CN113433281A - 智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，包括第一离子传感器组、参考液水池和第二离子传感器组，所述第一离子传感器组和第二离子传感器组分别设置在第一进水管和第二进水管内部，所述第一进水管和第二进水管分别通过水管、水泵和电磁阀与参考液水池连接；当第一离子传感器组测量第一进水管中液体的离子浓度时，第二离子传感器组使用参考液水池中的液体进行传感器校正；当第二离子传感器组测量第二进水管中液体的离子浓度时，第一离子传感器组使用参考液水池中的液体进行传感器校正。采用两组离子传感器组，可实施无间断连续测量，从而预测可能的煤矿突水/透水事故的发生，保证工作人员可以迅速地采取应对措施。

Description

智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统

技术领域

本发明涉及检测系统技术领域，具体为智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统。

背景技术

煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。在对煤矿开采的过程中经常会发生突水/透水事故。煤矿发生突水/透水事故的预兆和水质的环保检测等都和水中的离子浓度及其变化有关。

在现有技术中对于煤矿发生突水/透水事故的预防是通过多种传感器分别单独的检测地下水中的各项指数，但是在长时间的使用过程中传感器会发生一定程度上的检测误差，无法有效的保证检测到的各项指数的精准度。可能会造成煤矿突水/透水事故预警的误判或延误，以及环保部门无法及时了解水中的有害物质的出现，从而影响对有害物质的及时处理，进一步危害到人们的安全和身体健康。针对这种误差，需要定期对传感器进行校正，但是校正过程中对于液体中离子浓度的检测工作就会中断，这对煤矿的安全监测带来很大安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，以解决上述背景技术中提出传感器在长时间的使用过程中传感器会发生一定程度上的检测误差，无法有效的保证检测到的各项指数的精准度。可能会造成煤矿突水/透水事故预警的误判或延误，以及环保部门无法及时了解水中的有害物质的出现，从而影响对有害物质的及时处理，进一步危害到人们的安全和身体健康。针对这种误差，需要定期对传感器进行校正，但是校正过程中对于液体中离子浓度的检测工作就会中断，这对煤矿的安全监测带来很大安全隐患的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，包括第一离子传感器组、参考液水池和第二离子传感器组，所述第一离子传感器组和第二离子传感器组分别设置在第一进水管和第二进水管内部，所述第一进水管和第二进水管分别通过水管、水泵和电磁阀与参考液水池连接；

当所述第一离子传感器组测量第一进水管中液体的离子浓度时，所述第二离子传感器组使用参考液水池中的液体进行传感器校正；

当所述第二离子传感器组测量第二进水管中液体的离子浓度时，所述第一离子传感器组使用参考液水池中的液体进行传感器校正。

进一步而言，所述第一离子传感器组和第二离子传感器组均包括流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器、摄像机、LED灯和电磁阀中的一种或多种。

进一步而言，所述参考液水池包括参考液池、水泵、液位传感器和电磁阀，所述参考液水池的进水口连接有第三进水管。

进一步而言，所述第一进水管、第二进水管和第三进水管分别连接于输入水管理单元，所述第一离子传感器组、参考液水池和第二离子传感器组均通过出水管、水泵和电磁阀连接于输出水源管理单元。

进一步而言，还包括环境测量单元、测量单元、控制单元和数据处理器。

进一步而言，所述控制单元电气连接于地址数据总线，所述控制单元通过有线传输或无线传输的方式连接于数据处理器。

进一步而言，所述第一离子传感器组、参考液水池和第二离子传感器组均电性连接于电源系统。

进一步而言，所述地址数据总线采用CANBUS现场总线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中采用两组离子传感器组，可实施无间断测量，避免煤矿突水/透水事故和地下水中有害物质突增的发生，并且及时作出告警动作，保证工作人员可以迅速地采取应对措施。

采用两组离子传感器组可定量地发现两组离子传感器在灵敏度上的差异，从而对测量数据进行修正，提高数据的精确性。根据同样的思路，整个系统也可以有多于两个都离子传感器组。

附图说明

图1为本发明的整体系统结构示意图；

图中：1-输入水源管理单元、2-第一离子传感器组、3-参考液水池、4-第二离子传感器组、5-输出水源管理单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，包括第一离子传感器组2、参考液水池3和第二离子传感器组4，所述第一离子传感器组2和第二离子传感器组4分别设置在第一进水管和第二进水管内部，所述第一进水管和第二进水管分别通过水管、水泵和电磁阀与参考液水池3连接；

当所述第一离子传感器组2测量第一进水管中液体的离子浓度时，所述第二离子传感器组4使用参考液水池3中的液体进行传感器校正；或

当所述第二离子传感器组4测量第二进水管中液体的离子浓度时，所述第一离子传感器组2使用参考液水池3中的液体进行传感器校正。

本发明中，所述第一离子传感器组2和第二离子传感器组4均包括流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器、摄像机、LED灯和电磁阀中的一种或多种。

