CN212301311U - 营养盐分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了营养盐分析仪，其包括第一控制器、触控屏、无线通信模块、水路板组件、电磁阀组件、试剂管组件、注射泵、缓冲管以及比色检测装置；电磁阀组件、试剂管组件以及缓冲管均与水路板组件连接；注射泵连接水路板组件和缓冲管，注射泵用于驱动水样和试剂管组件中的试剂进入到缓冲管中进行混合反应，并将反应后的混合液输送至比色检测装置进行吸光度检测；其中，触控屏、无线通信模块、水路板组件、电磁阀组件、注射泵以及比色检测装置均与第一控制器电性连接；第一控制器用于接收触控屏的触控信号以控制水路板组件、电磁阀组件、注射泵及比色检测装置自动运行以检测水样的营养盐含量，无线通信模块将比色检测装置检测的数据传送给终端。

Description

营养盐分析仪

技术领域

本实用新型涉及水质监测技术领域，尤其涉及一种营养盐分析仪。

背景技术

营养盐是海洋浮游植物生长所必需的物质基础。营养盐在海水中的不同浓度和组成，影响海洋初级生产力，对浮游植物的群落结构产生调节作用，从而影响海洋生态系统结构。在正常的海水中，适量营养盐可以促进生物的繁殖和生长，但是过量的营养盐，可以促使某些海洋生物急剧繁殖，从而大量消耗海水中的溶解氧，使海水中缺氧，从而引起鱼、虾、蟹、贝的大量死亡。现在把有机质和营养盐对海洋的污染称之为“富营养化”。了解海洋中营养盐的时空分布和变化，对于了解海洋生态系统的关键过程、评价和控制海洋水体富营养化具有重要的意义。海水中的营养盐是海洋浮游植物生长繁殖所必需的成分,也是海洋初级生产力和食物链的基础。因此，海水中营养盐的含量是海洋生态环境监测的重要参数，是海洋监测的海洋常规项目之一。

传统海水营养盐常用的测定方法是基于调查船的现场采样，然后到实验室测定的方法。该方法存在实时性差、浪费人力、财力及时间等缺陷，且样品易受污染，在采集、预处理、装载、运输等过程造成的测定误差可达-20％～+45％；不能提供连续数据；不易监测到降雨、藻华爆发等间歇性事件造成的营养盐浓度急剧变化。过去几十年的海洋监测研究证实，传统方法已不能完全满足现实的需求。亟需解决现有海水营养盐分析仪的流程复杂、耗材多、离线分析、不能满足低含量测量要求等问题。

为解决传统海水营养盐检测方法的不足，市面上开发出了一些营养盐的原位分析仪，通过电机驱动、微处理器、选择多通道阀、注射器等实现连续自动采样和分析营养盐含量，并且能够实现多种成分的在线分析。但是，该原位分析仪只适用于浮标、岸基等原位在线监测应用场合，不具备用户现场使用能力、不能具备实现数据网络传输，产品使用和维护需要专业技术人员，使用起来非常不方便。

因此开发一种可以支持现场使用、可以远程实时传输检测数据、操作简便、以及检测数据准确的营养盐分析仪具有重要意义。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种营养盐分析仪，其可以在现场使用、可以远程实时传输检测数据、操作简便以及检测数据准确。

为实现上述目的，本实用新型提出一种营养盐分析仪，用于检测水样的营养盐含量，所述营养盐分析仪包括第一控制器、触控屏、无线通信模块、水路板组件、电磁阀组件、试剂管组件、注射泵、缓冲管以及比色检测装置；所述电磁阀组件、所述试剂管组件以及所述缓冲管均与所述水路板组件连接；所述注射泵连接所述水路板组件和所述缓冲管，所述注射泵用于驱动水样和所述试剂管组件中的试剂进入到所述缓冲管中进行混合反应，并将反应后的混合液输送至所述比色检测装置进行吸光度检测；

其中，所述触控屏、所述无线通信模块、所述水路板组件、所述电磁阀组件、所述注射泵以及所述比色检测装置均与所述第一控制器电性连接；所述第一控制器用于接收所述触控屏的触控信号以控制所述水路板组件、所述电磁阀组件、所述注射泵以及所述比色检测装置自动运行以检测所述水样的营养盐含量，所述无线通信模块用于将所述比色检测装置检测的数据传送给终端。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出的营养盐分析仪，可以适用于现场检测，通过设置设置触控屏、无线通信模块、水路板组件、电磁阀组件、注射泵以及比色检测装置均与第一控制器电性连接，第一控制器接收触控屏的触控信号以控制水路板组件、电磁阀组件、注射泵以及比色检测装置自动运行以检测水样的营养盐含量，也即，操作人员只需在触控屏上点击几个按钮，营养盐分析仪即可自动对水样的营养盐含量进行检测，操作非常简单，即使是不具备专业知识的技术人员也能使用该营养盐分析仪对水样进行检测；通过设置无线通信模块将将比色检测装置检测的数据实时地传递给终端，用户可以实时对数据进行查询和获取；通过设置注射泵进行液体的定量输送，注射泵的最小进样量在1ul左右，其取样精度的误差也可以小于等于1％，因而，即使是微量进样，也可以保证试剂配比的准确度，数据的稳定性和精度难；通过设置注射泵的微量进样，营养盐分析仪试剂和纯水的消耗量少，产生的废液量低，因而，无需携带大量的试剂，大量的纯水到检测现场，也不会出现大量废水不易处理的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例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是本实用新型实施例提供的营养盐分析仪的方框示意图；

图2是本实用新型实施例提供的营养盐分析仪的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的营养盐分析仪的一种爆炸示意图；

