CN207894909U - 一种用于分析地下水的水质分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于分析地下水的水质分析仪，包括控制器、测量管道、用于采集水质参数的传感器、泵、活塞和下阀门，传感器置于测量管道中，并与控制器连接，活塞设置在测量管道中，并在外力的作用下运动于测量管道中，下阀门设置在测量管道的进水排水口，在进行水质测量时，控制器控制下阀门打开，以通过进水排水口将水引入测量管道中，在完成水质测量后，控制器控制泵运转以推动活塞运动至进水排水口，并控制下阀门关闭。本仪器中，在一个测量周期内传感器的探头只是在测量过程中与水接触，当测量结束后，泵会推动活塞向进水排水口方向移动，从而将测量管道内的水挤压出，使得传感器的探头不会长时间与水接触，则清洗的周期就会相应延长。

Description

一种用于分析地下水的水质分析仪

技术领域

本实用新型涉及水质分析技术领域，特别是涉及一种用于分析地下水的水质分析仪。

背景技术

随着世界人口的增多，工业用水和生活用水量也不断增加，因此，对于水质的监测有着重要的意义。现有的测量方法是将水质分析仪投入地下水中测量，但是长期的浸泡使得水质分析仪中的各探头被腐蚀，导致采集到的数据的精度有所降低。

为了提高测量精度，现有技术中，需要定期清洗探头，一方面在清洗探头的过程中会对探头造成一定的损害，减少探头的寿命，另一方面频繁的清洗也会消耗大量的时间。

由此可见，在保证探头的测量精度的前提下，如何延长清洗探头的周期是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于分析地下水的水质分析仪，用于在保证探头的测量精度的前提下，延长清洗探头的周期。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于分析地下水的水质分析仪，包括控制器、测量管道、用于采集水质参数的传感器、泵、活塞和下阀门，所述传感器置于所述测量管道中，并与所述控制器连接，所述活塞设置在所述测量管道中，并在外力的作用下运动于所述测量管道中，所述下阀门设置在所述测量管道末端的进水排水口，在进行水质测量时，所述控制器控制所述下阀门打开，以通过所述进水排水口将水引入所述测量管道中，在完成水质测量后，所述控制器控制所述泵运转以推动所述活塞运动至所述进水排水口，并控制所述下阀门关闭。

优选地，还包括设置于所述测量管道上端，并与所述控制器连接的上阀门，所述上阀门的一面连接有水管，所述水管的高度低于井口的高度，所述上阀门的另一面与柔性管的一端连接，所述水管与所述柔性管连通，所述柔性管的另一端与所述活塞固定连接，所述泵的进气口连接有气管，所述气管的另一端置于外界大气压中，所述泵设置在所述测量管道的上端，且为真空泵。

优选地，所述测量管道具体分为活塞运动通道和传感器放置通道，所述传感器放置通道上设置有独立的传感器室，所述传感器室设置有朝向所述测量管道末端的开口，所述传感器的探头设置在所述开口处。

优选地，所述传感器室为多个，且依次设置在所述传感器放置通道中，所述传感器室中与所述开口相对的上表面为倾斜面，所述倾斜面自远离所述活塞运动通道向靠近所述活塞运动通道倾斜。

优选地，所述倾斜面的倾斜角度为30度。

优选地，还包括输液管，所述上阀门还包括另一进水阀，所述输液管的一端与设置在所述井口外的清洗装置连接，所述输液管的另一端与所述进水阀连接，用于将所述清洗装置中的清洗液引入所述测量管道中。

优选地，所述下阀门为电磁阀。

优选地，所述上阀门为电磁阀。

优选地，所述传感器具体包括5种类型，其中3种为常规类型，剩余2 种为可选类型。

优选地，还包括与所述控制器连接的存储器，用于存储所述控制器获取到的采集数据。

本实用新型提供的用于分析地下水的水质分析仪，包括控制器、测量管道、用于采集水质参数的传感器、泵、活塞和下阀门，传感器置于测量管道中，并与控制器连接，活塞设置在测量管道中，并在外力的作用下运动于测量管道中，下阀门设置在测量管道末端的进水排水口，在进行水质测量时，控制器控制下阀门打开，以通过进水排水口将水引入测量管道中，在完成水质测量后，控制器控制泵运转以推动活塞运动至进水排水口，并控制下阀门关闭。由此可见，本仪器中，在一个测量周期内传感器的探头只是在测量过程中与水接触，当测量结束后，泵会推动活塞向进水排水口方向移动，从而将测量管道内的水挤压出，使得传感器的探头不会长时间与水接触，则清洗的周期就会相应延长。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于分析地下水的水质分析仪的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种用于分析地下水的水质分析仪的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种用于分析地下水的水质分析仪的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种用于分析地下水的水质分析仪的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型的核心是提供一种用于分析地下水的水质分析仪，用于在保证探头的测量精度的前提下，延长清洗探头的周期。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于分析地下水的水质分析仪的结构框图。图2为本实用新型实施例提供的一种用于分析地下水的水质分析仪的结构示意图。如图1和2所示，该分析仪包括控制器10、测量管道 11、用于采集水质参数的传感器(标号为120-124)、泵13、活塞14和下阀门15，传感器置于测量管道11中，并与控制器10连接，活塞14设置在测量管道11中，并在外力的作用下运动于测量管道11中，下阀门15设置在测量管道11末端的进水排水口110，在进行水质测量时，控制器10控制下阀门15打开，以通过进水排水口110将水引入测量管道11中，在完成水质测量后，控制器10控制泵13运转以推动活塞14运动至进水排水口110，并控制下阀门15关闭。

