CN211478142U - 用于水环境水质综合毒性评估的生物预警微型站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水环境水质综合毒性评估的生物预警微型站，涉及水质监测领域，该生物预警微型站在柜体内布置各个设备，由数据采集控制模组进行集中控制，由多参数水质监测仪和生物行为传感器进行数据采集，由数据传输模组进行远程数据传输，多参数水质监测仪对不经过预处理的水样直接进行检测，可以准确采集到水样的理化参数，生物行为传感器对经过过滤预处理的水样进行检测，可以准确采集到水样的生物监测数据，该生物预警微型站将理化分析和生物监测结合，可以对水质进行综合评价，在实现水质的实时在线监测的同时，提高了水质监测的精确度和效率，同时可以实现监测、遥测、遥报的功能。

Description

用于水环境水质综合毒性评估的生物预警微型站

技术领域

本实用新型涉及水质监测领域，尤其是一种用于水环境水质综合毒性评估的生物预警微型站。

背景技术

随着近现代工业、农业的迅速发展而产生了各种污水、废水，水中的污染物种类也逐年增多，给水生生态系统造成了巨大的危害，其引起的环境问题日益严重，水环境监测也越来越受重视，因此对水环境进行监测已经成为评价水环境安全的重要手段。

目前，水质监测和评估的方法主要有理化分析和生物监测两大类。传统的理化分析法能检测出污染物的种类浓度，数字化表明水质状态，但是传统的理化分析方法得出的各组分的浓度信息不能够完整反应水生生态系统混合污染的潜在影响。生物监测技术主要包括生态学方法和毒理学方法，是理化监测方法的重要补充，在环境监测和评估过程中起着十分重要的作用。生物监测技术可以用来监测环境中某一毒性物质的强弱，还可以评价多种污染物的综合毒性。与理化分析相比，生物监测方法具有直观可靠、经济实用以及准确全面等特点，能反应环境的长期污染情况，可用于水质的综合评价，同时兼备预警功能。因此，它可以弥补理化检测方法的不足，选择合适的生物测试方法或生物与化学分析方法结合使用，能够有效地预测复杂体系对生态系统的毒理效应。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种用于水环境水质综合毒性评估的生物预警微型站，本实用新型的技术方案如下：

一种用于水环境水质综合毒性评估的生物预警微型站，该生物预警微型站包括柜体，柜体的正面设置有可开合的柜门，柜体内部的正面设置有人机交互模组，柜体的内部设置有多参数水质监测仪以及生物行为传感器，每个生物行为传感器包括透明罐体，透明罐体的内部设置有至少一个电极片组，每个电极片组分别包括结构一致的发射电极片和接收电极片，发射电极片和接收电极片相对设置且分别与透明罐体的内壁贴合，透明罐体内部设置有受试生物，透明罐体的顶部设置有进水口、底部设置有出水口；

柜体内部还设置有理化检测流通池、生物监测流通池和石英砂过滤箱，柜体上的进水接头分别通过管路连通理化检测流通池和石英砂过滤箱，石英砂过滤箱通过管路连通生物监测流通池；进水接头至理化检测流通池和石英砂过滤箱的总进水通路上设置进样电磁阀，进样电磁阀至理化检测流通池之间的进水通路上设置有理化检测流通池进样手阀；进样电磁阀至石英砂过滤箱的进水通路上设置有叠片过滤器，叠片过滤器至石英砂过滤箱的进水通路上设置有生物监测流通池进样手阀；理化检测流通池、石英砂过滤箱和生物监测流通池的底部还分别通过管路连通柜体上的排水接头；多参数水质监测仪的各个传感器探头分别设置在理化检测流通池中，每个生物行为传感器的进水口分别通过蠕动泵连通生物监测流通池，每个生物行为传感器的出水口也分别连通生物监测流通池；

柜体内部还设置有数据采集控制模组、数据传输模组和电源模组，数据采集控制模组分别连接数据传输模组、人机交互模组、多参数水质监测仪、各个生物行为传感器中的电极片组、各个蠕动泵以及各个电磁阀，电源模组连接数据采集控制模组、数据传输模组、人机交互模组、多参数水质监测仪和蠕动泵进行供电。

