CN203101366U - 用于供水网络的在线水质检测装置和在线水质监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于供水网络的在线水质检测装置和在线水质监控系统，解决了现有技术中检测精度低、检测指标单一、误报率高等问题。本实用新型的在线水质检测装置通过包括常规传感器组和用于采集水样光谱的光谱采集器，能够在线实时地给出污染物种类和浓度等数据。本实用新型的在线水质检测装置还可以通过包括辅助信息采集器，能够综合利用多种可得信息来分析水质，大大提高了水质检测准确度。本实用新型的在线水质监控系统可以广泛用于城市自来水供应网络、用水工厂等来监测水质。

Description

用于供水网络的在线水质检测装置和在线水质监控系统

技术领域

本实用新型总体上涉及水质监控，更特别地，涉及一种用于供水网络的在线水质检测装置和在线实时水质远程监控系统。 

背景技术

水是生命之源，水尤其是饮用水的质量与人类身体健康紧密相关。随着经济发展和生活水平提高，人类越来越关注饮用水以及环境水的质量。目前，水质监控还主要依赖于人力操作。检测员定期从采样点诸如水文站、自来水厂、供水站、废水处理厂等采集水样。然后，水样可以利用例如便携式水质检测仪进行初步检测。如果初步检测发现水质异常，再将水样送往专门的实验室等进行更精密的检测，以获得关于污染类型和污染程度的详细信息，从而可以采取有针对性的措施，并将该信息用于排查污染源。 

这种传统水质监控方式有许多缺点。例如，由于主要依赖于人力操作，所以在采样点和采样频率方面均存在不足。采样点一般设置在供水网络（也称为水网）的主要节点处，因而不能获得水网中更精细位置处的水质信息，从而不能精细地确定污染源的位置。采样频率快则每天，慢则每周甚至数周，因而不能及时获得水质污染情况，这有可能对环境或居民健康造成不利影响。如果需要设置更多的采样点和提高采样频率，则需要投入巨大的人力成本。此外，当在初步检测中发现异常时，需要将水样送往实验室进行精密检测才能获得关于污染的详细信息，这根据污染类型和实验条件，一般又需要一周以上的时间。这种检测不及时的问题在农村地区更加严重，因为成本原因，在农村地区采样频率更低，并且实验设备更为有限。这使得相关部门在 污染事件发生后不能迅速确定诸如污染类型、污染程度和污染源等的信息，不能及时采取有针对性的措施来有效控制事态发展。 

近来，随着网络技术的发展，已经提出了一些在线实时水质检测设备。这些在线实时水质检测设备可以安装于监测点处，其利用网络诸如电信网、因特网等将检测数据发送到远程监控中心。这样，可以降低监控系统对人力的依赖程度，能以较低的成本增加采样点和提高采样频率。然而，这些设备仍普遍存在检测精度低和检测指标单一等问题，不能在污染事件发生初期即轻度污染时起到预警作用，而且误报率较高。即使在检测到异常情况时，也只能给出大致的污染情况，而不能对污染物进行定性和/或定量分析，因此不能确定污染类型和污染程度等信息。在检测到异常情况时，仍需要人工采集水样送往实验室进行精密检测，才能定性定量地确定污染类型和污染程度等信息。如前所述，这一般又需要一周以上的时间。因此，不能及时采取有针对性的措施来有效应对污染事件。 

因此，需要一种在线水质监控系统，其能够克服上述以及其他问题中的一个或者多个。 

应理解，提供以上背景技术只是为了便于本领域技术人员能够更充分地理解本实用新型，而无意作为本领域的现有技术。 

实用新型内容

本实用新型的一个方面在于提供一种在线水质监控系统，其能够实时监控水网中的水质，并且在发现水质异常时，实时给出污染物的定性和定量分析。 

本实用新型的另一方面在于提供一种在线水质监控系统，其能够提供更准确的水质监控，降低误报率。 

根据本实用新型的一示范性实施例，一种在线水质检测装置可以包括用于采集水质数据的传感器组，其特征在于，所述在线水质检测装置还包括：用于采集水样的光谱数据的光谱采集器；以及用于通过网络将数据从该在线水质检测装置发送到远程控制中心的数据发送 器。 