本发明中，所述参考液水池3包括参考液池、水泵、液位传感器和电磁阀，所述参考液水池3的进水口连接有第三进水管。

本发明中，所述第一进水管、第二进水管和第三进水管分别连接于输入水管理单元1，所述第一离子传感器组2、参考液水池3和第二离子传感器组4均通过出水管、水泵和电磁阀连接于输出水源管理单元5。

本发明中，还包括环境测量单元、测量单元、控制单元和数据处理器。

本发明中，所述控制单元电气连接于地址数据总线，所述控制单元通过有线传输或无线传输的方式连接于数据处理器。

本发明中，所述第一离子传感器组2、参考液水池3和第二离子传感器组4均电性连接于电源系统。

本发明中，所述地址数据总线采用CANBUS现场总线。

工作原理：

当第一离子传感器组2实施测量时，第二离子传感器组4从参考液水池3中取得离子浓度已知的参考液，来进行校正，第一离子传感器组2和第二离子传感器组4这样轮流工作从而实现了实时和连续的测量。但由于第一离子传感器组2和第二离子传感器组4达到稳定工作有一定的时间，所以在第一离子传感器组2和第二离子传感器组4交替时，第一离子传感器组2和第二离子传感器组4都在测量状态，直到第一离子传感器组2或第二离子传感器组4到达稳定工作后，原来实施测量的第一离子传感器组2或第二离子传感器组4才从测量状态转入校正状态。

智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统处于初始化模式：

在使用的时候首先灌满参考液水池3，打开参考液池进水口连接的电磁阀，启动水泵，直到液位传感器发出参考液池已经灌满的信号，停止电磁阀和水泵。

校正第一离子传感器组2,打开参考液池连接于第一离子传感器组2的电磁阀和水泵，保证参考液池中的参考液进入第一离子传感器组2,启动测量单元进行读取流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器的实时数据，并将读取到的实时数据进行保存。作为后续测量的参考值。校正完成后关闭电磁阀和水泵。

校正第二离子传感器组4,打开参考液池连接于第二离子传感器组4的电磁阀和水泵，保证参考液池中的参考液进入第二离子传感器组4,启动测量单元进行读取流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器的实时数据，并将读取到的实时数据进行保存。作为后续测量的参考值。校正完成后关闭相应的电磁阀和水泵。

初测第一离子传感器组2,打开输入水源管理单元1连接于第一离子传感器组2的电磁阀和水泵以及输出水源管理单元5连接于第一离子传感器组2的电磁阀让被测水源地水不断进入第一离子传感器组2。读取第一离子传感器组2进水口和出水口处的流速传感器的数据。确定流速大于0.1米/秒，并将数据存入测量单元中，作为以后测量的参考值。启动测量单元进行读取流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器的实时数据，并将读取到的实时数据进行保存。作为后续测量的参考值。校正完成后关闭相应的电磁阀和水泵。

初测第二离子传感器组4,打开输入水源管理单元1连接于第二离子传感器组4的电磁阀和水泵以及输出水源管理单元5连接于第二离子传感器组4的电磁阀让被测水源地水不断进入第二离子传感器组4。读取第二离子传感器组4进水口和出水口处的流速传感器的数据。确定流速大于0.1米/秒，并将数据存入测量单元中，作为以后测量的参考值。启动测量单元进行读取流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器的实时数据，并将读取到的实时数据进行保存。作为后续测量的参考值。校正完成后关闭相应的电磁阀和水泵。

测试输入水源管理单元1分别对应第一离子传感器组2和第二离子传感器组4设置的第一进水管和第二进水管。打开相对应的电磁阀和水泵，当有水从第一进水管和第二进水管流出，测试完成，关闭相应的电磁阀和水泵。

环境参数测量：读取环境测量单元中的各项读数，并存入控制单元中，作为以后的对比参照数据。

智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统第一种测量模式：

第一离子传感器组2处于测量状态，第二离子传感器组4处于校正状态，打开输入水源管理单元1连接于第一离子传感器组2的电磁阀和水泵以及输出水源管理单元5连接于第一离子传感器组2的电磁阀让被测水源地水不断进入第一离子传感器组2。被测水源中的水通过第一进水管，第一磁性去垢器，过滤器，电磁阀，水泵和流速传感器向第一离子传感器组2供水，并通过出水口处的流速传感器在电磁阀的控制下由出水管把被测水不断排出。测量单元不断对流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器的输出电压进行处理，将处理完成的输出电压转换为数字信号送到直接告警单元中进行对比，如果比较值超过门槛值，直接告警单元立即启动报警器。

同时第二离子传感器组4处于校正状态。打开参考液池连接于第二离子传感器组4的电磁阀和水泵，保证参考液池中的参考液进入第二离子传感器组4,测量单元不断对流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器的输出电压进行处理，将处理完成的输出电压转换为数字信号。但不送到直接告警单元中。而是把参考液中的离子浓度作为是个稳定值，对第一离子传感器组2的输出值进行校正。当液位传感器发现参考液池的液位有降低时，会对参考液中的离子浓度作修正。

