CN112924647A - 一种水体异味检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开是关于一种水体异味检测系统及方法，涉及检测仪器技术领域。水体异味检测系统设置有：传感器组用于实现对水体异味的检测；系统主板与所述传感器组相连接，用于获取检测的异味信号数据；样品前处理装置用于对采用后的样品进行分析处理；气泵实现对进气样品的采集；操作显示屏与系统主板相连接，用于向系统主板发出控制指令；充电电池组用于对各电气设备提供电力供应。该水体异味检测系统集成液体样品前处理装置，并采用金属氧化物气体传感器阵列技术结合相应的定量拟合数学算法，通过模式识别技术拟合定量预测曲线，以便达到对水体异味程度进行快速检测，能够替代嗅辨员人工嗅辨，快速分析水体样品的异味程度。

Description

一种水体异味检测系统及方法

技术领域

本发明属于检测仪器技术领域，尤其涉及一种水体异味检测系统及方法。

背景技术

目前，随着世界人口的增长及工农也生产的发展，用水量也在日益增长，同时由于人类的生产和生活，导致地表、地下水体的污染，水质恶化，使有限的水资源更加的紧张。这种情况下，国家要求各环境检测部门做好对水体的检测，提高环境水体的保护力度。水本身是无色无味的，但当水体受到污染，不管是化学污染，还是微生物污染，还是过量的浮游植物污染，都会导致水体产生异味，异味越强烈，污染的程度越重。故通过检测水体的异味程度，可以评估水体的污染程度。

目前对水体异味的检测，主要靠嗅辨员的鼻子去闻，由于受嗅辨员个体差异、嗅闻时的身体和心情状况等因素的影响，嗅辨结果往往重现性比较差，而且嗅辨结果也无法进行统一比较，使得对水体污染的真实情况无法准确评估。故需要开发一种针对水体，可以快速有效检测水体异味程度的设备。

解决以上问题及缺陷的意义为：通过开发对水体异味程度监测的设备，对于环境保护的科研人员和环境保护的执法人员，就可以快速获得环境水体污染的异味情况，对水质情况进行评估，可以针对异味程度制定水体治理方案，提高治理效果。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种水体异味检测系统及方法。

本发明是这样实现的，该水体异味检测方法包括以下步骤：

步骤一、接通电源后实现仪器自检并进入待机状态，气路为零气开启状态，传感器自动清洗校零；

步骤二、将含被检测的水体的样品杯放入到样品槽中，设定加热温度和搅拌速度及处理时间，水体前处理后在样品槽顶部收集到稳定的顶空气体；

步骤三、切换气路至样品气进气，当样品气体通过传感器组后，传感器组对不同样品气体的不同成分产生不同响应，系统主板根据传感器组响应结果计算获得分析结果。

在一个实施例中，在步骤一中，取水体样品放入样品槽，快速搅拌加热，收集有效的顶空样气，仪器自动吸入顶空样气后，传感器组对样品气体的不同成分响应值不同，系统主板根据传感器组的响应值，自动分析出水体样品的异味程度，给出异味等级结果值；

在一个实施例中，在步骤二中，通过系统主板自动对数据进行存储，通过触摸显示屏对系统主板进行操作；在系统开机后或者重新开始检测新样品之前，三通电磁阀接通零气过滤器，洁净空气通过传感器组，对传感器组进行零位自校准。

在一个实施例中，在步骤三中，通过水体异味检测系统集成液体样品前处理装置，并采用金属氧化物气体传感器阵列和定量拟合数学算法，通过模式识别拟合定量预测曲线，以对水体异味程度进行快速检测。