在一示例中，所述在线水质检测装置的特征在于还包括辅助信息采集器，用于采集与供水网络相关联的辅助信息。所述与供水网络相关联的辅助信息包括用户投诉、医院数据、药房数据和所述在线水质检测装置的维护数据中的至少一种。 

在一示例中，所述在线水质检测装置的特征在于还包括水流流速控制器，用于控制流到所述传感器组和所述光谱采集器的水样的流速。所述传感器组和所述光谱采集器并联连接到所述水流流速控制器。 

在一示例中，所述传感器组包括从由浊度仪、温度计、pH传感器、ORP传感器、电导率传感器、总氯/游离氯测试仪、总有机碳传感器、总溶解固体测试仪、溶解氧测试仪、氯和氨测试仪构成的组中选择的一种或者多种。 

在一示例中，所述在线水质检测装置的特征在于还包括：数据处理器，用于处理由所述传感器组、所述光谱采集器和所述辅助信息采集器所收集的数据；以及存储器，用于存储在所述线水质检测装置的历史数据以及污染物光谱图库。 

在一示例中，所述在线水质检测装置的特征在于还包括数据接收器，用于通过网络接收来自远程控制中心的数据。所述来自远程控制中心的数据可以包括用于控制所述在线水质检测装置的操作的命令。 

在一示例中，所述在线水质检测装置的特征在于还包括漏水检测元件，用于检测供水网络的漏水。 

本实用新型的另一示范性实施例提供一种在线水质监控系统，其特征在于包括：前述在线水质检测装置中的任一种，设置在供水网络的多个不同节点处；以及远程控制中心，包括数据接收器以用于接收来自所述在线水质检测装置的数据。 

在一示例中，所述在线水质监控系统的特征在于所述远程控制中心还包括辅助信息采集器，用于采集与供水网络相关联的辅助信息。所述与供水网络相关联的辅助信息包括用户投诉、医院数据、药房数据和所述在线水质检测装置的维护数据中的至少一种。 

在一示例中，所述远程控制中心还可以包括：数据处理器，用于处理由所述传感器组和所述光谱采集器所收集的数据以及由所述辅助信息采集器采集的与所述传感器组和所述光谱采集器相关联的数据；以及存储器，用于存储在所述线水质检测装置的历史数据以及污染物光谱图库。 

本实用新型的又一示范性实施例提供一种在线水质监控系统，包括：在线水质检测装置，包括用于采集水质数据的传感器组；以及远程控制中心，包括用于接收来自所述在线水质检测装置的数据的数据接收器，其特征在于，所述在线水质检测装置还包括：用于采集水样的光谱数据的光谱采集器；用于对所述传感器组和所述光谱采集器所采集的数据进行初步分析以判断水质是否正常的第一数据处理器；以及用于通过网络将数据从该在线水质检测装置发送到所述远程控制中心的数据发送器，且所述远程控制中心还包括：用于对所述光谱采集器所采集的光谱数据进行精细分析以确定污染物的种类和含量的第二数据处理器。 

本实用新型的在线水质监测装置通过包括使用光谱采集器采集水样的光谱，并对光谱进行分析，可以在线提供污染物的定性定量信息，快速提供全面的水质污染信息。 

本实用新型的在线水质监控系统通过综合考虑各种可用信息，包括常规传感器信息、光谱信息和辅助信息等，可以大大提高水质检测的准确性，降低误报率。 

本实用新型的更多优点将从后面描述的具体实施方式变得显然。 

附图说明

通过参照附图阅读下面的具体实施方式，本实用新型的上述和其他本质和优点将对本领域普通技术人员而言变得显然。贯穿附图，相似或相同的附图标记始终表示相似或相同的部件。附图不一定是按比例绘制的。附图中： 

