统，包括：

终端和若干采集装置；

所述采集装置适于将采集的待测溶液中各待测物质参数通过采集装置的无线模块发送至终端；

所述终端适于根据各待测物质参数判断水质情况，当各待测物质参数均在各待测物质预设的参数范围内时，判断水质正常；当任一待测物质参数处于该待测物质预设的参数范围之外时，判断水质异常；以及

所述终端适于在判断水质异常后发送水质异常信号至相应采集装置。

进一步，所述采集装置包括：层析柱、处理器模块，与处理器模块电性连接的检测机构和至少两个输液机构；

所述处理器模块适于控制一输液机构将待测溶液输入层析柱，以通过层析柱内的吸附剂吸附待测溶液中的待测物质；

所述处理器模块适于在待测溶液输入层析柱后，控制其余输液机构分别向层析柱中输入相应的洗脱溶液；

所述检测机构适于承接流经层析柱的溶液，并检测溶液中待测物质参数。

进一步，所述输液机构包括：蓄水仓、抽水管、输水泵和输水管；

所述蓄水仓适于存放待测溶液或洗脱溶液；

所述抽水管口设置在蓄水仓的侧壁上，并且抽水管连接输水泵的输入端；

所述输水泵的输出端通过输水管连接层析柱的顶部；

所述处理器模块适于控制输水泵将蓄水仓内的待测溶液或洗脱溶液输入至层析柱中。

进一步，所述采集装置还包括：底座、支撑架和连接杆；

所述支撑架安装在底座上；

所述蓄水仓设置在底座上；

所述连接杆的一端固定在支撑架上，另一端固定在层析柱的外侧壁上，以固定层析柱。

进一步，所述检测机构包括：转动电机、传动轴、若干承接盒和若干检测单元，以及运送各承接盒的传送带；

所述转动电机和传送带设置在底座上；

所述转动电机适于通过传动轴带动传送带运动；

各承接盒沿传送带依次设置；

所述检测单元设置在承接盒内侧底部；

所述处理器模块适于控制转动电机通过传动轴带动传送带运动，以使各承接盒逐一承接流经层析柱的溶液，并通过相应的检测单元检测溶液中的待测物质参数。

进一步，所述输液机构还包括：与处理器模块电性连接的称重传感器；

所述称重传感器设置在蓄水仓与底座之间，并检测蓄水仓的重量数据；

所述处理器模块适于根据相应蓄水仓的重量数据控制相应输水泵停止工作。

进一步，所述采集装置还包括：与处理器模块电性连接的点滴感应器；

所述检测机构还包括：行程开关；

所述行程开关设置在底座与传送带之间，并且设置在层析柱底部出液口的正下方；

所述点滴感应器安装在支撑架上，并检测层析柱底部出液口的溶液滴落速度数据；

所述处理器模块适于根据溶液滴落速度数据控传送带运动，并且在行程开关检测到传送带运送的承接盒时，处理器模块控制传送带停止运动，以使下一个承接盒承接流经层析柱的溶液；以及

所述处理器模块适于根据溶液滴落速度数据和相应蓄水仓的重量数据控制相应输水泵开始工作。

进一步，所述采集装置还包括：与处理器模块电性连接的显示模块；

所述显示模块设置在底座上；

所述显示模块适于显示待测物质参数和水质异常信号。

进一步，所述检测单元包括：与洗脱溶液洗脱的待测物质对应的传感器。

另一方面，本发明还提供一种层析法水质无线监测系统的工作方法，包括：

将待测溶液输入层析柱，以通过层析柱吸附待测溶液中的待测物质；

当层析柱中输入的待测溶液全部滴落进检测机构时，将相应洗脱溶液分别输入层析柱；

通过各检测机构分别承接流经层析柱的溶液；

通过相应的传感器检测溶液中相应的待测物质参数，并发送至终端；以及

终端适于根据各待测物质参数判断水质情况，并且在判断水质异常后反馈水质异常信号。

本发明的有益效果是，本发明通过终端和若干采集装置；所述采集装置适于将采集的待测溶液中各待测物质参数通过采集装置的无线模块发送至终端；所述终端适于根据各待测物质参数判断水质情况，当各待测物质参数均在各待测物质预设的参数范围内时，判断水质正常；当任一待测物质参数处于该待测物质预设的参数范围之外时，判断水质异常；以及所述终端适于在判断水质异常后发送水质异常信号至相应采集装置，实现了对处在不同位置的各个水质监测点进行统筹管理。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所涉及的层析法水质无线监测系统的原理框图；