其进一步的技术方案为，理化检测流通池和生物监测流通池的排水通路上分别设置基于电磁阀的自动反冲洗系统，石英砂过滤箱的排水通路上设置基于手动阀门的手动反冲洗系统。

其进一步的技术方案为，理化检测流通池和生物监测流通池上分别开设有溢流口，理化检测流通池和生物监测流通池的溢流口分别通过溢流管连通排水接头。

其进一步的技术方案为，数据采集控制模组采用RTU设备实现，数据传输模组采用DTU设备实现。

其进一步的技术方案为，柜体内设置有空调装置、通风扇和排风扇中的至少一种。

其进一步的技术方案为，柜体内设置有隔层将柜体分隔为柜体上层、柜体中层和柜体下层，人机交互模组、数据采集控制模组、数据传输模组和电源模组均设置在柜体上层，多参数水质监测仪、生物行为传感器和蠕动泵均设置在柜体中层，理化检测流通池、生物监测流通池和石英砂过滤箱均设置在柜体下层。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种用于水环境水质综合毒性评估的生物预警微型站，生物预警微型站在柜体内布置各个设备，由数据采集控制模组进行集中控制，由多参数水质监测仪和生物行为传感器进行数据采集，由数据传输模组进行远程数据传输，多参数水质监测仪对不经过预处理的水样直接进行检测，可以准确采集到水样的理化参数，生物行为传感器对经过过滤预处理的水样进行检测，可以准确采集到水样的生物监测数据，该生物预警微型站将理化分析和生物监测结合，可以对水质进行综合评价，在实现水质的实时在线监测的同时，提高了水质监测的精确度和效率。该生物预警微型站可以实现远程控制和监控展示，自动化程度高，适用于不同水体的长期连续在线监测，可以连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况，可以实现监测、遥测、遥报的功能。

附图说明

图1是本申请公开的生物预警微型站的正面结构示意图。

图2是本申请中的生物行为传感器的结构图。

图3是本申请公开的生物预警微型站的内部部分结构图。

图4是本申请公开的生物预警微型站的背面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种用于水环境水质综合毒性评估的生物预警微型站，请参考图1，该生物预警微型站包括柜体1，柜体1的正面设置有可开合的柜门2。柜体1内部的正面设置有人机交互模组3，该人机交互模组3可以实现为显示屏以及按键或者直接实现为触摸屏。柜体1的内部设置有多参数水质监测仪以及生物行为传感器4。其中，多参数水质监测仪采用YSI多参数水质监测仪，其包括多个传感器探头每个传感器探头通过不同的电化学、光学或物理检测手段来测量各自的参数，在本申请中，多参数水质监测仪包括传统的氨氮传感器、酸碱度传感器、温度/盐度传感器和浊度传感器这几个常规五参数探头，以及叶绿素蓝绿藻探头。请参考图2，每个生物行为传感器4包括透明罐体41，透明罐体41的内部设置有至少一个电极片组42，每个电极片组42分别包括结构一致的发射电极片和接收电极片，发射电极片和接收电极片相对设置且分别与透明罐体41的内壁贴合，透明罐体41呈透明圆柱管形，各个电极片为网状电极且呈圆弧形，各个电极片通过圆弧结构紧贴透明罐体41的内壁。透明罐体41内部设置有受试生物，比如设置有3-10条青鳉鱼。透明罐体41的顶部设置有进水口43、底部设置有出水口44，实际使用时，图2所示，透明罐体41呈两端开口结构，方便电极片的安装和受试生物的放置，透明罐体41两端开口处分别设置端盖，两个端盖上开设进水口43和出水口44。