图1是供水网络的示意性拓扑图，示出根据本实用新型的在线水 质监控系统在供水网络中的安置； 

图2A示出根据本实用新型第一示范性实施例的在线水质检测装置的示意性框图； 

图2B示出根据本实用新型第一示范性实施例的远程控制中心的示意性框图； 

图3是流程图，示出根据本实用新型第一示范性实施例的在线水质检测装置的操作步骤； 

图4A示出根据本实用新型第二示范性实施例的在线水质检测装置的示意性框图； 

图4B示出根据本实用新型第二示范性实施例的远程控制中心的示意性框图； 

图5A示出根据本实用新型第三示范性实施例的在线水质检测装置的示意性框图；以及 

图5B示出根据本实用新型第三示范性实施例的远程控制中心的示意性框图。 

具体实施方式

下面将参照附图描述本实用新型的示范性实施方式。然而，本领域技术人员可以理解的是，本实用新型能以许多模式实施，而不局限于所给出的示范性实施例。在本实用新型的教导下，本领域技术人员可以进行许多形式和细节上的改变，而不偏离本实用新型的思想和范围。 

图1是供水网络的示意性拓扑图，示出根据本实用新型的在线水质监控系统在供水网络中的安置。应理解，图1仅是示意性的，供水网络可以具有各种其他更复杂的结构。 

如图1所示，供水网络可以始于水源11。水源11可以是例如蓄积大量自然清洁水资源的湖泊、水库、湿地等。水源11的自然水资源可以通过沟渠等引入到自来水厂12。在自来水厂12中，自然水资源经过例如初滤、沉淀剂聚合、过滤、氯气消毒等处理，成为满足饮用 标准的饮用水，再经高压泵（未示出）压出到供水管线中。然后，饮用水在各级供水站13处经由水泵加压，被提供到居民楼14和/或工厂15以供使用。使用后的生活废水和工业废水可以在废水处理厂16处经过处理，成为满足排放标准的废水，然后被排放。 

本实用新型提供一种在线实时水质监控系统，其可用于例如但不限于图1所示的供水网络中。如图1所示，本实用新型的在线实时水质监控系统可包括在线水质检测装置20和远程控制中心30，二者可通过网络10进行通信。 

如图1所示，在线水质检测装置20可以安置在供水网络的不同位置处，以检测安置点处的水质。例如，在线水质检测装置20可以安置在水源地11、自来水厂12、各小区和/或工厂的供水阀处等位置以检测供给水质。应理解，在线水质检测装置20可以根据需要而安置在各种供水网络的不同位置处，而不限于图1所示的供水网络结构和安置位置。 

多个在线水质检测装置20可以通过网络10与远程控制中心30通信。远程控制中心30可以例如接收来自多个在线水质检测装置20的数据和控制多个在线水质检测装置20的操作，这将在下面进一步详细地说明。网络10可以利用任何已有的网络，例如，诸如2G、3G和4G网络的电信网络、因特网等。网络10也可以是用于在线实时水质监控系统的专用网络。网络10可以是有线网络、无线网络或者有线网络和无线网络的组合。 

第一示范性实施例 

下面将描述根据本实用新型第一示范性实施例的在线水质监控系统。图2A示出根据第一示范性实施例的在线水质监控系统包括的在线水质检测装置20的框图，图2B示出该在线水质监控系统包括的远程控制中心30的框图，二者可以通过网络10彼此通信。 

参照图2A，单个在线水质检测装置20可以包括常规传感器组22和光谱采集器24。 

常规传感器组22可以用于采集常用水质数据，例如检测水样的常 规物理化学特性，包括但不限于浊度、温度、pH值、电导率、游离氯浓度和氧化还原电位（ORP）等等。常规传感器组22可以包括以下传感器中的一种或多种：浊度仪、温度计、pH传感器、ORP传感器、电导率传感器、总氯/游离氯测试仪、总有机碳传感器、总溶解固体测试仪、溶解氧测试仪、氯和氨测试仪等等。 