图2是本发明所涉及的采集装置的结构示意图。

图中：

1为层析柱；

2为输液机构、201为蓄水仓、202为抽水管、203为输水泵、204为输水管、205为称重传感器；

3为检测机构、301为转动电机、302为传动轴、303为承接盒、304为检测单元、305为传送带、306为行程开关；

4为底座；

5为支撑架；

6为连接杆；

7为点滴感应器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1是本发明所涉及的层析法水质无线监测系统的原理框图。

如图1所示，本实施例1提供了一种层析法水质无线监测系统，包括：终端和若干采集装置；所述终端可以但不限于是电脑等；所述采集装置适于将采集的待测溶液中各待测物质参数通过采集装置的无线模块发送至终端；所述无线模块可以但不限于采用4G模块，通过4G网络传输待测溶液中各待测物质参数可以有效利用现有的4G网络，以降低资源的消耗；所述终端适于根据各待测物质参数判断水质情况，当各待测物质参数均在各待测物质预设的参数范围内时，判断水质正常；当任一待测物质参数处于该待测物质预设的参数范围之外时，判断水质异常；以及所述终端适于在判断水质异常后发送水质异常信号至相应采集装置，将采集装置设置在不同的水质监测点，可以实现对处在不同地理位置的各个水质监测点进行在线统筹管理。

图2是本发明所涉及的采集装置的结构示意图。

如图2所示，在本实施例中，所述采集装置包括：层析柱1、处理器模块，与处理器模块电性连接的检测机构3和至少两个输液机构2；所述处理器模块可以但不限于采用STM32系列单片机；所述处理器模块适于控制一输液机构2将待测溶液输入层析柱1，以通过层析柱1内的吸附剂吸附待测溶液中的待测物质；所述吸附剂可以但不限于采用活性炭；所述处理器模块适于在待测溶液输入层析柱1后，控制其余输液机构2分别向层析柱1中输入相应的洗脱溶液（当有多种洗脱溶液时，每一种洗脱溶液分别存储在一个输液机构2中，处理器模块分别控制相应的输液机构2将洗脱溶液先后输入层析柱1）；所述检测机构3适于承接流经层析柱1的溶液（所述检测机构3分别承接流经层析柱1的各洗脱溶液，以及承接流经层析柱1的待测溶液），并检测溶液（所述溶液包括流经层析柱1的待测溶液和流经层析柱1的各洗脱溶液）中待测物质参数，实现了利用层析法精确的检测水质；当检测机构3承接流经层析柱1的待测溶液后可以检测流经层析柱1的待测溶液中是否还含有待测物质，可以提高即将进行的检测待测物质参数精确度；通过不同的洗脱溶液将各待测物质分别洗脱，以及通过各检测机构3分别承接流经层析柱1的各洗脱溶液，可以增加检测的准确性，通过控制洗脱溶液分别输入层析柱1可以有效的避免洗脱时不同的洗脱溶液混合使洗脱产生误差；通过洗脱溶液将待测物质分别洗脱后进行检测，最终得知水质情况，可以提高水质情况分析的精确度。

在本实施例中，所述输液机构2包括：蓄水仓201、抽水管202、输水泵203和输水管204；所述蓄水仓201适于存放待测溶液或洗脱溶液；所述抽水管202口设置在蓄水仓201的侧壁上，并且抽水管202连接输水泵203的输入端；所述输水泵203的输出端通过输水管204连接层析柱1的顶部；所述处理器模块适于控制输水泵203将蓄水仓201内的待测溶液或洗脱溶液输入至层析柱1中，通过将各洗脱溶液以及待测溶液分别存放在蓄水仓201中，可以有效地避免各洗脱溶液混合而产生误差。

