CN111189782A - 用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备 - Google Patents

用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备。目前对水质检测采用人工检测或岸边固定式，效率低、成本高。本发明的箱体内设置有过滤装置、检测箱装置、水循环装置、光电检测装置。过滤装置包括串联的三个过滤柱，水循环装置包括三个水泵；检测箱装置包括检测箱本体和检测箱传动机构，检测箱传动机构带动检测箱本体做直线运动，检测箱本体具有顶面开有光电检测孔的实验腔室和对照腔室；光电检测装置包括光电倍增管和光电倍增管传动机构，光电倍增管传动机构带动光电倍增管做直线运动，光电倍增管用于检测实验腔室和对照腔室的光电检测孔的发光强度。利用本发明设备，检测成本低、精确度高，且可自动完成检测。

Description

用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备
技术领域
本发明属于环保设备技术领域，涉及用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备。
背景技术
目前国家对自然界水域的水质提高了要求，需要获得大量水域质量的数据，现有的获取水域质量数据的技术有如下几种：人工检测，可以通过手动操作操作取样并将待测水样配置到最佳待测状态，并可以对水样中存在的干扰进行手工排出，同时还可以有选择性地进行检测，但是这种方法效率低下、成本高昂、容易受到未知因素的干扰而降低精确度，除此之外还要消耗大量的人力物力。岸边固定式：在岸边建设固定建筑物，将检测设备固定在建筑物内，其优点为结构结实、使用寿命长，受水流影响小，但是其建造成本高、存在误报和灵敏度、精确度低的问题也是不能忽视的。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备。
本发明包括箱体，箱体侧壁设有设备进水口、第一设备出水口和第二设备出水口，箱体内的底面设置有轨道；箱体内设置有过滤装置、检测箱装置、水循环装置、光电检测装置。
所述的过滤装置包括串联的三个过滤柱：第一过滤柱的进水口通过进水管与设备进水口连通，第二过滤柱的进水口与第一过滤柱的出水口连通，第二过滤柱的出水口与第三过滤柱的进水口连通。
所述的检测箱装置包括检测箱本体和检测箱传动机构；检测箱本体下方固定有支撑柱，支撑柱的底部设置有滑轮，滑轮位于轨道上；所述的检测箱传动机构带动检测箱本体在水平面上沿轨道方向直线运动。
所述的检测箱本体具有实验腔室和对照腔室，实验腔室和对照腔室的顶面均开有光电检测孔；实验腔室的进水口与第二过滤柱的出水口连通，实验腔室的出水口与第一设备出水口连通；对照腔室的进水口与第三过滤柱的出水口连通，对照腔室的出水口与第二设备出水口连通。
所述的水循环装置包括三个水泵；第一水泵设置在第一过滤柱与设备进水口之间的进水管上，第二水泵设置在实验腔室的出水口与第一设备出水口之间的管路上，第三水泵设置在对照腔室的出水口与第二设备出水口之间的管路上。
所述的光电检测装置包括光电倍增管和光电倍增管传动机构；光电倍增管位于检测箱本体的上方，用于检测实验腔室和对照腔室的光电检测孔的发光强度；光电倍增管传动机构带动光电倍增管在水平面上直线运动，光电倍增管的运动方向与检测箱本体的运动方向垂直。
进一步，所述的第一过滤柱内装有食藻细菌，破坏藻类细菌的细胞壁，使胞内的藻毒素自细胞壁流出，第一过滤柱对水样进行第一级过滤，过滤掉大颗粒泥沙；第二过滤柱通过微滤膜过滤掉小颗粒泥沙和细胞碎片；第三过滤柱通过广谱化学溶质RO膜滤芯滤去样本水体中的溶质。
进一步，所述的实验腔室和对照腔室内装有同量的发光细菌。
进一步，所述的检测箱传动机构包括电机、主动轮、从动轮、传动带，电机驱动主动轮转动，主动轮与从动轮通过传动带联动，传动带与检测箱本体配合连接，主动轮转动时，传动带带动检测箱本体在水平面上沿轨道方向直线运动。