光谱采集器24可以通过测量透过水样的光密度来采集水样的吸收光谱。在一例子中，光谱采集器24的光谱范围较广，例如为200nm至1100nm，光谱分辨率例如为0.75nm。通过分析水样在流动过程中的光学性质，记录不同污染物对水样的光谱特征的独特干扰模式，可以实现对水中污染物的定性和定量分析。与常规的使用光谱的峰值信息来进行分析的方法不同，本实用新型可以通过复杂的数据处理方法全面地考虑200nm至1100nm之间的所有信息，从而更精确地对更广泛的污染物进行检测和量化，这将在后面详细描述。在一示例中，水质检测装置20还可以包括清洗器（未示出），用来定时清洗光谱采集器24，确保光谱采集的准确性。 

任选而非必须地，如图2A所示，检测装置20还可以包括水流流速控制器21，用于控制流到传感器组22和光谱采集器24的水样的流速。优选地，就水流路径而言，传感器组22和光谱采集器24可以并联连接到流速控制器21。在该情况下，流速控制器21可以分别控制流向传感器组22和光谱采集器24的水样流速，而且与传感器组22和光谱采集器24串联连接的情况相比，还可以避免传感器组22对光谱采集过程的干扰，保证光谱采集的准确性。应理解，图2A所示的并联连接结构是示范性而非限制性的。 

在一例子中，检测装置20还可以包括辅助信息采集器26，其可用于采集与供水网络相关联的辅助信息，该辅助信息可以是不与水质直接关联的信息。例如，辅助信息可以是与检测装置20的安装地点相关联的客户投诉信息、医院急诊室数据、药房数据和该检测装置20的维护数据等。这些信息和数据均可能反应该地区的供水质量。目前的水质监控系统尚未充分利用所有可获得的信息。本实用新型通过综 合考虑这些信息，可以大大提高水质检测的准确性和及时性。辅助信息采集器26可以通过各种途径获得各种辅助信息，例如，可以从供水网络的客服话务中心网络获得客户投诉信息，从检测装置20自身获得维护数据，从医院就诊网络获得特定疾病类型的患病数据，以及从药房网络获得特定药品的销售数据，等等。 

在一例子中，如图2A所示，检测装置20还可以包括数据处理器28和存储器29。数据处理器28可以用于处理传感器组22、光谱采集器24和/或辅助信息采集器26采集的数据，这将在下面进一步详细描述。存储器29可以用于存储传感器组22、光谱采集器24和/或辅助信息采集器26采集的历史数据，数据处理器28处理后的数据，用于操作检测装置20的程序指令等。 

如图2A所示，检测装置20还可以包括数据发送器23，用于通过网络10将检测装置20所检测的数据发送到远程控制中心30。在一示例中，数据发送器23可以是数据收发器，其还可以用于通过网络10接收来自远程控制中心30的数据，包括但不限于用于控制检测装置20的操作的命令等。 

图2B示出根据第一示范性实施例的远程控制中心30的框图。如图2B所示，远程控制中心30可以包括数据接收器33以通过网络10接收来自多个检测装置20的检测数据。类似地，在一示例中，数据接收器33可以是数据收发器以还用于向多个检测装置20发送控制命令等。 

在一示例中，远程控制中心30可以包括数据处理器38以处理接收自多个检测装置20的数据，例如将多个检测装置20的数据送往输出装置35以供输出或者送往存储器39以供存储，或者基于多个检测装置20的数据生成整个供水网络的水质状态图等。输出装置35可以是打印机、显示器等。存储器39可以存储所接收的来自多个检测装置20的数据和/或由数据处理器38处理后的数据等。当确定检测到水质异常时，远程控制中心30可以通过警报器37发出警报，以提醒工作人员处理该水质异常情况。 