请参考图3和4，柜体1内部还设置有理化检测流通池5、生物监测流通池6和石英砂过滤箱7。柜体1上的进水接头8和排水接头9。柜体1上的进水接头8分别通过管路连通理化检测流通池5和石英砂过滤箱7，石英砂过滤箱7通过管路连通生物监测流通池6。进水接头8至理化检测流通池5和石英砂过滤箱7的总进水通路上设置进样电磁阀10。进样电磁阀10至理化检测流通池5之间的进水通路上设置有理化检测流通池进样手阀11。进样电磁阀10至石英砂过滤箱7的进水通路上设置有叠片过滤器12，叠片过滤器12至石英砂过滤箱7的进水通路上设置有生物监测流通池进样手阀13。理化检测流通池5、石英砂过滤箱7和生物监测流通池6的底部还分别通过管路连通柜体上的排水接头9，理化检测流通池5至排水接头9的排水通路上设置理化检测流通池排水电磁阀14，生物监测流通池6至排水接头9的排水通路上设置生物监测流通池排水电磁阀15，石英砂过滤箱7至排水接头9的排水通路上设置石英砂过滤箱排水手阀16。在本申请中，对理化检测流通池5、生物监测流通池6和石英砂过滤箱7分别设置反冲洗系统，三个反冲洗系统分别与总排水通路连接，三个反冲洗系统的管道并联使用，冲洗水原则上为潜水泵抽出水样，不同的是，对理化检测流通池5和生物监测流通池6实行自动化反冲洗，实现流通池自动清洁，对石英砂过滤箱7实行手动反冲洗，当需要对石英砂过滤箱7实施手动反冲洗时，需将石英砂过滤袋清出，因此，在理化检测流通池5和生物监测流通池6的排水通路上分别设置基于电磁阀的自动反冲洗系统17，石英砂过滤箱7的排水通路上设置基于手动阀门的手动反冲洗系统18。理化检测流通池5和生物监测流通池6上分别开设有溢流口，理化检测流通池5和生物监测流通池6的溢流口分别通过溢流管19连通排水接头。

理化检测流通池5实行大管路进水、排水，水样不经过任何预处理，多参数水质监测仪的各个传感器探头分别设置在理化检测流通池5中用于对理化检测流通池5中的水样进行理化检测。生物监测流通池6中的水样经过叠片过滤器12和石英砂过滤箱7的双重过滤预处理，每个生物行为传感器4的进水口分别通过蠕动泵20连通生物监测流通池6，每个生物行为传感器4的出水口也分别连通生物监测流通池6，生物监测流通池6中的水样在生物行为传感器4中形成流水环境，生物行为传感器4对生物监测流通池6中经过预处理后的水样进行基于生物行为的毒性监测。

柜体1内部还设置有数据采集控制模组、数据传输模组和电源模组，在本申请中，数据采集控制模组采用RTU设备实现，RTU(Remote Terminal Unit)设备为远程终端控制系统，负责对现场信号、设备的监测和控制，RTU设备通常由信号输入/输出模块、微处理器、有线/无线通讯设备、电源装置以及外壳等组成，由微处理器控制，并支持网络系统。数据传输模组采用DTU设备实现，DTU(Data Transfer unit)设备为数据传输单元，用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备，其主要包括CPU控制模板、无线通讯模块以及电源模块。数据采集控制模组分别连接数据传输模组、人机交互模组3、多参数水质监测仪、各个生物行为传感器4中的电极片组、各个蠕动泵20以及各个电磁阀。数据采集控制模组可以获取到多参数水质监测仪通过各个传感器探头检测到的数据，还可以获取到生物行为传感器4中受试生物的生物行为信号，实现理化检测和生物监测。电源模组连接数据采集控制模组、数据传输模组、人机交互模组3、多参数水质监测仪和蠕动泵20进行供电，电源模组可以采用市售模组实现。电源模组采用220V交流电供电，则柜体1内还可设置电源中断器、瞬压保护器、UPS电源和防雷保护器等，以保证其正常运行，满足远程和户外的使用需求。

在本申请中，柜体1内设置有隔层将柜体分隔为柜体上层、柜体中层和柜体下层，人机交互模组、数据采集控制模组、数据传输模组和电源模组均设置在柜体上层，多参数水质监测仪、生物行为传感器4和蠕动泵20均设置在柜体中层，理化检测流通池5、生物监测流通池6和石英砂过滤箱7均设置在柜体下层，柜体1上的进水接头8和排水接头9均设置在柜体1侧面底部。