本发明的另一目的在于提供一种水体异味检测系统，设置有：

样品前处理装置，对采样后的水体样本进行预热和搅拌处理；

采样模块，通过气泵对水体异味进行采样，通过传感器组对水体异味进行检测；

处理模块，与所述采样模块相连接，通过系统主板获取检测的异味信号数据；

操作显示模块，通过操作显示屏向系统主板发出控制指令并及时显示样品的采样数据和处理结果；

充电电池组，用于对各电气设备提供电力供应。

在一个实施例中，所述传感器组由氨气及胺类响应传感器、硫类基团响应传感器、短链烷烃类响应传感器、醇醛醚类基团响应传感器组成。

在一个实施例中，所述系统主板内部安装有存储装置。

在一个实施例中，所述充电电池组连接220V的市电或12V的电池组，所述充电电池组上安装有充电装置。

在一个实施例中，所述样品前处理装置设置有样品槽，所述样品槽内部安装有加热装置和磁力搅拌装置。

在一个实施例中，所述操作显示屏上设置有触摸显示屏幕。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

第一、该水体异味检测系统集成液体样品前处理装置，并采用金属氧化物气体传感器阵列技术结合相应的定量拟合数学算法，通过模式识别技术拟合定量预测曲线，以便达到对水体异味程度进行快速检测，能够替代嗅辨员人工嗅辨，快速分析水体样品的异味程度。

第二、该水体异味检测系统的功能多样，可便携式使用或在实验室内使用，取水体样品放入样品槽，快速搅拌加热，收集有效的顶空样气，仪器自动吸入顶空样气后，传感器组对样品气体的不同成分响应值不同，系统主板根据传感器组的响应值，自动分析出水体样品的异味程度，给出异味等级结果值。

第三、该水体异味检测系统具有数据存储功能，可以将检测结果自动存储在仪器内。该水体异味检测系统含触摸显示屏，方便用户操作。该水体异味检测系统含气体采样口，内置气泵，自动进行抽气式采样检测，具有仪器内部自清洗和传感器自动恢复功能。当系统开机后或者重新开始检测新样品之前，三通电磁阀接通零气过滤器，洁净空气通过传感器组，对传感器组进行零位自校准。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明实施例提供的水体异味检测系统的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的水体异味检测系统的检测原理图。

图中：1、壳体；2、零气过滤器；3、水汽过滤器；4、三通电磁阀；5、气泵；6、传感器组；7、系统主板；8、充电电池组；9、操作显示屏；10、样品前处理装置。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本发明所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

该水体异味检测系统内部安装由一个由4个金属氧化物传感器组成的传感器组6，含有系统主板7(含存储模块)、样品前处理装置10、水汽过滤器3、气泵5、操作显示屏9(触摸屏电脑)、三通电磁阀4(零气气路和样品气气路切换)、零气过滤器2、充电电池组8(可选外接220V电源连接，也可以选配12V电池组供电，并配有充电器)、壳体1。

该水体异味检测系统内置样品前处理装置，即可以放置100毫升烧杯的样品槽，样品槽具有加热和磁力搅拌功能，可以充分将水中溶解的异味气体释放出来，并进行顶空收集，后期便于气泵5把顶空气体传输到传感器阵列检测器进行检测分析。

金属氧化物传感器阵列的组成为：1号为氨气及胺类响应的传感器；2号为硫类基团(有机硫和无机硫响应)响应的传感器；3号短链烷烃类响应的传感器；4号为醇醛醚类基团响应的传感器。

通过传感器阵列对水体挥发的气体响应信号，4支传感器响应4个信号，通过PLS算法，拟合传感器信号与水体异味程度的对应曲线关系，这个PLS分析模型在仪器使用前已经预装。

该水体异味检测系统的自动软件具有PCA主成分分析、LDA线性相关性分析算法可以做聚类分析，并通过马氏距离、欧氏距离、DFA判定算法进行水体异味类型的定性判定分析。

依据分析模型所获得水体异味数据信息，将水体异味等级分为6级：0级无异味；1级：微轻异味，人鼻可以嗅辨出来；2级：轻度异味，人鼻可以明显嗅辨出来；3级：中度异味，人鼻可以闻出较强烈的异味；4级：重度异味，人鼻可以闻出非常强烈的异味；5级：超重度异味，人鼻嗅闻难以忍受的异味。