为了进一步理解本实用新型的在线水质监控系统，下面将参照图3的流程图来说明检测装置20的操作。 

常规传感器组22采集的常规传感器数据、光谱采集器24采集的光谱数据和辅助信息采集器26采集的辅助信息可以被传输到数据处理器28中以被处理。为了确保数据的可靠性，可以首先对传感器数据进行前期预处理，预处理主要分为两步：处理遗失数据和处理无效数据。首先，如果检测到数据遗失，则会根据前面的若干数据对遗失数据进行估计，估算的数值会被赋予较低的置信度。如果出现连续数据遗失的情况，则该时间段的估算数据的置信度会持续降低。然后，无效数据将被处理。可以应用方差测量的方法检测由传感器故障引起的无效数据，例如但不限于每5个数据计算一个方差，方差过大或过小都是传感器运行不正常的表现。本领域技术人员可以理解，本实用新型也可以使用其他降噪方法。 

类似地，光谱采集器24采集的光谱数据应首先经历光谱降噪处理。根据一示例，可以应用二维自适应滤波器进行频率维和时间维的二维降噪。首先，在时域中使用固定长度的均值滤波器，并计算每个频段的方差。然后，在频域中，采用可调长度的均值滤波器，滤波器的长度根据所在移动滤波窗口内是否存在波峰而自动调节。如果存在波峰，则减小长度。其中，所使用的波峰检测方法是依据分析每点和其相邻若干点的统计特性，如果某一点的值和其局域平均值的差值大于局域方差的例如但不限于4倍，那么该点被检测为波峰。本领域技术人员可以理解，本实用新型也可以使用其他光谱降噪方法。 

然后，可以分别对进行前期预处理之后的常规传感器数据和进行降噪处理之后的光谱数据进行数据分析，也称为水质异常检测。在一示例中，可以预先采集足够的正常水质的历史数据来确定正常水质基线，这些历史数据可以储存在例如检测装置20的存储器29中。通过分析正常水质变化的均值、标准差、月最大值、月最小值等统计参数来描绘正常水质分布。水处理不当、水网中的水被污染或者一些其他因素都可能引起检测数据变化。如果测量出的常规传感器数据和/或光 谱数据偏离正常水质分布范围，则判断检测到异常，同时给出问题的严重性，即检测的置信度。 

在完成数据分析之后，可以对得到的初步分析结果和由辅助信息采集器26采集的辅助信息进行融合，以最终确定是否存在异常。在融合步骤中，可以采用Dempster-Shafer信息融合法。由于检测数据和辅助信息相对独立，Dempster-Shafer信息融合法可以根据不同信息的置信度进行最优融合，所以能保证最终检测的精确度。当然，除了Dempster-Shafer信息融合法之外，在一些实施例中还可以使用其他信息融合方法。 

如果信息融合之后判断水质异常，即有污染事件发生，则可以利用所采集到的光谱信息，进行污染物的定性定量分析，即识别污染物的种类并估测其浓度。检测装置20的存储器29中可以存储有包括各种污染物的光谱图的光谱图库，光谱图库中的污染物种类数量可以根据存储器29本身的大小、用户需要等进行增减，而且每个检测装置20的光谱图库可以经由网络10从远程控制中心30更新。可以采用支持向量机目标分类方法来自动识别污染物。支持向量机方法使用各类已知污染物相关浓度下的光谱作为训练数据得到一个分类模型，然后用此分类模型对检测光谱进行识别，找出最可能的污染物种类。如果没有识别到包括在谱图库中的污染物而且光谱峰值大于一定的阈值，则输出“未知污染物”。 

如果识别成功，则操作进行到污染物浓度估计。可以根据所识别的污染物的光谱特征采用最小二乘法来估测其浓度。最后，生成水质分析报告。 

虽然上面参照图3描述了检测装置20的操作，但是以上操作不一定局限于在检测装置20中进行。本领域技术人员从上述和以下实施例可以理解，这些操作还可以在在线水质监控系统的其他部件例如在远程控制中心30中进行，或者，这些操作可以分散在多个部件中进行，例如一部分操作在检测装置20中进行，另一部分操作在远程控制中心30中进行。 