在具体实施中，测量管道11是置于水下的，排水出水口在测量管道11 的末端，泵13位于测量管道11的上端，即靠近井口处。测量管道11可以呈圆柱形，传感器固定在侧壁上，其余的空间用于活塞14的移动。为了实现自动控制，作为优选的实施方式，下阀门15可以为电磁阀。可以理解的是，当下阀门15打开时，由于水压的作用，活塞14会沿着测量管道11向进水排水口110相反的方向移动，则水就可以进入测量管道11内，直至活塞14运动至测量管道11的末端为止，此时测量管道11内充满水，传感器的探头与水充分接触，从而实现采集。传感器将采集到的信号发送给控制器10，完成一个周期内的采集。当采集结束后，即测量完成后，控制器10 控制与其连接的泵13运转，由于泵13的作用，活塞14被推动，其方向是逐渐靠近进水排水口110，则测量管道11内的水被活塞14挤压出，此时关闭下阀门15。很显然，下阀门15关闭后，测量管道11内是没有水的，从而传感器不会被长时间浸泡，减少探头被腐蚀的时间。当到达下一个采集周期时，控制器10再次按照上述控制方式控制各部件。由于传感器只是在采集过程中与水接触，因此，相对于长时间与水接触的方式而言，能够大大延长探头清洗的周期。

需要说明的是，活塞14与传感器之间是有间隙的，即活塞14在运动过程中，不会与传感器接触，活塞14的形状需要与测量管道11的内侧壁相配合。为了实现更好的密封性，下阀门15与进水排水口110的接触位置设置有密封圈，密封圈的材质可以为橡胶。另外，考虑到测量管道11需要伸入预先打造的井内，而该井通常是比较小的，因此，可以根据实际情况选择控制器10是否设置在测量管道11内，如果控制器10设置在测量管道 11外，则测量管道11就可以实现更小的体积。

在上述各实施例中，传感器的类型需要依据所测量的水的类型决定，不同的应用场景对应的传感器的类型不同。通常情况下，传感器具体包括5 种类型，其中3种为常规类型，剩余2种为可选类型。

3种常规类型具体包括采集电导率的传感器120、采集浊度的传感器 121、采集pH值的传感器122。剩余的2种可选类型，具体可以为采集ORP 的传感器123、采集溶解氧的传感器124、采集硝酸盐+SAC的传感器、采集余氯的传感器等。每个传感器均通过总线与控制器连接。

本实施例提供的用于分析地下水的水质分析仪，包括控制器、测量管道、用于采集水质参数的传感器、泵、活塞和下阀门，传感器置于测量管道中，并与控制器连接，活塞设置在测量管道中，并在外力的作用下运动于测量管道中，下阀门设置在测量管道的进水排水口，在进行水质测量时，控制器控制下阀门打开，以通过进水排水口将水引入测量管道中，在完成水质测量后，控制器控制泵运转以推动活塞运动至进水排水口，并控制下阀门关闭。由此可见，本仪器中，在一个测量周期内传感器的探头只是在测量过程中与水接触，当测量结束后，泵会推动活塞向进水排水口方向移动，从而将测量管道内的水挤压出，使得传感器的探头不会长时间与水接触，则清洗的周期就会相应延长。

图3为本实用新型实施例提供的另一种用于分析地下水的水质分析仪的结构示意图。在上述实施例的基础上，还包括设置于测量管道11上端且与控制器10连接的上阀门30，上阀门30的一面连接有水管31，水管31 的高度低于井口的高度，上阀门30的另一面与柔性管32的一端连接，水管31与柔性管32连通，柔性管32的另一端与活塞14固定连接，泵13的进气口连接有气管33，气管33的另一端置于外界大气压中，泵13设置在测量管道11的上端，且为真空泵。