智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统第二种测量模式：

第二离子传感器组4处于测量状态，第一离子传感器组2处于校正状态，打开输入水源管理单元1连接于第二离子传感器组4的电磁阀和水泵以及输出水源管理单元5连接于第二离子传感器组4的电磁阀让被测水源地水不断进入第二离子传感器组4。被测水源中的水通过第一进水管，第一磁性去垢器，过滤器，电磁阀，水泵和流速传感器向第二离子传感器组4供水，并通过出水口处的流速传感器在电磁阀的控制下由出水管把被测水不断排出。测量单元不断对流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器的输出电压进行处理，将处理完成的输出电压转换为数字信号送到直接告警单元中进行对比，如果比较值超过门槛值，直接告警单元立即启动报警器。

同时第一离子传感器组2处于校正状态。打开参考液池连接于第一离子传感器组2的电磁阀和水泵，保证参考液池中的参考液进入第一离子传感器组2,测量单元不断对流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器的输出电压进行处理，将处理完成的输出电压转换为数字信号。但不送到直接告警单元中。而是把参考液中的离子浓度作为是个稳定值，对第二离子传感器组4的输出值进行校正。当液位传感器发现参考液池的液位有降低时，会对参考液中的离子浓度作修正。

智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统第三种测量模式：

第一离子传感器组2和第二离子传感器组4均处于校正状态，这种状态发生在如下两种情况：

（1）当第一离子传感器组2要由测量状态转为校正状态或第二离子传感器组4由校正状态转为测量状态。

（2）当第二离子传感器组4要由测量状态转为校正状态或第一离子传感器组2由校正状态转为测量状态。

（3）由于新转入测量状态的第一离子传感器组2或第二离子传感器组4需要时间达到稳定的测量状态，所以第一离子传感器组2和第二离子传感器组4同时处于测量状态，以实施无间隙测量。在此模式中第一离子传感器组2和第二离子传感器组4对同样的水源进行测量，系统可对它们灵敏度的差异度和等价性作出判断。当新转入测量状态的第一离子传感器组2或第二离子传感器组4的测量稳定后，本模式完成。

智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统第四种测量模式：

在对第一进水管连接的第一磁性去垢器和过滤器进行冲洗的时候，流速传感器发现流速减慢，过滤器中有可能呗杂物堵塞时，此时第一离子传感器组2处于校正状态，第二离子传感器组4处于测量状态。

智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统第五种测量模式：

在对第二进水管连接的第二磁性去垢器和过滤器进行冲洗的时候，流速传感器发现流速减慢，过滤器中有可能呗杂物堵塞时，此时第二离子传感器组4处于校正状态，第一离子传感器组2处于测量状态。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，其特征在于：包括第一离子传感器组（2）、参考液水池（3）和第二离子传感器组（4），所述第一离子传感器组（2）和第二离子传感器组（4）分别设置在第一进水管和第二进水管内部，所述第一进水管和第二进水管分别通过水管、水泵和电磁阀与参考液水池（3）连接；

当所述第一离子传感器组（2）测量第一进水管中液体的离子浓度时，所述第二离子传感器组（4）使用参考液水池（3）中的液体进行传感器校正；

当所述第二离子传感器组（4）测量第二进水管中液体的离子浓度时，所述第一离子传感器组（2）使用参考液水池（3）中的液体进行传感器校正。

2.根据权利要求1所述的智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，其特征在于：所述第一离子传感器组（2）和第二离子传感器组（4）均包括流速传感器、离子传感器、酸碱度传感器、水垢探测器、摄像机、LED灯和电磁阀中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，其特征在于：所述参考液水池（3）包括参考液池、水泵、液位传感器和电磁阀，所述参考液水池（3）的进水口连接有第三进水管。

4.根据权利要求3所述的智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，其特征在于：所述第一进水管、第二进水管和第三进水管分别连接于输入水管理单元（1），所述第一离子传感器组（2）、参考液水池（3）和第二离子传感器组（4）均通过出水管、水泵和电磁阀连接于输出水源管理单元（5）。

5.根据权利要求1所述的智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，其特征在于：还包括环境测量单元、测量单元、控制单元和数据处理器。

6.根据权利要求5所述的智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，其特征在于：所述控制单元电气连接于地址数据总线，所述控制单元通过有线传输或无线传输的方式连接于数据处理器。

7.根据权利要求1所述的智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，其特征在于：所述第一离子传感器组（2）、参考液水池（3）和第二离子传感器组（4）均电性连接于电源系统。

8.根据权利要求6所述的智能化的液体中离子浓度连续不间断检测系统，其特征在于：所述地址数据总线采用CANBUS现场总线。

Images