CN208125620U - 一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，包括：信号采集处理模块，集成了水质分析探头，用于实时采集水质多参数数据，并进行预处理；ARM控制器模块，用于指令的发送和接收，以及传输所述水质多参数数据；数据通信模块，用于在所述水质在线监测装置和用户设备间进行同步；还包括电源模块、报警模块、键盘输入模块以及液晶模块；其中，报警模块用于对所述水质在线监测装置进行监控，并对异常情况进行报警；所述水质在线监测装置采用的水质分析探头具有双光路和双光谱仪的结构特点，克服了光源的不稳定性，提高了水质检测的准确性。同时，所述装置实现了集成化和微型化，为安装使用带来了极大方便。

Description

一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及水质监测领域，更具体地，涉及一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置。

背景技术

环境问题日益成为社会关注的焦点问题，人们广泛关注的环境问题之一就是水质安全问题。水质检测技术广泛应用于饮用水、水源地、地下水以及市政污水的水质监测和水质安全预警，主要分为电化学分析法、色谱分离技术法、生物传感技术法以及光谱分析法等。其中，基于光谱分析法的水质检测技术，是目前水质检测技术中的一个重要发展方向。而光谱分析法主要包括原子吸收光谱法、高光谱遥感法和分子吸收光谱法，其中分子吸收光谱法具有操作简单、消耗试剂量小、重复性好、测量精度高以及分析快速等优点，可实现从紫外光到可见光，即宽光谱的分子吸收光谱分析，所以，基于宽光谱的水质在线监测装置成为现代水质监测装置的主要发展方向。

但是目前基于宽光谱的水质在线监测装置主要是以单参数检测为主，这导致水质检测的准确性较低，所以，如何提高基于宽光谱的水质监测装置的准确性，是现在面临的一个需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，解决目前的基于宽光谱的水质在线监测装置由于采用单参数检测方式，而使获得的检测结果准确性较低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，包括：

信号采集处理模块，用于实时采集水质多参数数据，并对采集得到的所述水质多参数数据进行预处理；所述信号采集处理模块装有水质分析探头，所述水质分析探头设置有参考光路和测量光路；

ARM控制器模块，用于指令的发送和接收，以及传输所述水质多参数数据；

所述信号采集处理模块与所述ARM控制器模块建立通讯连接。

优选地，所述水质在线监测装置还包括数据通信模块，用于在所述水质在线监测装置和用户设备间进行同步，所述数据通信模块与所述ARM控制器模块建立通讯连接。

优选地，所述水质在线监测装置还包括：

电源模块，用于为所述水质在线监测装置提供稳定电源；

报警模块，用于对所述水质在线监测装置进行监控，并对异常情况进行报警；

键盘输入模块，用于提供指令输入功能；

液晶模块，用于显示水质检测结果，以及为用户提供触屏操作；

所述电源模块、所述报警模块、所述键盘输入模块以及所述液晶模块，均与所述ARM控制器模块建立通讯连接。

优选地，所述获取水质多参数数据具体包括：浊度、化学需氧量、生化需氧量、总有机碳以及总悬浮固体颗粒的数据。

优选地，所述对采集得到的所述水质多参数数据进行预处理，具体为，对采集得到的所述水质多参数数据进行动态校准以及噪声去除操作。

优选地，所述水质分析探头由光源驱动电源、光源、准直透镜、窗体片、聚焦透镜以及测量光谱仪组成，所述光源驱动电源为所述光源提供电源，所述光源射出的宽光谱光源照明经过所述准直透镜，透过所述窗体片中的水质样本，经所述聚焦透镜聚焦到所述测量光谱仪中。

优选地，所述聚焦透镜和所述测量光谱仪都具有两个。

优选地，所述测量光谱仪是体相全息光栅紫外拉曼光谱仪。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

本实用新型所述的基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，采用了体相全息光栅紫外拉曼光谱仪来获取水质多个参数数据，提高了水质检测的准确性；同时该方法设计了一种采用双光路双光谱仪同步采样的水质分析探头，解决了装置中光源的不稳定性问题，使光路结构更加稳定；该装置还实现了对水质数据的在线处理分析，以及对水质异常情况的预警，更加方便用户使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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公开的一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的基于宽光谱多参数的水质在线监测装置的水质分析探头的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，该装置包括：

信号采集处理模块101，集成有水质分析探头，水质分析探头的结构如图2所示。信号采集处理模块101通过水质分析探头实时采集水质的多个参数数据，并对采集到的水质多参数数据进行预处理。其中，采集的多个参数数据具体包括浊度、化学需氧量、生化需氧量、总有机碳以及总悬浮固体颗粒的数据；具体的预处理操作为动态校准操作和噪声去除操作。信号采集处理模块101根据预处理之后得到的这些参数数据，对水质进行综合评估，评定为一类水质、二类水质或者三类水质。其中，一类水质为最优。

ARM控制器模块102，用于向其他各个模块发送指令，并接收反馈的结果；以及对从信号采集处理模块101处获得的水质多参数数据进行传输；信号采集处理模块101和ARM控制器模块102建立有通讯连接。当需要获取水质监测数据时，ARM控制器模块102向信号采集处理模块101发送获取指令，然后信号采集处理模块101将水质的评定结果反馈给ARM控制器模块102。