在本实施例中，所述采集装置还包括：底座4、支撑架5和连接杆6；所述支撑架5安装在底座4上；所述蓄水仓201设置在底座4上；所述连接杆6的一端固定在支撑架5上，另一端固定在层析柱1的外侧壁上，以固定层析柱1。

在本实施例中，所述检测机构3包括：转动电机301、传动轴302、若干承接盒303和若干检测单元304，以及运送各承接盒303的传送带305； 所述转动电机301和传送带305设置在底座4上；所述转动电机301适于通过传动轴302带动传送带305运动；各承接盒303沿传送带305依次设置；所述检测单元304设置在承接盒303内侧底部；所述处理器模块适于控制转动电机301通过传动轴302带动传送带305运动，以使各承接盒303逐一承接流经层析柱1的溶液，并通过相应的检测单元304检测溶液中的待测物质参数；通过传送带305将更承接盒303逐一承接流经层析柱1的溶液，可以确保每个承接盒303中只有一种溶液，以提高水质检测的准确性。

在本实施例中，所述输液机构2还包括：与处理器模块电性连接的称重传感器205；所述称重传感器205可以但不限于采用STC称重传感器205；所述称重传感器205设置在蓄水仓201与底座4之间，并检测蓄水仓201的重量数据；所述处理器模块适于根据相应蓄水仓201的重量数据控制相应输水泵203停止工作；当蓄水仓201的重量数据低于预设的重量数据时，处理器模块判断该蓄水仓201内的待测溶液或洗脱溶液已经全部输入层析柱1，此时处理器模块控制该蓄水仓201对应的输液机构2的输水泵203停止工作；通过称重传感器205可以得知该称重传感器205对应的蓄水仓201内的待测溶液或洗脱溶液是否已经全部输入层析柱1。

在本实施例中，所述采集装置还包括：与处理器模块电性连接的点滴感应器7；所述检测机构3还包括：行程开关306；所述行程开关306设置在底座4与传送带305之间，并且设置在层析柱1底部出液口的正下方；所述点滴感应器7安装在支撑架5上，并检测层析柱1底部出液口的溶液滴落速度数据（层析柱1底部出液口滴落的溶液穿过点滴感应器7）；所述处理器模块适于根据溶液滴落速度数据控传送带305运动（当点滴感应器7间隔预设时间未检测到溶液滴落时，处理器模块判断输液机构2输入层析柱1的待测溶液或洗脱溶液已经全部滴落，此时处理器模块控制传送带305运动），并且在行程开关306检测到传送带305运送的承接盒303时（处理器模块判断下一个承接盒303已经被运送到层析柱1底部出液口的正下方），处理器模块控制传送带305停止运动，以使下一个承接盒303承接流经层析柱1的溶液；以及所述处理器模块适于根据溶液滴落速度数据和相应蓄水仓201的重量数据控制相应输水泵203开始工作（当处理器模块判断输液机构2输入层析柱1的待测溶液或洗脱溶液已经全部滴落，并且下一个承接盒303已经被运送到层析柱1底部出液口的正下方时，处理器模块控制下一个输液机构2将洗脱溶液输入层析柱1，即处理器模块在输液机构2对应的称重传感器205检测的相应输液机构2中蓄水仓201的重量数据大于预设重量数据时，判断相应输液机构2中的洗脱溶液未输入层析柱1，并且行程开关306检测到传送带305运送的承接盒303时，处理器模块控制该输液机构2将洗脱溶液输入层析柱1）。

在本实施例中，可以预先将所有输液机构2进行编号（可以将存放待测溶液的输液机构2记录为最小编号，并对其余输液机构2顺序编号），并将各输液机构2对应的编号存入处理器模块中，处理器模块根据对应的编号实时记录各输液机构2中蓄水仓201的重量数据，处理器模块顺序遍历各输液机构2对应的实时重量数据，并根据各输液机构2实时的重量数据判断各输液机构2内的待测溶液或洗脱溶液是否全部输入层析柱1；并且处理器模块可以根据各输液机构2的编号控制各输液机构2中的输水泵203工作；通过对各输液机构2进行编号，可以快速了解各输液机构2内的待测溶液或洗脱溶液的存放量。