依据具有触摸显示屏幕，所有的操作过程在仪器的操作屏幕上，内置分析控制软件，并直接输出异味等级结果。

仪器有总电源开关，有充电接口，有数据导出的USB接口。

使用过程：开启总电源开关，屏幕点亮仪器自检进入待机状态，待机状态时气路为零气开启状态，传感器自动清洗校零；将含被检测的水体的样品杯放入到样品槽中，设定加热温度和搅拌速度及处理时间(通常设定为60度加热2分钟，磁力搅拌速度为500r/min)，水体前处理后在样品槽顶部收集到稳定的顶空气体；点击检测，仪器自动切换气路至样品气进气，开始分析，分析时间45秒后，获得分析结果，即异味等级；然后仪器默认回到到待机状态，自动进行传感器清洗和校零，默认时间为60秒后可进行下一个样品的测试。

数据结果将以操作员、测试时间、样品序号、测试结果等信息存储，可以通过屏幕查看历史数据，也可以将数据下载到电脑上查；仪器内部数据信息存储量超过5000条。

在性能方面具有以下优势：

A、样品温控范围：室温到90度；搅拌速度：0-1000r/min；时间设定：0-60min；

B、检测灵敏度高、稳定性好，检测速度快。整个检测过程不高于5分钟。传感器阵列对气体响应级别为ppb级，对同样气体重复检测的方差小于5％。

C、具有良好的兼容性和环境适应性，可以检测不同类型水体的异味等级。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种水体异味检测方法，其特征在于，该水体异味检测方法包括以下步骤：

步骤一、接通电源后实现仪器自检并进入待机状态，气路为零气开启状态，传感器自动清洗校零；

步骤二、将含被检测的水体的样品杯放入到样品槽中，设定加热温度和搅拌速度及处理时间，水体前处理后在样品槽顶部收集到稳定的顶空气体；

步骤三、切换气路至样品气进气，当样品气体通过传感器组后，传感器组对不同样品气体的不同成分产生不同响应，系统主板根据传感器组响应结果计算获得分析结果。

2.根据权利要求1所述的水体异味检测方法，其特征在于，在步骤一中，取水体样品放入样品槽，快速搅拌加热，收集有效的顶空样气，仪器自动吸入顶空样气后，传感器组对样品气体的不同成分响应值不同，系统主板根据传感器组的响应值，自动分析出水体样品的异味程度，给出异味等级结果值。

3.根据权利要求1所述的水体异味检测方法，其特征在于，在步骤二中，通过系统主板自动对数据进行存储，通过触摸显示屏对系统主板进行操作；在系统开机后或者重新开始检测新样品之前，三通电磁阀接通零气过滤器，洁净空气通过传感器组，对传感器组进行零位自校准。

4.根据权利要求1所述的水体异味检测方法，其特征在于，在步骤三中，通过水体异味检测系统集成液体样品前处理装置，并采用金属氧化物气体传感器阵列和定量拟合数学算法，通过模式识别拟合定量预测曲线，以对水体异味程度进行快速检测。

5.一种实现如权利要求1-4任意一项所述水体异味检测方法的检测系统，其特征在于，该水体异味检测系统设置有：

样品前处理装置，对采样后的水体样本进行预热和搅拌处理；

采样模块，通过气泵对水体异味气体进行采样，通过传感器组对水体异味进行检测；

处理模块，与所述采样模块相连接，通过系统主板获取检测的异味信号数据；

操作显示模块，通过操作显示屏向系统主板发出控制指令并及时显示样品的采样数据和处理结果；

充电电池组，用于对各电气设备提供电力供应。

6.根据权利要求5所述的水体异味检测系统，其特征在于，所述传感器组由氨气及胺类响应传感器、硫类基团响应传感器、短链烷烃类响应传感器、醇醛醚类基团响应传感器组成。

7.根据权利要求5所述的水体异味检测系统，其特征在于，所述系统主板内部安装有存储装置。

8.根据权利要求5所述的水体异味检测系统，其特征在于，所述充电电池组连接220V的市电或12V的电池组，所述充电电池组上安装有充电装置。

9.根据权利要求5所述的水体异味检测系统，其特征在于，所述样品前处理装置设置有样品槽，所述样品槽内部安装有加热装置和磁力搅拌装置。

10.根据权利要求5所述的水体异味检测系统，其特征在于，所述操作显示屏上设置有触摸显示屏幕。

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