为了保持和调控柜体1内各设备的使用条件，且确保仪器的监测精度和准确度，柜体1内设置有调温装置21，包括空调装置、通风扇和排风扇中的至少一种。

该生物预警微型站可以实现对水环境水质的理化检测和生物监测的综合毒性评估，柜体1内布置各设备，通过数据采集控制模组控制各个设备的运行，数据采集控制模组利用多参数水质监测仪即可以实现理化参数的采集，利用生物行为传感器即可以实现生物行为信号的采集，利用数据传输模组可以将采集到的数据回传到用户的远程水资源监控系统，用户在远程水资源监控系统可人工查询、显示数据，达到实时监测遥测遥报的目的。且该生物预警微型站可以实现自动化监测，每当达到指定的数据采集时间，数据采集控制模组即开始自动测量，可以把测量得到的数据存储在自身的存储器里，还可以在参数超出警报界限时进行报警。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于水环境水质综合毒性评估的生物预警微型站，其特征在于，所述生物预警微型站包括柜体，所述柜体的正面设置有可开合的柜门，所述柜体内部的正面设置有人机交互模组，所述柜体的内部设置有多参数水质监测仪以及生物行为传感器，每个所述生物行为传感器包括透明罐体，所述透明罐体的内部设置有至少一个电极片组，每个所述电极片组分别包括结构一致的发射电极片和接收电极片，所述发射电极片和接收电极片相对设置且分别与所述透明罐体的内壁贴合，所述透明罐体内部设置有受试生物，所述透明罐体的顶部设置有进水口、底部设置有出水口；

所述柜体内部还设置有理化检测流通池、生物监测流通池和石英砂过滤箱，所述柜体上的进水接头分别通过管路连通所述理化检测流通池和所述石英砂过滤箱，所述石英砂过滤箱通过管路连通所述生物监测流通池；所述进水接头至所述理化检测流通池和所述石英砂过滤箱的总进水通路上设置进样电磁阀，所述进样电磁阀至所述理化检测流通池之间的进水通路上设置有理化检测流通池进样手阀；所述进样电磁阀至所述石英砂过滤箱的进水通路上设置有叠片过滤器，所述叠片过滤器至所述石英砂过滤箱的进水通路上设置有生物监测流通池进样手阀；所述理化检测流通池、所述石英砂过滤箱和所述生物监测流通池的底部还分别通过管路连通所述柜体上的排水接头；所述多参数水质监测仪的各个传感器探头分别设置在所述理化检测流通池中，每个所述生物行为传感器的进水口分别通过蠕动泵连通所述生物监测流通池，每个所述生物行为传感器的出水口也分别连通所述生物监测流通池；

所述柜体内部还设置有数据采集控制模组、数据传输模组和电源模组，所述数据采集控制模组分别连接所述数据传输模组、所述人机交互模组、所述多参数水质监测仪、各个所述生物行为传感器中的电极片组、各个蠕动泵以及各个电磁阀，所述电源模组连接所述数据采集控制模组、数据传输模组、人机交互模组、多参数水质监测仪和蠕动泵进行供电。

2.根据权利要求1所述的生物预警微型站，其特征在于，所述理化检测流通池和所述生物监测流通池的排水通路上分别设置基于电磁阀的自动反冲洗系统，所述石英砂过滤箱的排水通路上设置基于手动阀门的手动反冲洗系统。

3.根据权利要求1所述的生物预警微型站，其特征在于，所述理化检测流通池和所述生物监测流通池上分别开设有溢流口，所述理化检测流通池和所述生物监测流通池的溢流口分别通过溢流管连通所述排水接头。

4.根据权利要求1-3任一所述的生物预警微型站，其特征在于，所述数据采集控制模组采用RTU设备实现，所述数据传输模组采用DTU设备实现。

5.根据权利要求1-3任一所述的生物预警微型站，其特征在于，所述柜体内设置有空调装置、通风扇和排风扇中的至少一种。

6.根据权利要求1-3任一所述的生物预警微型站，其特征在于，所述柜体内设置有隔层将所述柜体分隔为柜体上层、柜体中层和柜体下层，所述人机交互模组、数据采集控制模组、数据传输模组和电源模组均设置在所述柜体上层，所述多参数水质监测仪、生物行为传感器和蠕动泵均设置在所述柜体中层，所述理化检测流通池、生物监测流通池和石英砂过滤箱均设置在所述柜体下层。

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