在本实施例中，所述采集装置还包括：与处理器模块电性连接的显示模块；所述显示模块可以但不限于采用液晶显示屏；所述显示模块设置在底座4上；所述显示模块适于显示待测物质参数和水质异常信号，以及可以显示各输液机构2对应的蓄水仓201的实时重量数据；通过显示模块可以明确的得知待测溶液中各待测物质参数。

在本实施例中，所述洗脱溶液可以但不限于采用环己烷洗脱溶液（洗脱烷烃）、苯洗脱溶液（洗脱多环芳烃）和乙醇（洗脱极性组分）等；通过洗脱溶液可以将待测溶液中所需检测的待测物质分别洗脱。

在本实施例中，所述检测单元304包括：与洗脱溶液洗脱的待测物质对应的传感器，当洗脱多种待测物质时，每一个检测单元304集成有与待测物质种类对应的传感器，以检测所有种类的待测物质；例如，当待测物质为极性组分时可以采用极性组分传感器等。

在本实施例中，所述采集装置还包括：与处理器模块电性连接的定位模块；所述定位模块可以但不限于采用北斗定位模块或GPS定位模块等；所述定位模块适于确定该采集装置对应的水质监测点的地理位置信息，并通过无线模块发送至终端；当终端判断判断水质异常后可以根据相应的采集装置对应的水质监测点的地理位置信息，确定水质异常的水域。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种层析法水质无线监测系统的工作方法，包括：将待测溶液输入层析柱1，以通过层析柱1吸附待测溶液中的待测物质；当层析柱1中输入的待测溶液全部滴落进检测机构3时，将相应洗脱溶液分别输入层析柱1；通过各检测机构3分别承接流经层析柱1的溶液； 通过相应的传感器检测溶液中相应的待测物质参数，并发送至终端；以及终端适于根据各待测物质参数判断水质情况，并且在判断水质异常后反馈水质异常信号。

综上所述，本发明通过终端和若干采集装置；所述采集装置适于将采集的待测溶液中各待测物质参数通过采集装置的无线模块发送至终端；所述终端适于根据各待测物质参数判断水质情况，当各待测物质参数均在各待测物质预设的参数范围内时，判断水质正常；当任一待测物质参数处于该待测物质预设的参数范围之外时，判断水质异常；以及所述终端适于在判断水质异常后发送水质异常信号至相应采集装置，实现了对处在不同位置的各个水质监测点进行统筹管理。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种层析法水质无线监测系统，其特征在于，包括：

终端和若干采集装置；

所述采集装置适于将采集的待测溶液中各待测物质参数通过采集装置的无线模块发送至终端；

所述终端适于根据各待测物质参数判断水质情况，当各待测物质参数均在各待测物质预设的参数范围内时，判断水质正常；当任一待测物质参数处于该待测物质预设的参数范围之外时，判断水质异常；以及