进一步，所述的光电倍增管传动机构包括电机、在电机的驱动下旋转的丝杆和沿丝杆直线滑动的滑块，光电倍增管固定在滑块上；电机通过丝杆和滑块带动光电倍增管在水平面上直线运动。
本发明的水质检测设备与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的水质检测设备可安装在水域的岸边或附近，通过水循环装置进行取样，通过过滤装置对水样进行处理，通过光电检测装置对检测箱装置内的水样进行光电检测。通过构成检测系统的其他电子设备将所有检测的数据实时传送给服务器，工作人员只要访问服务器即可获取想要的数据。不需要人工去野外进行操作，也不需要建设固定建筑物，可大大降低成本并节省人力和物力。并且一个服务器可以绑定多个实质检测设备，对水域形成网络式覆盖，可获得大量的实时数据。通过大量数据得出的结论更精确，且可得出水域水质的发展变化数据。检测箱装置具有实验腔体和对照腔体，通过过滤装置可获得实验水样和对照水样，在对实验水样的检测结果和对对照水样的检测结果进行对比的基础上，获得对水质的评判结果，更符合实际。
附图说明
图1为本发明的主视方向的剖视示意图；
图2为本发明的侧视方向的剖视示意图；
图3为本发明的俯视方向的剖视示意图；
图4为本发明的水循环的示意图。
具体实施方式
用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备，可以安装在水域的岸边或者附近，一个水域可以安装一个或者多个水质检测设备。一个水域或者多个水域的水质检测设备通过其通讯模块与服务器进行数据传送。
如图1、2、3、4所示，该水质检测设备包括箱体1，箱体1侧壁设有设备进水口11、第一设备出水口12和第二设备出水口13，箱体1内的底面设置有轨道14；箱体1内设置有过滤装置2、检测箱装置3、水循环装置4、光电检测装置5。
过滤装置2对进入箱体1内的水进行过滤，包括第一过滤柱21、第二过滤柱22、第三过滤柱23。第一过滤柱21的进水口通过进水管与设备进水口11连通，第二过滤柱22的进水口与第一过滤柱21的出水口连通，第二过滤柱22的出水口与第三过滤柱23的进水口连通。三个过滤柱的连接关系为串联，即水样依次流经第一过滤柱21、第二过滤柱22和第三过滤柱23。第一过滤柱21对水样进行第一级过滤，过滤掉大颗粒泥沙，第一过滤柱21内装有食藻细菌，破坏藻类细菌的细胞壁，使其中的藻毒素自细胞壁流出。第二过滤柱22通过微滤膜过滤掉小颗粒泥沙和细胞碎片。第三过滤柱23通过广谱化学溶质RO膜滤芯滤去样本水体中的溶质。
检测箱装置3接收过滤后的水，包括检测箱本体31和检测箱传动机构。检测箱本体31顶面开有光电检测孔，下方固定有支撑柱32，支撑柱32的底部设置有滑轮33，滑轮33位于轨道14上。检测箱传动机构包括电机34、主动轮35、从动轮36、传动带37，电机34驱动主动轮35转动，主动轮35与从动轮36通过传动带37联动，传动带37与检测箱本体31配合连接，主动轮35转动时，传动带37带动检测箱本体31在水平面上沿轨道方向直线运动。
检测箱本体31具有实验腔室311和对照腔室312，实验腔室311和对照腔室312均设有光电检测孔(图中未示出)，实验腔室311和对照腔室312内装有同量的发光细菌。实验腔室311的进水口与第二过滤柱22的出水口连通，实验腔室311的出水口与第一设备出水口12连通；对照腔室312的进水口与第三过滤柱23的出水口连通，对照腔室312的出水口与第二设备出水口13连通。
第二过滤柱22的出水口流向实验腔室311的水构成实验水样，该结构的目的在于检测实验水样内是否含有过量藻毒素、化学废料等毒性物质。藻毒素和化学废料等毒性物质可以杀死或抑制发光细菌，依据发光细菌的发光量即可评估实验水样内的毒性物质的生物毒性。发光越多，说明毒性物质的生物毒性越少，水样的水质越好，反之则说明水质越差。
第三过滤柱23可过滤掉溶于水中的毒性物质，从第三过滤柱23流向对照腔室312的水构成对照水样，对照水样显示了该水域未被上述毒性物质污染时的状态，如果实验腔室311内的发光细菌含量低于对照腔室312内的发光细菌量，说明该水域被上述毒性物质污染。通过对比对照腔室312内的发光细菌量与实验腔室311内的发光细菌量可以评估该水域的污染程度。
