CN211347926U - 一种在线式实时综合水质监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水质检测技术领域，尤其是一种在线式实时综合水质监测系统，包括UV光源和FL光源，UV光源和FL光源的光源输出端均通过直通光纤连接设有探测头，探测头的反馈端通过直通光纤连接设有用于光谱特征提取及光电信号转换的光谱仪，光谱仪通过导线连接设有计算机，计算机通过导线外接供电单元和无线传输模块，计算机通过无线传输模块远程信号连接设有上位机或RTU,上位机或RTU的输出端通过导线连接设有用于各项数据显示的前端显示屏。本实用新型不需要化学试剂，易维护、无二次污染、节省大量运行中化学试剂及处理费用，可实现在线远程实时检测分析，具有实用性能，适合推广。

Description

一种在线式实时综合水质监测系统

技术领域

本实用新型涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种在线式实时综合水质监测系统。

背景技术

目前，在线式水质检测设备的基本检测原理属于化学原理，其实现过程是将标准的实验室检测方法如：滴定法，比色法等方法做成自动化设备。在无人值守的情况下实现定期、自动的检测，并将检测结果转换为电信号，输出至上位机或做现场显示。检测结果存在误差，且误差方向及误差量随机性较大：当进行自动化学检测时，其误差来源主要由：试剂的质量、保存的完好性、参与实验的器具的化学残留、或添加试剂的精度等因素决定。而这些误差是很难通过后期采样验证的。且存在以下缺陷，无法做连续检测：由于采用化学法，化学试剂的反应时间、稳定时间等因素都要遵循化学检测标准，所以，以检测水中COD含量为例，最快检测时间为30分钟。一般情况下检测多个常见指标(COD\TOC等)需要时间大概为90-120分钟。所以基本无法做到实时检测的目的；设备使用成本高，维护量大：设备需要动力电、制冷设备、给排水等设施。化学试剂需要定期更换(一般更换周期为1周)；有二次污染：参与反应后的化学物质无法直接排放，需定期进行集中处理；设备体积大，需要在检测节点建设40平方米左右的站房，实时比较困难。为此我们提出一种在线式实时综合水质监测系统来解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在水质检测设备无法做连续检测、设备使用成本高、设备体积大且有二次污染的缺点，而提出的一种在线式实时综合水质监测系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

设计一种在线式实时综合水质监测系统，包括UV光源和FL光源，所述UV光源和FL光源的光源输出端均通过直通光纤连接设有用于水样光谱生成的探测头，所述探测头的反馈端通过直通光纤连接设有用于光谱特征提取及光电信号转换的光谱仪，所述探测头的检测端由水质样泵提供待测水样，所述光谱仪通过导线连接设有用于数据传递的计算机，所述计算机通过导线外接供电单元和无线传输模块，所述计算机通过无线传输模块远程信号连接设有用于光谱特征平衡与组合计算及信息融合模型分析计算的上位机或RTU,所述上位机或RTU的输出端通过导线连接设有用于各项数据显示的前端显示屏。

优选的，所述无线传输模块为GPRS或CDMA无线传输模块。

优选的，所述供电单元为交流市电或太阳能供电。

优选的，所述UV光源为气体放电灯或发光二极管。

优选的，所述FL光源为波长为423nm-675nm的多波长单色光源。

优选的，所述探测头为高灵敏度单光子探测器，所述UV光源和FL光源与探测头间连接的直通光纤上设置有光纤可调衰减器。

优选的，所述上位机或RTU还具有数据存储模块及光谱分析的内置软件。

本实用新型提出的一种在线式实时综合水质监测系统，有益效果在于：本实用新型采用多个不同波段的激发光源同步照射水样，分别生成待测样品的UV吸收光谱和三维FL发射光谱，分别对获得的水样多源光谱提取水中有机物特征，构成特征光谱，以排除各种干扰因素的影响，同时将不同来源的水样特征光谱进行平衡与组合，避免“信息掩盖”问题。(即一种光谱的强度远大于另一种光谱的强度，而导致部分有效信息被抑制)，对处理后的多源特征光谱进行信息融合建模分析，获得水样中有机/无机物的综合含量值，整个分析过程所需时间不大于2min，由于通过信息融合技术使UV吸收光谱和FL发射光谱优势互补，使整体的分析精度类似于实验室人工分析的精度，从而全面超越在线UV吸收光谱水质分析方法，不需要化学试剂，易维护、无二次污染、节省大量运行中化学试剂及处理费用。并配合无线传输模块、前端显示屏、上位机或RTU等，可实现在线远程检测分析，可广泛应用于地表水源检测、河道、河涌检测、自来水及管网监测、自来水出水水质检测、生活/工业/农业污水检测、污水处理厂入水及出水检测等诸多领域，应用范围广泛，远程可控，具有实用性能。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种在线式实时综合水质监测系统的结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种在线式实时综合水质监测系统的系统框图。