所述终端适于在判断水质异常后发送水质异常信号至相应采集装置。

2.如权利要求1所述的层析法水质无线监测系统，其特征在于，

所述采集装置包括：层析柱、处理器模块，与处理器模块电性连接的检测机构和至少两个输液机构；

所述处理器模块适于控制一输液机构将待测溶液输入层析柱，以通过层析柱内的吸附剂吸附待测溶液中的待测物质；

所述处理器模块适于在待测溶液输入层析柱后，控制其余输液机构分别向层析柱中输入相应的洗脱溶液；

所述检测机构适于承接流经层析柱的溶液，并检测溶液中待测物质参数。

3.如权利要求2所述的层析法水质无线监测系统，其特征在于，

所述输液机构包括：蓄水仓、抽水管、输水泵和输水管；

所述蓄水仓适于存放待测溶液或洗脱溶液；

所述抽水管口设置在蓄水仓的侧壁上，并且抽水管连接输水泵的输入端；

所述输水泵的输出端通过输水管连接层析柱的顶部；

所述处理器模块适于控制输水泵将蓄水仓内的待测溶液或洗脱溶液输入至层析柱中。

4.如权利要求3所述的层析法水质无线监测系统，其特征在于，

所述采集装置还包括：底座、支撑架和连接杆；

所述支撑架安装在底座上；

所述蓄水仓设置在底座上；

所述连接杆的一端固定在支撑架上，另一端固定在层析柱的外侧壁上，以固定层析柱。

5.如权利要求4所述的层析法水质无线监测系统，其特征在于，

所述检测机构包括：转动电机、传动轴、若干承接盒和若干检测单元，以及运送各承接盒的传送带；

所述转动电机和传送带设置在底座上；

所述转动电机适于通过传动轴带动传送带运动；

各承接盒沿传送带依次设置；

所述检测单元设置在承接盒内侧底部；

所述处理器模块适于控制转动电机通过传动轴带动传送带运动，以使各承接盒逐一承接流经层析柱的溶液，并通过相应的检测单元检测溶液中的待测物质参数。

6.如权利要求5所述的层析法水质无线监测系统，其特征在于，

所述输液机构还包括：与处理器模块电性连接的称重传感器；

所述称重传感器设置在蓄水仓与底座之间，并检测蓄水仓的重量数据；

所述处理器模块适于根据相应蓄水仓的重量数据控制相应输水泵停止工作。

7.如权利要求6所述的层析法水质无线监测系统，其特征在于，

所述采集装置还包括：与处理器模块电性连接的点滴感应器；

所述检测机构还包括：行程开关；

所述行程开关设置在底座与传送带之间，并且设置在层析柱底部出液口的正下方；

所述点滴感应器安装在支撑架上，并检测层析柱底部出液口的溶液滴落速度数据；

所述处理器模块适于根据溶液滴落速度数据控传送带运动，并且在行程开关检测到传送带运送的承接盒时，处理器模块控制传送带停止运动，以使下一个承接盒承接流经层析柱的溶液；以及

所述处理器模块适于根据溶液滴落速度数据和相应蓄水仓的重量数据控制相应输水泵开始工作；

所述采集装置还包括：与处理器模块电性连接的显示模块；

所述显示模块设置在底座上；

所述显示模块适于显示待测物质参数和水质异常信号；

所述检测单元包括：与洗脱溶液洗脱的待测物质对应的传感器。

8.一种层析法水质无线监测系统的工作方法，其特征在于，包括：

将待测溶液输入层析柱，以通过层析柱吸附待测溶液中的待测物质；

当层析柱中输入的待测溶液全部滴落进检测机构时，将相应洗脱溶液分别输入层析柱；

通过各检测机构分别承接流经层析柱的溶液；

通过相应的传感器检测溶液中相应的待测物质参数，并发送至终端；以及

终端适于根据各待测物质参数判断水质情况，并且在判断水质异常后反馈水质异常信号。

9.一种检测机构，其特征在于，包括：转动电机、传动轴、若干承接盒和若干检测单元，以及运送各承接盒的传送带；

所述转动电机和传送带设置在底座上；

所述转动电机适于通过传动轴带动传送带运动；

各承接盒沿传送带依次设置；

所述检测单元设置在承接盒内侧底部；

所述处理器模块适于控制转动电机通过传动轴带动传送带运动，以使各承接盒逐一承接流经层析柱的溶液，并通过相应的检测单元检测溶液中的待测物质参数。

10.一种采集装置，其特征在于，包括：层析柱、处理器模块，与处理器模块电性连接的检测机构和至少两个输液机构；

所述处理器模块适于控制一输液机构将待测溶液输入层析柱，以通过层析柱内的吸附剂吸附待测溶液中的待测物质；

所述处理器模块适于在待测溶液输入层析柱后，控制其余输液机构分别向层析柱中输入相应的洗脱溶液；

所述检测机构适于承接流经层析柱的溶液，并检测溶液中待测物质参数。