水循环装置4包括三个水泵，其中：第一水泵41设置在第一过滤柱21与设备进水口11之间的进水管上，将水域的水泵入箱体1前进行过滤；第二水泵42设置在实验腔室311的出水口与第一设备出水口12之间的管路上，第三水泵43设置在对照腔室312的出水口与第二设备出水口13之间的管路上，第二水泵42和第三水泵43将实验腔室311和对照腔室312的水排出至水域中，完成水的循环。
光电检测装置5对检测箱本体31内的水样进行光电检测，包括光电倍增管51和光电倍增管传动机构。光电倍增管位于检测箱本体31的上方，用于检测实验腔室311和对照腔室312的光电检测孔的发光强度。光电倍增管51连接有滤波电路(图中未示出)，滤波电路包括与初级滤波电路和次级滤波电路，初级滤波电路与次级滤波电路之间通过SAM连接器连接，滤波电路为成熟的现有技术。
光电倍增管传动机构包括电机(图中未示出)、在电机的驱动下旋转的丝杆52和沿丝杆直线滑动的滑块53，光电倍增管51固定在滑块53上。电机通过丝杆52和滑块53带动光电倍增管51在水平面上直线运动，光电倍增管51的运动方向与检测箱本体31的运动方向垂直，工作中光电倍增管51与检测箱本体31做正交运动。
光电倍增管传动机构带动光电倍增管51运动经过实验腔室311和对照腔室312上方时，依次检测实验腔室311和对照腔室312的光电检测孔的发光强度，发光强度越高说明发光细菌数量越多。在水域污染后，实验腔室311内的发光细菌的数量会下降，发光强度也会随着降低。光电检测在水循环进行设定的一段时间后开始，目的是要获取具有代表性的水样。
该水质检测设备配备箱体内环境控制装置以及单片机等电子设备构成水质检测系统。单片机与光电检测装置5连接，可接受光电检测装置5发来的检测数据，光电检测装置5的电信号经光电接口和传送模块后转变成为单片机可接受的数据，对实验腔室311的数据与对照腔室312的数据进行对比并做出是否污染的判定结果。在对实验水样的检测结果和对对照水样的检测结果进行对比的基础上，获得对水质的评判结果，更符合实际。例如，当实验腔室311的发光强度低于对照腔室312的发光强度，或者低于设定的幅度时，即可判定水域被污染。单片机与通讯模块连接，将接收到的所有数据和判定结果发送给服务器。
箱体内环境控制装置包括温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、通风机构、温控模组和酸碱对冲模组，单片机与服务器通讯连接，温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、通风机构、温控模组和酸碱对冲模组均与单片机连接。通过箱体内环境控制装置可对箱体内的温度、湿度和酸碱度等参数进行实时调控，使其保持在适宜发光细菌生存的状态，从而保证检测的稳定性和准确性。
单片机可根据温度传感器传送的温度来控制温控模组的启动和关闭，从而控制箱体1内的温度。单片机根据湿度传感器传送的湿度来控制通风机构的启动和关闭，从而控制箱体1内的湿度。单片机根据PH值传感器传送的数据控制酸碱对冲模组的工作来控制箱体1内的PH值。上述控制装置是为了给发光细菌提供适宜的生存环境而设置的。
水质监测系统还设有电源模块、定位模块，用于给所有的电机、箱体1内环境控制装置和单片机等用电装置供电。定位模块通过该模块服务器可标定水质检测设备的位置，从而标定水域污染的位置。
本发明的可以安装在水域的岸边或附近，通过水循环装置进行取样，通过过滤装置对水样进行处理，通过光电检测装置对微流控芯片装置内的水样进行光电检测，并将所有检测的数据实时传送给服务器，工作人员只要访问服务器即可获取想要的数据。不需要人工去野外进行操作，也不需要建设固定建筑物，可大大降低成本并节省人力和物力。并且一个服务器可以绑定多个实质检测设备，对水域形成网络式覆盖，可获得大量的实时数据，通过大量数据得出的结论更精确，且可得出水域水质的发展变化数据。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。应该理解，本发明的保护基础为水质检测设备的结构特征，该结构特征便于安装和使用，而系统中除检测设备以外的电子设备，属于常规的现有技术，本领域技术人员可根据需要自行搭建。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备，包括箱体(1)，其特征在于：
