CN211235828U - 一种用于水质在线监测的控制监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于水质在线监测的控制监控系统，包括温度传感器、湿度传感器、气象数据采集模块、时钟芯片、电源、数据收发天线以及处理器；电源用于系统供电，电源与水质在线监测仪的取水器执行机构以及与水质分析系统之间各串联一个继电器开关，温度传感器、湿度传感器、气象数据采集模块与处理器连接，用于向处理器上传采集到的温度数据、湿度数据以及气象数据；时钟芯片与处理器连接用于设置定时采集频率，处理的控制端与继电器开关连接用于控制取水器执行机构以及水质分析系统的通电状态，完成水质采样和水质分析；本方案除了实现定时采样分析外，还能基于环境和气象变化进行数据采集分析，从而提供更加准确的水质监测数据。

Description

一种用于水质在线监测的控制监控系统

技术领域

本实用新型涉及水质监测领域，具体涉及一种用于水质在线监测的控制监控系统。

背景技术

水质在线自动监测系统(On-line Water Quality Monitoring System)是一个以在线分析仪表和实验室研究需求为服务目标，以提供具有代表性、及时性和可靠性的样品信息为核心任务，运用自动控制技术、计算机技术并配以专业软件，组成一个从取样、预处理、分析到数据处理及存贮的完整系统，从而实现对样品的在线自动监测。自动监测系统一般包括取样系统、预处理系统、数据采集与控制系统、在线监测分析仪表、数据处理与传输系统及远程数据管理中心，这些分系统既各成体系，又相互协作，以完成整个在线自动监测系统的连续可靠地运行。传统的水质自动监测系统都是定时采样分析并上传数据，其采样方式较为机械化，缺乏人为经验的参与，尤其是在潮汛期，水质变化差异较大，传统的定时采用明线不能满足需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于水质在线监测的控制监控系统，除了实现定时采样分析外，还能基于环境和气象变化进行数据采集分析，从而提供更加准确的水质监测数据。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于水质在线监测的控制监控系统，包括温度传感器、湿度传感器、气象数据采集模块、时钟芯片、电源、数据收发天线以及处理器；

所述电源用于系统供电，电源与水质在线监测仪的取水器执行机构以及与水质分析系统之间各串联一个继电器开关；

所述温度传感器、湿度传感器、气象数据采集模块与处理器连接，用于向处理器上传采集到的温度数据、湿度数据以及气象数据；

所述时钟芯片与处理器连接用于设置定时采集频率，所述处理的控制端与所述继电器开关连接用于控制所述取水器执行机构以及水质分析系统的通电状态，完成水质采样和水质分析；

水质在线监测仪的数据采集系统与处理器连接，用于上传采集的水质分析数据，并通过数据收发天线将数据发回监控中心。

本方案中除了利用时钟芯片设置处理器定时采样分析以外，还利用温湿度传感器监测环境温度，从而在环境温湿度具有较大波动下触发采样，同时还利用当地气象台发出的气象数据，在强降雨前后进行采样，从而获取降雨对水质的影响，提高了水质监测的可行性和数据的可研究性。

进一步的，还包括一个NFC模块，所述NFC模块与处理器连接，用于完成巡检采样控制。NFC模块的增加主要是用于人工巡检时进行操作，方便人工控制完成巡检采样分析。同时，移动终端还可以通过NFC模块或数据收发天线获取在线监测的参数、仪器设备运行的状态，实时可操控设备、温度、压力等。并通过处理器计算处理后将数据传送到云端，再通过手续程序查看到监控的数据。

进一步的，所述继电器开关为常断型继电器开关，每通电一次继电器开关闭合，使得取水器执行机构采样一次，水质分析系统完成采样分析。

进一步的，所述温度传感器和湿度传感器悬空设置，其高出监测水域所在平面至少3米以上，用于采集空气中的温湿度。该设计是避免大雾天气，传感器距离监测水面太近，导致温湿度采集出现数据误差。

进一步的，所述电源采用可充电的蓄电池。

进一步的，所述时钟芯片采用DS1302芯片 ，工作电压为2.5V~5.5V，采用三线接口与处理器进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据，处理器在收到时钟信号或RAM数据后控制所述继电器开关闭合。

进一步的，所述继电器开关闭合时效为30-60秒。

进一步的，所述水质在线监测仪的数据采集系统由处理器通过系统供电。

本实用新型的有益效果是：

（1）水质在线监测仪和各部件之间采用定时供电，可节约电量消耗；

（2）利用环境参数和气象参数作为水质采样的触发条件，相比单一的定时采样，本方案采样数据更真实，更具有研究和监测价值。

附图说明

图1是本实用新型系统设计示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

为了使本方案的工作原理阐述更加清楚，以下对水质在线分析仪器进行工作原理的简单说明。水质在线分析仪器按测量方式通常分为电极法和光度法两种，应根据使用环境的不同作相应的选择。一般情况下水质在线分析仪器主要由取水系统、水质分析系统、数据采集控制系统组成。