数据通信模块103，用于在水质在线监测装置和用户设备间进行同步，即将水质评定结果利用无线通信网络同步到用户设备上，便于用户实时获取水质信息。

电源模块104，用于为该水质在线监测装置提供稳定电源。

报警模块105，用于对该水质在线监测装置进行监控，当水质评定结果为三类水质时，ARM控制器模块102控制报警模块105向用户发送消息，通知用户。

键盘输入模块106，用于提供指令输入。

液晶模块107，用于提供系统用户交互界面，将水质多参数数据和水质评定结果显示在屏幕上；还为用户提供了触屏操作，用户可以选择操作的功能包括：数据记录、数据实时监控、历史数据浏览、数据校准以及数据维护信息记录。

其中，数据通信模块103、电源模块104、报警模块105、键盘输入模块106以及液晶模块107，均与ARM控制器模块102建立有通讯连接。

如图2所示，本实用新型实施例公开了上述基于宽光谱多参数的水质在线监测装置的水质分析探头，包括：

光源驱动电源201，与电源模块104相接通，为水质分析探头提供电源。

光源202，为水质分析探头提供宽光谱光源，保证宽光谱多参数光谱数据的探测和获取。

准直透镜203，用于将光源202发出的入射光转换为准直平行光。

窗体片204，用于对监测的水质样本进行探测，入射光透过水质样本，在后续的测量光谱仪206中观测光谱变化，进而探测出各参数数值。

聚焦透镜205具有两个，在对称位置放置，用于将平行光聚焦到后置的测量光谱仪206中。

测量光谱仪206也具有两个，分别是参考光测量光谱仪和测量光测量光谱仪。在该水质分析探头中，设置了两路光路，分别是参考光路和测量光路，参考光测量光谱仪和测量光测量光谱仪分别收集两路光谱，然后对比观察水质样本光谱信号经过两路光路后的光谱变化，这种双光路双光谱仪的设置，克服了光源的不稳定性，使采集到的数据更加准确。

因为体相全息光栅紫外拉曼光谱仪实现了在液体介质中直接进行从紫外光到可见光的宽光谱及连续光谱测量的水质分析，具有逼近布拉格衍射条件的光栅衍射结构，以及高衍射效率、无鬼线、低散射的优点，满足宽光谱探测需求。所以，参考光测量光谱仪和测量光测量光谱仪均采用的是体相全息光栅紫外拉曼光谱仪。

本实施例所述的基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，集成了具有双光路双光谱仪的水质分析探头，克服了目前基于光谱分析法的水质监测装置在检测时的不稳定性，提高了水质检测的准确性；并实现了将水质检测结果实时传输给用户，以及用户可以实时获取水质信息，给用户使用带来了极大方便；同时，该装置实现了集成化和微型化，使得应用场合更加灵活。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，其特征在于，包括：

信号采集处理模块，用于实时采集水质多参数数据，并对采集得到的所述水质多参数数据进行预处理；所述信号采集处理模块装有水质分析探头，所述水质分析探头设置有参考光路和测量光路；

ARM控制器模块，用于指令的发送和接收，以及传输所述水质多参数数据；

所述信号采集处理模块与所述ARM控制器模块建立通讯连接。

2.如权利要求1所述的一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，其特征在于，还包括数据通信模块，用于在所述水质在线监测装置和用户设备间进行同步，所述数据通信模块与所述ARM控制器模块建立通讯连接。

3.如权利要求1-2任一项所述的一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，其特征在于，还包括：

电源模块，用于为所述水质在线监测装置提供稳定电源；

报警模块，用于对所述水质在线监测装置进行监控，并对异常情况进行报警；

键盘输入模块，用于提供指令输入功能；

液晶模块，用于显示水质检测结果，以及为用户提供触屏操作；

所述电源模块、所述报警模块、所述键盘输入模块以及所述液晶模块，均与所述ARM控制器模块建立通讯连接。

4.如权利要求3所述的一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，其特征在于，所述获取水质多参数数据具体包括：浊度、化学需氧量、生化需氧量、总有机碳以及总悬浮固体颗粒的数据。

5.如权利要求3所述的一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，其特征在于，所述对采集得到的所述水质多参数数据进行预处理，具体为，对采集得到的所述水质多参数数据进行动态校准以及噪声去除操作。

6.如权利要求3所述的一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，其特征在于，所述水质分析探头由光源驱动电源、光源、准直透镜、窗体片、聚焦透镜以及测量光谱仪组成，所述光源驱动电源为所述光源提供电源，所述光源射出的宽光谱光源照明经过所述准直透镜，透过所述窗体片中的水质样本，经所述聚焦透镜聚焦到所述测量光谱仪中。

7.如权利要求6所述的一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，其特征在于，所述聚焦透镜和所述测量光谱仪的数量都为两个。

8.如权利要求6所述的一种基于宽光谱多参数的水质在线监测装置，其特征在于，所述测量光谱仪是体相全息光栅紫外拉曼光谱仪。