在上述实施例中，当测量结束后，需要通过泵推到活塞14向测量管道 11的末端移动，可以理解的是，在该过程中，活塞14的移动需要很大的压力，换句话说，泵13需要提供足够大的压力才能实现，因此，对于泵13 的体积就会较大，且性能的要求也较高。

考虑到这一因素，本实施例中，在测量管道11的上端设置有上阀门30，在进行水质测量时，关闭上阀门30，且打开下阀门15，水通过压力推动活塞14向上移动，进入到测量管道11内，并与各探头充分接触，已达到测量的目的。作为优选地实施方式，上阀门30为电磁阀，控制器10通过电控方式控制阀门的开闭。

在测量结束后，打开上阀门30，让水通过水管31进入到柔性管32中，再打开泵13，打气将活塞14推动往下走，水管31所在的高度高于下阀门 15的高度，因此，下阀门15处的压力略大于上阀门30的压力，此时只要泵13提供较小的压力即可将活塞14推动的目的，换句话说，推到活塞14 的力，一方面来自柔性管32内水的压力，另一方面来自泵13的压力，且泵13提供的压力较小。可以理解的是，传感器位于测量管道11的侧壁上，而不是末端，因此，并不需要将测量管道11内的水全部排放干净，只要探头不接触水即可。当达到这一要求时，控制器10控制下阀门15关闭。需要说明的是，泵13内部气路的通道有一个单向阀，以保证打完全气后，水不会通过泵13进入气管33。

作为优选地实施方式，测量管道11具体分为活塞运动通道和传感器放置通道，传感器放置通道上设置有独立的传感器室34，传感器室34设置有朝向测量管道11末端的开口，传感器的探头设置在开口处。

在具体实施中，可以将传感器直接固定在测量管道11的侧壁上，只要保证活塞14在运动时不与传感器接触即可。本实施例中，考虑到传感器的牢固性，将测量管道11在纵向上分为两部分，如图3所示，左侧部分为活塞运动通道，右侧为传感器放置通道，且传感器放置通道设置有独立的传感器室34，用于放置传感器。传感器室34都是半封闭的，若包括多个传感器，则传感器也是多个，依次排列。测量井直径通常为146mm(实际内空可能只有120mm)，因为还有水位计、抽水泵等东西，所以要求用于分析地下水的水质分析仪的直径要小于60mm，但是长度不限。这种依次排列方式，有利于减小直径。

作为优选地实施方式，传感器室34为多个，且依次设置在传感器放置通道中，传感器室34中与开口相对的上表面为倾斜面35，倾斜面35自远离活塞运动通道向靠近活塞运动通道倾斜。

如果按照图1所示的，传感器室34的上表面为平面的话，则水不容易向测量管道11的末端流出，本实施例中采用倾斜面，如图3所示，各探头的水会自动流到活塞14上。这样就不会与探头再接触，以减少水垢对探头的影响。达到延长探头寿命和延长清洗周期的目的。作为优选地实施方式，倾斜面35的倾斜角度为30度。可以理解的是，倾斜角度可以根据实际情况选取，并不代表只有这一种实施方式。

如图3所示，在另一实施例中，还包括输液管36，上阀门30还包括另一进水阀，输液管36的一端与设置在井口外的清洗装置37连接，输液管 36的另一端与进水阀连接，用于将清洗装置37中的清洗液引入测量管道 11中。

可以理解的是，在本实施例中，上阀门30相当于有两个独立的进水阀，即为双通道阀门，其中一个分别与水管和柔性管32连接，该进水阀在测量结束后打开，而另一进水阀的作用是将清洗液引入。在具体实施中，可以在井口处安装清洗装置37，清洗装置37中装载清洗液，清洗液通过输液管 36流向进水阀，当进水阀打开时，能够流入测量管道11中，当达到一定量时，关闭该进水阀，使得探头与清洗液充分接触，达到自动清洗的目的。

可以理解的是，需要为控制器10预先设定好清洗参数，本实用新型不再赘述，考虑到节能，以及清洗液对水体的影响。一般设定为半个月或一个月清洗一次。启动清洗程序后，打开上阀门30的进水阀(与柔性管连接的阀)以及让泵13工作，推动活塞14到底部，再打开上阀门30的另一进水阀(与输液管连接的阀)，让清洗液体进入，再关闭该进水阀。让清洗液与探头充分接触，按设定的1小时至1天的时长后，再打开下阀门启动排水程序将清洗液完全排出。排出后，启动几次测量程序，以让地下水进入以稀释残留的清洗液体，防止对测量结果产生影响。

图4为本实用新型实施例提供的另一种用于分析地下水的水质分析仪的结构框图。在上述实施例的基础上，还包括与控制器10连接的通讯组件 40，用于将所述控制器10获取到的采集数据上传至上位机。