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，而不是全部的实施例。

参照图1-2，一种在线式实时综合水质监测系统，包括UV光源和FL光源，UV光源为气体放电灯或发光二极管，FL光源为波长为423nm-675nm的多波长单色光源，UV光源和FL光源的光源输出端均通过直通光纤连接设有用于水样光谱生成的探测头，探测头为高灵敏度单光子探测器，UV光源和FL光源与探测头间连接的直通光纤上设置有光纤可调衰减器。

探测头的反馈端通过直通光纤连接设有用于光谱特征提取及光电信号转换的光谱仪，探测头的检测端由水质样泵提供待测水样，光谱仪通过导线连接设有用于数据传递的计算机，计算机通过导线外接供电单元和无线传输模块，供电单元为交流市电或太阳能供电，提升了能源清洁性能，无线传输模块为GPRS或CDMA无线传输模块，计算机通过无线传输模块远程信号连接设有用于光谱特征平衡与组合计算及信息融合模型分析计算的上位机或RTU,上位机或RTU的输出端通过导线连接设有用于各项数据显示的前端显示屏，上位机或RTU还具有数据存储模块及光谱分析的内置软件，使用时通过水质采用泵采取待测水样至探测头处，由光谱仪分析水质指标并将水质指标转化为电信号，利用无线传输模块通过通信协议将电信号传输至上位机或RTU，利用数据存储模块将数据存储，并利用内置软件进行后台处理计算数据(包括光谱特征与平衡组合及信息融合模型分析)，将计算好的各项数据根据需求输出至前端显示屏，完成在线实时水质检测工作。

本实用新型采用多个不同波段的激发光源同步照射水样，分别生成待测样品的UV吸收光谱和三维FL发射光谱，分别对获得的水样多源光谱提取水中有机物特征，构成特征光谱，以排除各种干扰因素的影响，同时将不同来源的水样特征光谱进行平衡与组合，避免“信息掩盖”问题。(即一种光谱的强度远大于另一种光谱的强度，而导致部分有效信息被抑制)，对处理后的多源特征光谱进行信息融合建模分析，获得水样中有机/无机物的综合含量值，整个分析过程所需时间不大于2min，由于通过信息融合技术使UV吸收光谱和FL发射光谱优势互补，使整体的分析精度类似于实验室人工分析的精度，从而全面超越在线UV吸收光谱水质分析方法，不需要化学试剂，易维护、无二次污染、节省大量运行中化学试剂及处理费用。并配合无线传输模块、前端显示屏、上位机或RTU等，可实现在线远程检测分析，可广泛应用于地表水源检测、河道、河涌检测、自来水及管网监测、自来水出水水质检测、生活/工业/农业污水检测、污水处理厂入水及出水检测等诸多领域，应用范围广泛，远程可控，具有实用性能。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种在线式实时综合水质监测系统，包括UV光源和FL光源，其特征在于，所述UV光源和FL光源的光源输出端均通过直通光纤连接设有用于水样光谱生成的探测头，所述探测头的反馈端通过直通光纤连接设有用于光谱特征提取及光电信号转换的光谱仪，所述探测头的检测端由水质样泵提供待测水样，所述光谱仪通过导线连接设有用于数据传递的计算机，所述计算机通过导线外接供电单元和无线传输模块，所述计算机通过无线传输模块远程信号连接设有用于光谱特征平衡与组合计算及信息融合模型分析计算的上位机或RTU,所述上位机或RTU的输出端通过导线连接设有用于各项数据显示的前端显示屏。

2.根据权利要求1所述的一种在线式实时综合水质监测系统，其特征在于，所述无线传输模块为GPRS或CDMA无线传输模块。

3.根据权利要求1所述的一种在线式实时综合水质监测系统，其特征在于，所述供电单元为交流市电或太阳能供电。

4.根据权利要求1所述的一种在线式实时综合水质监测系统，其特征在于，所述UV光源为气体放电灯或发光二极管。

5.根据权利要求1所述的一种在线式实时综合水质监测系统，其特征在于，所述FL光源为波长为423nm-675nm的多波长单色光源。

6.根据权利要求1所述的一种在线式实时综合水质监测系统，其特征在于，所述探测头为高灵敏度单光子探测器，所述UV光源和FL光源与探测头间连接的直通光纤上设置有光纤可调衰减器。

7.根据权利要求1所述的一种在线式实时综合水质监测系统，其特征在于，所述上位机或RTU还具有数据存储模块及光谱分析的内置软件。

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