CN110887878A - 一种微流水质cod在线检测和远程监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明设计了一种微流水质COD在线检测和远程监测系统,包含蠕动泵、反应仓、数据线、微安级抗干扰电流表、电控盒、上位机,本研究将紫外光的光氧化和二氧化钛对紫外光氧化的催化过程结合起来，同时利用微流水体抽取技术、紫外光催化氧化技术、计算机控制技术，数据库存储技术，实现COD在线检测的自动化和远程监测的智能化。该发明的有益效果是：采用光电催化氧化的技术来实现水中有机物的快速消解，从而完成COD的检测。
Description
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，尤其是涉及一种微流水质COD在线检测和远程监测系统及方法。
背景技术
水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。对整个水环境保护、水污染控制以及维护水环境健康方面起着至关重要的作用。水质监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水(江河、湖海和地下水)及各种各样的工业排水等。
COD可作为衡量水体有机物相当含量的指标,对于污水的治理及水体的质量评价有着重要意义。因此对水体中COD进行准确监测具有重要的意义。目前我国采用的COD标准方法具有操作繁琐、效率低、检测成本高、对环境容易造成二次污染等问题。同时由于传统的加热消解法，所需要的时间长，不满足在线监测的要求。因此研发一款检测周期短，自动化程度高的监测系统势在必行。
发明内容
针对上述问题，本发明设计了一种微流水质COD在线检测和远程监测系统，采用光电催化氧化的技术来实现水中有机物的快速消解，从而完成COD的检测。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种微流水质COD在线检测和远程监测系统，包含蠕动泵、反应仓、微安级抗干扰电流表、电控盒、上位机、Arduino、开关电源，所述的反应仓与蠕动泵由硅胶管连接，所述的反应仓包括一个材质为光敏树脂的反应仓室和一个紫外灯照射装置，所述的蠕动泵、微安级抗干扰电流表由USB转485数据线分别与上位机连接，所述的电控盒，由继电器、Arduino、上位机组成，所述的继电器和Arduino由杜邦线连接，所述的Arduino、上位机由USB转串口线连接。
所述的蠕动泵数量为三台，每台额定功率为20w。
所述的微安级抗干扰电流表的量程为0-1000ua。
所述的上位机是树莓派。
本发明还提供了另一种实施例，一种微流水质COD在线检测和远程监测系统的方法，包括以下步骤：
S1:将系统各模块用数据线连接好，检查系统安全后，接通电源；
S2:初始化系统，使系统处于信号接收状态，配置网络信息；
S3:选择系统与电脑的连接模式，无线连接，通过远程桌面的方式。有线连接，打开控制软件，选择对应端口通过USB线直联电脑；
S4:选取对应的校正试剂，由蠕动泵抽取进反应仓，反应后得出此浓度试剂，电流与时间的散点数据，并上传至数据库以备调用；
S5:由三次插值法拟合出电流与时间的标准曲线，将数据可视化，绘制电流时间曲线，计算反应过程中电流与时间的积分值即电荷量，并上传至数据库以备调用；
S6:排空反应仓，抽取待测样品进入反应仓反应，绘制电流与时间曲线，将此曲线与数据库中标准曲线比较，计算反应过程中的电流与时间的积分值，根据公式
得出待测样品COD浓度，并上传至数据库以备调用。其中分别是校正试剂COD浓度，校正试剂反应过程中的电荷量，待测样品COD浓度，待测样品反应过程中的电荷量；
S7:前六个步骤耗时10分钟左右，接下来重复步骤S6即可完成COD的在线检测。
相对于现有技术，本发明所述的一种微流水质COD在线检测和远程监测系统及方法具有以下优势：
第一，本发明中，采用光电催化氧化的技术来实现水中有机物的快速消解，从而完成COD的检测。由于采用的是紫外光催化氧化这种独特的COD检测方法，省去了传统加热消解法中必须用到的浓硫酸，高锰酸钾等高危险、高污染试剂，减少了对于环境的二次污染。
第二，传统的加热消解方法需要两个小时左右，而本发明使用的方法只需要10分钟左右，可以实现在线检测。
第三，本发明设计的系统包含蠕动泵、反应仓、数据线、微安级抗干扰电流表、电控盒、上位机。利用微流水体抽取技术、紫外光催化氧化技术、计算机控制技术，数据库存储技术，实现COD在线检测的自动化和远程监测的智能化。