为了方便远程操作，本实施例中，设置通讯组件40，使得控制器10和上位机实现通讯，当控制器10获取到采集数据后，上传至上位机。可以理解的是，通讯组件40可以为无线通信模块，例如GPRS模块，WIFI模块，当然也可以是有线通讯，例如通过RS485总线连接。具体采用何种通讯方式，可以根据实际环境确定，本实用新型不再赘述。

在上述实施例的基础上，控制器10的供电电源为锂电池41。

锂电池41具有高储存能量密度的特点，目前已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；且使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100％DOD)充放电，有可以使用10,000次的记录；另外，其重量较轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5。为了实现集成化，可以将锂电池41内置在测量管道11中。

在上述实施例的基础上，还包括与锂电池41的输出端连接的电源适配器42。

通过电源适配器42与锂电池41相连，可以保证供电的安全性。另外，还可以包括用于对锂电池41管理的充放电管理电路，具体结构不再赘述。

在上述实施例的基础上，还包括与传感器的输出端连接的信号处理电路43，用于将传感器输出的信号进行信号处理得到采集数据。

可以理解的是，信号处理电路43的通常包括模数转换电路、滤波电路、信号放大电路等，本实施例不再赘述。通过信号处理电路43能够减少信号传输过程中的干扰信号，并利于传输。

为了防止数据丢失，或通信中断等异常的情况，本实施例中，还包括与控制器10连接的信号处理电路44，用于存储控制器10获取到的采集数据。

信号处理电路44可以为固态硬盘等存储介质，实现数据的存储。

上述各实施例提供的用于分析地下水的水质分析仪，其应用场景是投入深达10-1000米的井口，测量地下水。该分析仪的整个探头部分与井上是通过总线相连的，该总线包括4根线缆，其中，电源线2根、RS485总线2 根。其中，通过RS485总线与上位机连接。

以上对本实用新型所提供的用于分析地下水的水质分析仪进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种用于分析地下水的水质分析仪，其特征在于，包括控制器、测量管道、用于采集水质参数的传感器、泵、活塞和下阀门，所述传感器置于所述测量管道中，并与所述控制器连接，所述活塞设置在所述测量管道中，并在外力的作用下运动于所述测量管道中，所述下阀门设置在所述测量管道末端的进水排水口，在进行水质测量时，所述控制器控制所述下阀门打开，以通过所述进水排水口将水引入所述测量管道中，在完成水质测量后，所述控制器控制所述泵运转以推动所述活塞运动至所述进水排水口，并控制所述下阀门关闭。

2.根据权利要求1所述的用于分析地下水的水质分析仪，其特征在于，还包括设置于所述测量管道上端，并与所述控制器连接的上阀门，所述上阀门的一面连接有水管，所述水管的高度低于井口的高度，所述上阀门的另一面与柔性管的一端连接，所述水管与所述柔性管连通，所述柔性管的另一端与所述活塞固定连接，所述泵的进气口连接有气管，所述气管的另一端置于外界大气压中，所述泵设置在所述测量管道的上端，且为真空泵。

3.根据权利要求1所述的用于分析地下水的水质分析仪，其特征在于，所述测量管道具体分为活塞运动通道和传感器放置通道，所述传感器放置通道上设置有独立的传感器室，所述传感器室设置有朝向所述测量管道末端的开口，所述传感器的探头设置在所述开口处。

4.根据权利要求3所述的用于分析地下水的水质分析仪，其特征在于，所述传感器室为多个，且依次设置在所述传感器放置通道中，所述传感器室中与所述开口相对的上表面为倾斜面，所述倾斜面自远离所述活塞运动通道向靠近所述活塞运动通道倾斜。

5.根据权利要求4所述的用于分析地下水的水质分析仪，其特征在于，所述倾斜面的倾斜角度为30度。

6.根据权利要求2所述的用于分析地下水的水质分析仪，其特征在于，还包括输液管，所述上阀门还包括另一进水阀，所述输液管的一端与设置在所述井口外的清洗装置连接，所述输液管的另一端与所述进水阀连接，用于将所述清洗装置中的清洗液引入所述测量管道中。

7.根据权利要求1所述的用于分析地下水的水质分析仪，其特征在于，所述下阀门为电磁阀。

8.根据权利要求2所述的用于分析地下水的水质分析仪，其特征在于，所述上阀门为电磁阀。

9.根据权利要求4所述的用于分析地下水的水质分析仪，其特征在于，所述传感器具体包括5种类型，其中3种为常规类型，剩余2种为可选类型。

10.根据权利要求1所述的用于分析地下水的水质分析仪，其特征在于，还包括与所述控制器连接的存储器，用于存储所述控制器获取到的采集数据。