所述的箱体(1)侧壁设有设备进水口(11)、第一设备出水口(12)和第二设备出水口(13)，箱体(1)内的底面设置有轨道(14)；箱体(1)内设置有过滤装置(2)、检测箱装置(3)、水循环装置(4)、光电检测装置(5)；
所述的过滤装置(2)包括串联的三个过滤柱；第一过滤柱(21)的进水口通过进水管与设备进水口(11)连通，第二过滤柱(22)的进水口与第一过滤柱(21)的出水口连通，第二过滤柱(22)的出水口与第三过滤柱(23)的进水口连通；
所述的检测箱装置(3)包括检测箱本体(31)和检测箱传动机构；检测箱本体(31)下方固定有支撑柱(32)，支撑柱(32)的底部设置有滑轮(33)，滑轮(33)位于轨道(14)上；所述的检测箱传动机构带动检测箱本体(31)在水平面上沿轨道方向直线运动；
所述的检测箱本体(31)具有实验腔室(311)和对照腔室(312)，实验腔室(311)和对照腔室(312)的顶面均开有光电检测孔；实验腔室(311)的进水口与第二过滤柱(22)的出水口连通，实验腔室(311)的出水口与第一设备出水口(12)连通；对照腔室(312)的进水口与第三过滤柱(23)的出水口连通，对照腔室(312)的出水口与第二设备出水口(13)连通；
所述的水循环装置(4)包括三个水泵；第一水泵(41)设置在第一过滤柱(21)与设备进水口(11)之间的进水管上，第二水泵(42)设置在实验腔室(311)的出水口与第一设备出水口(12)之间的管路上，第三水泵(43)设置在对照腔室(312)的出水口与第二设备出水口(13)之间的管路上；
所述的光电检测装置(5)包括光电倍增管(51)和光电倍增管传动机构；光电倍增管位于检测箱本体(31)的上方，用于检测实验腔室(311)和对照腔室(312)的光电检测孔的发光强度；光电倍增管传动机构带动光电倍增管(51)在水平面上直线运动，光电倍增管(51)的运动方向与检测箱本体(31)的运动方向垂直。
2.如权利要求1所述的用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备，其特征在于：所述的第一过滤柱(21)内装有食藻细菌，破坏藻类细菌的细胞壁，使其中的藻毒素自细胞壁流出，第一过滤柱(21)对水样进行第一级过滤，过滤掉大颗粒泥沙；第二过滤柱(22)通过微滤膜过滤掉小颗粒泥沙和细胞碎片；第三过滤柱(23)通过广谱化学溶质RO膜滤芯滤去样本水体中的溶质。
3.如权利要求1所述的用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备，其特征在于：所述的实验腔室(311)和对照腔室(312)内装有同量的发光细菌。
4.如权利要求1所述的用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备，其特征在于：所述的检测箱传动机构包括电机(34)、主动轮(35)、从动轮(36)、传动带(37)，电机(34)驱动主动轮(35)转动，主动轮(35)与从动轮(36)通过传动带(37)联动，传动带(37)与检测箱本体(31)配合连接，主动轮(35)转动时，传动带(37)带动检测箱本体(31)在水平面上沿轨道方向直线运动。
5.如权利要求1所述的用于淡水生物毒性监测系统的水质检测设备，其特征在于：所述的光电倍增管传动机构包括电机、在电机的驱动下旋转的丝杆(52)和沿丝杆直线滑动的滑块(53)，光电倍增管(51)固定在滑块(53)上；电机通过丝杆(52)和滑块(53)带动光电倍增管(51)在水平面上直线运动。
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