返回参照图2B，各个检测装置20所生成的水质分析报告数据可以经由网络10（图1）传输到远程控制中心30。数据处理器38可以对来自各个检测装置20的数据进行汇总，生成整个供水网络的水质状况图并显示在例如显示器35上。水质分析报告数据还可以存储在存储器39中以供查询。当水质分析报告包括水质污染信息时，数据处理器38可以根据供水网络地图、各个检测装置的水质报告、水的流速等计算得到污染源可能位于的区域。警报器37还可以发出例如声、光警报等以提醒工作人员注意。此外，远程控制中心30还可以根据水质分析报告调解检测装置20的操作，例如改变检测频率等。 

第二示范性实施例 

下面参照图4A和4B描述根据本实用新型第二示范性实施例的在线水质监控系统，其中图4A和4B分别示出在线检测装置20-1和远程控制中心30-1的框图。第二示范性实施例的在线水质监控系统与参照图2A、2B和3描述的第一示范性实施例基本相同，除了以下方面之外。因此，对于相同或类似的部件，这里不再赘述。 

参照图4A和4B，在线检测装置20-1与第一实施例的检测装置20基本相同，除了缺少辅助信息采集器26之外；远程控制中心30-1与第一实施例的远程控制中心30基本相同，除了还包括辅助信息采集器36之外。辅助信息采集器36可用于采集与供水网络相关联的辅助信息，该辅助信息可以是不与水质直接关联的信息。例如，辅助信息可以是客户投诉信息、医院急诊室数据、药房数据和各个检测装置20-1的维护数据等。这些信息和数据均可能反应供水网络的水质。辅助信息采集器36可以通过各种途径获得各种辅助信息，例如，可以从供水网络的客服话务中心网络获得客户投诉信息，从在线水质监控系统自身获得检测装置20-1的维护数据，从医院就诊网络获得特定疾病类型的患病数据，以及从药房网络获得特定药品的销售数据，等等。这些辅助信息可以在数据处理器38中被处理，例如根据地址信息被关联到各个检测装置20-1，然后可以存储在存储器39中以供查询，而且还可以送往相应的检测装置20-1以用于执行例如附图3所示的操作。 

通过将辅助信息采集器设置在远程控制中心30-1而非检测装置20-1中，可以减少辅助信息采集器的数量，从而降低成本。 

第三示范性实施例 

下面参照图5A和5B描述根据本实用新型第三示范性实施例的在线水质监控系统，其中图5A和5B分别示出在线检测装置20-2和远程控制中心30-2的框图。第三示范性实施例的在线水质监控系统与参照图4A和4B描述的第二示范性实施例基本相同，除了以下方面之外。因此，对于相同或类似的部件，这里不再赘述。 

参照图5A和5B，在线检测装置20-2包括水流流速控制器21、传感器组22、数据发送器23和光谱采集器24。与检测装置20-1相比，检测装置20-2中进一步省略了数据处理器28和存储器29。 

参照图5A，传感器组22和光谱采集器24检测到的数据可以直接传输到数据发送器23，然后经由网络10（图1）送往远程控制中心30-2。数据发送器23还可以是数据收发器，其可以接收来自远程控制中心30-2的命令以控制水流流速控制器21、传感器组22和光谱采集器24的操作。 

检测装置20-2所检测的数据和辅助信息采集器36所采集的数据可以一起在图5B所示的远程控制中心30-2的数据处理器38中经历例如图3所示的处理，并且可以存储在存储器39中。处理所需的信息，例如前述历史检测信息、污染物光谱图库等，也可以预先存储在存储器39中。 

通过由远程控制中心30-2实现数据处理和存储功能，可以避免在每个检测装置20-2中提供数据处理器和存储器，由此可以进一步降低成本。 

虽然上面已经给出了分别在检测装置（第一、二实施例）和远程控制中心（第三实施例）中执行例如图3所示的数据处理过程的实施例，但是应理解，本实用新型不限于此。例如，该数据处理过程可以分散在多个部件上执行，例如，可以在检测装置上执行分析结果融合以及之前的步骤。如果融合结果表明不存在水质异常，则直接生成水 质分析报告并送往远程控制中心；如果融合结果表明存在水质异常，则可以将光谱数据送往远程控制中心，并在远程控制中心执行污染物的识别和浓度估计。可以理解，在这种情况下，污染物光谱图库可以存储在远程控制中心。 