取水系统的设计主要针对满足水样的代表性、可靠性和连续性来设计的，该系统的主要组成部分有:取水头、取水泵、水样输送管道和流速流量调节几个部分组成。按照取水方式的划分主要分为直取式和浮筒式两种，直取式主要针对水位变化小的环境使用，如污水厂、污染源、自来水涵管取水等，而浮筒式主要针对水位变化较大的环境使用，如地表水等。

数据采集控制系统主要由PLC、现场工控机、中心站计算机以及变送器、执行机构等组成，其功能主要有:

(1)控制整个在线监测系统的自动运行，这部分主要由PLC写入程序后完成;

(2)采集、存储并传输仪表分析的数据，这部分主要由现场工控机与数据采集传输模块协作完成。

传统的水质在线分析仪器都是由数据采集控制系统中的PLC、现场工控机、中心站计算机进行自动控制，本实施例设计一种控制系统，主要用于控制取水系统、预处理系统、数据分析系统，完成对水质的在线监测控制，使其数据测量更为灵活。

本实施例中的控制系统可广泛应用于各型号的水质在线监测仪，如图1所示，一种用于水质在线监测的控制监控系统，包括温度传感器、湿度传感器、气象数据采集模块、时钟芯片、电源、数据收发天线以及处理器。电源采用可充电的蓄电池，用于系统供电，电源与水质在线监测仪的取水器执行机构以及与水质分析系统之间各串联一个继电器开关；温度传感器、湿度传感器、气象数据采集模块与处理器连接，用于向处理器上传采集到的温度数据、湿度数据以及气象数据；时钟芯片与处理器连接用于设置定时采集频率，处理的控制端与继电器开关连接用于控制取水器执行机构以及水质分析系统的通电状态，完成水质采样和水质分析；水质在线监测仪的数据采集系统与处理器连接，用于上传采集的水质分析数据，并通过数据收发天线将数据发回监控中心。

一种用于水质在线监测的控制监控系统，包括温度传感器、湿度传感器、气象数据采集模块、时钟芯片、电源、数据收发天线以及处理器，还包括一个NFC模块，NFC模块与处理器连接，用于完成巡检采样控制。NFC与质在线监测仪设置在同一处，巡检人员巡检时，通过移动终端识别NFC后输入访问权限密码，即可控制继电器开关完成巡检采样，为了使得方便，移动终端通常采用手机，不额外制造专用设备。

在一些实施例中，继电器开关为常断型继电器开关，每通电一次继电器开关闭合，使得取水器执行机构采样一次，水质分析系统完成采样分析。

在一些实施例中，温度传感器和湿度传感器悬空设置，其高出监测水域所在平面至少3米以上，用于采集空气中的温湿度。

在一些实施例中，时钟芯片采用DS1302芯片 ，工作电压为2.5V~5.5V，采用三线接口与处理器进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据，处理器在收到时钟信号或RAM数据后控制继电器开关闭合。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

在一些实施例中，继电器开关闭合时效为30-60秒，水质在线监测仪的数据采集系统由处理器通过系统供电，即数据采集系统与取水器执行机构、水质分析系统独立开，由系统独立供电，使其可随时保证数据的采样，避免数据丢失。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于水质在线监测的控制监控系统，其特征在于，包括温度传感器、湿度传感器、气象数据采集模块、时钟芯片、电源、数据收发天线以及处理器；

所述电源用于系统供电，电源与水质在线监测仪的取水器执行机构以及与水质分析系统之间各串联一个继电器开关；

所述温度传感器、湿度传感器、气象数据采集模块与处理器连接，用于向处理器上传采集到的温度数据、湿度数据以及气象数据；

所述时钟芯片与处理器连接用于设置定时采集频率，所述处理的控制端与所述继电器开关连接用于控制所述取水器执行机构以及水质分析系统的通电状态，完成水质采样和水质分析；

水质在线监测仪的数据采集系统与处理器连接，用于上传采集的水质分析数据，并通过数据收发天线将数据发回监控中心。

2.根据权利要求1所述的一种用于水质在线监测的控制监控系统，其特征在于，还包括一个NFC模块，所述NFC模块与处理器连接，用于完成巡检采样控制。

3.根据权利要求1所述的一种用于水质在线监测的控制监控系统，其特征在于，所述继电器开关为常断型继电器开关，每通电一次继电器开关闭合，使得取水器执行机构采样一次，水质分析系统完成采样分析。

4.根据权利要求1所述的一种用于水质在线监测的控制监控系统，其特征在于，所述温度传感器和湿度传感器悬空设置，其高出监测水域所在平面至少3米以上，用于采集空气中的温湿度。

5.根据权利要求1所述的一种用于水质在线监测的控制监控系统，其特征在于，所述电源采用可充电的蓄电池。

6.根据权利要求1所述的一种用于水质在线监测的控制监控系统，其特征在于，所述时钟芯片采用DS1302芯片 ，工作电压为2.5V~5.5V，采用三线接口与处理器进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据，处理器在收到时钟信号或RAM数据后控制所述继电器开关闭合。

7.根据权利要求6所述的一种用于水质在线监测的控制监控系统，其特征在于，所述继电器开关闭合时效为30-60秒。

8.根据权利要求6所述的一种用于水质在线监测的控制监控系统，其特征在于，所述水质在线监测仪的数据采集系统由处理器通过系统供电。

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