第四，本发明所设计的系统是集成度和自动化程度高的智能系统，对于水体中其它指标的监测系统设计也具有参考价值，优点十分突出。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明所述一种微流水质COD在线检测和远程监测系统的流程图；
图2是本发明所述一种微流水质COD在线检测和远程监测系统整体结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。如图1和图2所示，
一种微流水质COD在线检测和远程监测系统，包含蠕动泵、反应仓、微安级抗干扰电流表、电控盒、上位机、Arduino、开关电源，所述的反应仓与蠕动泵由硅胶管连接，所述的反应仓包括一个材质为光敏树脂的反应仓室和一个紫外灯照射装置，所述的蠕动泵、微安级抗干扰电流表由USB转485数据线分别与上位机连接，所述的电控盒，由继电器、Arduino、上位机组成，所述的继电器和Arduino由杜邦线连接，所述的Arduino、上位机由USB转串口线连接。
所述的蠕动泵数量为三台，每台额定功率为20w。
所述的微安级抗干扰电流表的量程为0-1000ua。
所述的上位机是树莓派。
本发明还提供了另一种实施例，一种微流水质COD在线检测和远程监测系统的方法，包括以下步骤：
S1:将系统各模块用数据线连接好，检查系统安全后，接通电源；
S2:初始化系统，使系统处于信号接收状态，配置网络信息；
S3:选择系统与电脑的连接模式，无线连接，通过远程桌面的方式。有线连接，打开控制软件，选择对应端口通过USB线直联电脑；
S4:选取对应的校正试剂，由蠕动泵抽取进反应仓，反应后得出此浓度试剂，电流与时间的散点数据，并上传至数据库以备调用；
S5:由三次插值法拟合出电流与时间的标准曲线，将数据可视化，绘制电流时间曲线，计算反应过程中电流与时间的积分值即电荷量，并上传至数据库以备调用；
S6:排空反应仓，抽取待测样品进入反应仓反应，绘制电流与时间曲线，将此曲线与数据库中标准曲线比较，计算反应过程中的电流与时间的积分值，根据公式
得出待测样品COD浓度，并上传至数据库以备调用。其中分别是校正试剂COD浓度，校正试剂反应过程中的电荷量，待测样品COD浓度，待测样品反应过程中的电荷量；
S7:前六个步骤耗时10分钟左右，接下来重复步骤S6即可完成COD的在线检测。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种微流水质COD在线检测和远程监测系统，其特征在于，包含蠕动泵、反应仓、微安级抗干扰电流表、电控盒、上位机、Arduino、开关电源，所述的反应仓与蠕动泵由硅胶管连接。
2.根据权利要求1所述的一种微流水质COD在线检测和远程监测系统，其特征在于，所述的蠕动泵数量为三台，每台额定功率为20w。
3.根据权利要求1所述的一种微流水质COD在线检测和远程监测系统，其特征在于，所述的反应仓包括一个材质为光敏树脂的反应仓室和一个紫外灯照射装置。
4.根据权利要求1所述的一种微流水质COD在线检测和远程监测系统，其特征在于，所述的微安级抗干扰电流表的量程为0-1000ua。
5.根据权利要求1所述的一种微流水质COD在线检测和远程监测系统，其特征在于，所述的蠕动泵、微安级抗干扰电流表由USB转485数据线分别与上位机连接。
6.根据权利要求1所述的一种微流水质COD在线检测和远程监测系统，其特征在于，所述的电控盒，由继电器、Arduino、上位机组成，继电器和Arduino、由杜邦线连接，Arduino、上位机由USB转串口线连接。
7.根据权利要求1所述的一种微流水质COD在线检测和远程监测系统，其特征在于，所述的上位机是树莓派。
8.一种微流水质COD在线检测和远程监测系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:将系统各模块用数据线连接好，检查系统安全后，接通电源；
S2:初始化系统，使系统处于信号接收状态，配置网络信息；
S3:选择系统与电脑的连接模式，无线连接，通过远程桌面的方式。有线连接，打开控制软件，选择对应端口通过USB线直联电脑；
S4:选取对应的校正试剂，由蠕动泵抽取进反应仓，反应后得出此浓度试剂，电流与时间的散点数据，并上传至数据库以备调用；
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