第四示范性实施例 

根据第四示范性实施例的在线水质监控系统（未示出）可以与前述实施例中的任一个相同，除了以下方面之外。 

第四实施例的在线检测装置还具有漏水检测功能，可包括流量计、压力计和/或声波元件作为漏水检测元件。漏水的检测可以主要通过对比正常水流模型和漏流模式来进行，正常的水流具有日常和季节性的波动，一般为高频信号，但管道漏流通常是恒定流量或逐步增加，一般为低频信号。此外，通过分析不同节点处的漏水检测元件的数据，还可以估测哪段管道出现漏水。 

上面以框图示范并描述了本实用新型的在线水质监控系统的实施例，但是，本领域技术人员将意识到，各个方框表示的功能块或电路元件仅是示范性的。替选实施例可以将多个方框表示的多个功能块或电路元件合并成一个功能块或电路元件，或者将一个功能块或电路元件在功能上分解成多个功能块或电路元件。例如，数据收发器可以用单独的数据接收器和数据发送器替代，反之亦可。因此将理解，这里绘示的架构仅是示例性的，实际上可以实施许多其他架构，其实现相同的功能。 

本实用新型的在线水质监控系统通过综合考虑各种信息，例如常规传感器信息、光谱信息和辅助信息，可以提供精确的水质评估。通过利用数学模型、多重信息融合技术、统计学原理等方法，减少了人为因素导致的偏差。与其他分立式在线水质监控系统相比，大幅度提高了对水质状况总体评估的准确性，使误报率极大降低，从而减少了误报给水质监测人员带来的恐慌。 

该系统采用的全谱图多污染物同时检测技术，使其结构相当紧凑。作为环保产品，在减少占用空间及能源消耗上具有极大优势。 

该系统可以对水质异常快速反应，在线给出污染物种类和量化信息，避免了人工取样和实验室检测导致的时间延迟。还系统还可以追溯污染源，从而为水质检测人员找出污染源提供指导性建议，缩短了污染源排查时间。因此，可以帮助水质监控人员对污染事件作出快速决策，例如迅速关闭污染源等，防止污染的进一步扩散。 

该系统在日常水质监测中，可以对水网中各个地点水质情况进行对比和分析，并对水质较差的地区提出警示，这样可指导水质监测人员有针对性地采集水样，从而减少随机取样的一些不必要支出。 

该系统还具有漏水检测及漏水点判断功能，可以为供水单位减少巨大的经济损失。如果供水部门根据该系统提供的漏水监测信息及时修复漏水管道，可使管道的漏水情况减少约60%。 

本实用新型的在线水质监控系统可以应用到许多场合。例如，可以将在线检测装置安装到水源、自来水处理厂的出水口处和城市供水网络的不同节点处，实时监控各处的水质。在线水质检测装置还可以安装到自来水厂、纯净水、矿泉水等水产品厂商的不同生产环节中以批量检测水产品质量，便于厂商的内部质量控制和/或政府对厂商的监管。此外，对用水质量敏感的厂商可以在其生产供水的各环节安装在线水质检测装置以实时监控水质，避免水质对产品质量的影响。此外，在线水质检测装置还可以安装在例如工厂的废水排放口处，以实时监控工业废水是否满足排放标准。 

上面描述了本实用新型的若干示范性实施例，但是本领域技术人员将理解，这些实施例仅用于示范，而非限制。本实用新型还可以具有许多其他实施例，在不偏离本实用新型的范围的情况下，许多修改和变型对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。描述实施例是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，并使本领域技术人员从所示实施例及各种显而易见的修改来理解本实用新型。 

Claims (14)

1.一种在线水质检测装置，包括： 

用于采集水质数据的传感器组， 

其特征在于，所述在线水质检测装置还包括： 

用于采集水样的光谱数据的光谱采集器；以及 

用于通过网络将数据从所述在线水质检测装置发送到远程控制中心的数据发送器。 

2.如权利要求1所述的在线水质检测装置，其特征在于，还包括用于采集与供水网络相关联的辅助信息的辅助信息采集器。 

3.如权利要求1所述的在线水质检测装置，其特征在于，还包括用于控制流到所述传感器组和所述光谱采集器的水样的流速的水流流速控制器， 

其中，所述传感器组和所述光谱采集器并联连接到所述水流流速控制器。 

4.如权利要求1所述的在线水质检测装置，其特征在于，所述传感器组包括从由浊度仪、温度计、pH传感器、ORP传感器、电导率传感器、总氯/游离氯测试仪、总有机碳传感器、总溶解固体测试仪、溶解氧测试仪、氯和氨测试仪构成的组中选择的一种或者多种。 

5.如权利要求1所述的在线水质检测装置，其特征在于，还包括： 

用于处理由所述传感器组和所述光谱采集器所收集的数据的数据处理器；以及 

用于存储所述在线水质检测装置的历史数据以及污染物光谱图库的存储器。 

6.如权利要求2所述的在线水质检测装置，其特征在于，还包括： 

用于处理由所述传感器组、所述光谱采集器和所述辅助信息采集器所收集的数据的数据处理器；以及 

用于存储所述在线水质检测装置的历史数据以及污染物光谱图库的存储器。 

7.如权利要求1所述的在线水质检测装置，其特征在于，还包括用于通过网络接收来自远程控制中心的数据的数据接收器， 

其中，所述来自远程控制中心的数据包括用于控制所述在线水质检测装置的操作的命令。 

8.如权利要求1所述的在线水质检测装置，其特征在于，还包括用于检测供水网络的漏水的漏水检测元件。 

9.一种在线水质监控系统，其特征在于，包括： 

多个如权利要求1、3、4、7和8中的任一项所述的在线水质检测装置，其设置在供水网络的多个不同节点处；以及 

远程控制中心，包括用于接收来自所述在线水质检测装置的数据的数据接收器。 

10.如权利要求9所述的在线水质监控系统，其特征在于，所述远程控制中心还包括用于采集与供水网络相关联的辅助信息的辅助信息采集器。 

11.如权利要求9所述的在线水质监控系统，其特征在于，所述远程控制中心还包括： 

用于处理由所述传感器组和所述光谱采集器所收集的数据的数据处理器；以及 

用于存储所述在线水质检测装置的历史数据以及污染物光谱图库 的存储器。 

12.如权利要求10所述的在线水质监控系统，其特征在于，所述远程控制中心还包括： 

用于处理由所述传感器组和所述光谱采集器所收集的数据以及由所述辅助信息采集器采集的与所述传感器组和所述光谱采集器相关联的数据的数据处理器；以及 

用于存储所述在线水质检测装置的历史数据以及污染物光谱图库的存储器。 

13.一种在线水质监控系统，其特征在于，包括： 

多个如权利要求2、5和6中的任一项所述的在线水质检测装置，其设置在供水网络的多个不同节点处；以及 

远程控制中心，包括用于接收来自所述在线水质检测装置的数据的数据接收器。 

14.一种在线水质监控系统，包括： 

在线水质检测装置，包括用于采集水质数据的传感器组；以及 

远程控制中心，包括用于接收来自所述在线水质检测装置的数据的数据接收器， 

其特征在于， 

所述在线水质检测装置还包括： 

用于采集水样的光谱数据的光谱采集器； 

用于对所述传感器组和所述光谱采集器所采集的数据进行初步分析以判断水质是否正常的第一数据处理器；以及 

用于通过网络将数据从所述在线水质检测装置发送到所述远程控制中心的数据发送器，且 

所述远程控制中心还包括： 

用于对所述光谱采集器所采集的光谱数据进行进一步分析以 确定污染物的种类和含量的第二数据处理器。 

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