图4是本实用新型实施例提供的营养盐分析仪的另一种爆炸示意图；

图5是本实用新型实施例提供的营养盐分析的局部结构第一视角示意图；

图6是本实用新型实施例提供的营养盐分析的局部结构第二视角示意图；

图7是本实用新型实施例提供的试剂管组件的爆炸示意图；

图8是本实用新型实施例提供的中间壳体的结构示意图；

图9是图8中E处局部放大示意图；

图10是本实用新型实施例提供的营养盐分析仪的局部结构的爆炸示意图。

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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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的范围。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

请参阅图1-6，本实用新型的实施例公开一种营养盐分析仪100，包括第一控制器11、触控屏12、无线通信模块13、水路板组件14、电磁阀组件15、试剂管组件16、注射泵17、缓冲管18、比色检测装置19、主板31以及第二控制器32；电磁阀组件15、试剂管组件16以及缓冲管18均与水路板组件14连接；注射泵17连接水路板组件14和缓冲管18，注射泵17用于驱动水样和试剂管组件16中的试剂进入到缓冲管18中进行混合反应，并将反应后的混合液输送至比色检测装置19进行吸光度检测；第二控制器32通过主板31与注射泵17电性连接，第二控制器32用于控制注射泵17的运转。

其中，触控屏12、无线通信模块13、水路板组件14、电磁阀组件15、注射泵17以及比色检测装置19通过主板31与第一控制器11电性连接；第一控制器11用于接收触控屏12的触控信号以控制水路板组件14、电磁阀组件15、注射泵17以及比色检测装置19自动运行以检测水样的营养盐含量，可选的，第一控制器11采用PLC模块。无线通信模块13用于将比色检测装置19检测的数据传送给终端。

电磁阀组件15包括多个电磁阀，每个电磁阀与水路板组件14的一个端口连接，第一控制器11根据事先设定控制每个电磁阀的通断。

示例性的，无线通信模块13可以将检测的数据传输至云平台33，用户通过终端34(例如手机、笔记本电脑、平板等)上的APP对检测数据进行查询和获取。在一些可选的实施例中，无线通信模块13还包括营养盐分析仪10的定位信息。

采用上述的技术方案后，可以适用于现场检测，通过设置触控屏12、无线通信模块13、水路板组件14、电磁阀组件15、注射泵17以及比色检测装置19均与第一控制器11电性连接，第一控制器11接收触控屏12的触控信号以控制水路板组件14、电磁阀组件15、注射泵17以及比色检测装置19自动运行以检测水样的营养盐含量，也即，操作人员只需在触控屏12上点击几个按钮，营养盐分析仪10即可自动对水样的营养盐含量进行检测，操作非常简单，即使是不具备专业知识的技术人员也能使用该营养盐分析仪对水样进行检测；通过设置无线通信模块13将将比色检测装置19检测的数据实时地传递给终端，用户可以实时对数据进行查询和获取。

常规的营养盐分析仪采用蠕动泵进行液体的定量输送，蠕动泵在进样量2ml时，其取样精度误差可以小于等于1％，当蠕动泵的进样量在1ml以内时，其取样精度的误差会上升，误差增大导致试剂配比的准确度降低，数据稳定性和精度难以保证。本实施例中，通过设置注射泵19进行液体的定量输送，注射泵19的最小进样量在1ul左右，其取样精度的误差也可以小于等于1％，因而，即使是微量进样，也可以保证试剂配比的准确度，数据的稳定性和精度难。进一步来说，通过设置注射泵的微量进样，营养盐分析仪试剂和纯水的消耗量少，产生的废液量低，因而，无需携带大量的试剂，大量的纯水到检测现场，也不会出现大量废水不易处理的问题。

在一个可选的实施例中，营养盐分析仪100还包括紫外消解管20，紫外消解管包括紫外灯源和紫外灯管,紫外灯管连接水路板组件14，紫外灯源安装于紫外灯管，紫外灯管的内侧壁设有反射层。

示例性，紫外灯源采用冷阴极低压紫外灯源，波长为254纳米，紫外灯管采用高紫外光透射的聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene，PTFE)管，反射层采用铝膜，铝膜可以有效提升紫外线和红外线的反射能力，提升紫外线利用率的同时起到一定的隔热作用。本实施例提供的紫外线消解管21可以在低压(小于24V)，功率大于3W的条件下运作，消解率可以达到80％以上。

在一个可选的实施例中，营养盐分析仪100还包括第一高压阀21、第二高压阀22和加热管23，第一高压阀21连接加热管23的一端和水路板组件14，第二高压阀22连接加热管23的另一端和水路板组件14，注射泵19驱动紫外消解管20中的液体进入到加热管23中进行反应。第一高压阀21和第二高压阀22用于液体在加热管23中反应时提供必要的压力。加热管23可以提升液体的快速反应能力，进一步加快水样的分析效率。

在一个可选的实施例中，营养盐分析仪100还包括供电模块24，供电模块用于给营养盐分析仪100供电，供电模块24可以是外接电源或者内置电源模块，优选为锂电池组，锂电池组与第一控制器11电性连接。通过设置供电模块采用锂电池组，使得营养盐分析仪100的使用场合不受地域的限制。

在一个可选的实施例中，营养盐分析仪100还包括外壳25，外壳25包括上壳体251、中间壳体252以及下壳体253，下壳体253和中间壳体252围合形成第一腔室，上壳体251与中间壳体252围合形成第二腔室，第一控制器11、无线通信模块13、水路板组件14、电磁阀组件15、试剂管组件16、注射泵17、缓冲管18以及比色检测装置19均内置于第一腔室中；中间壳体252开设有第一窗口2521，触控屏12部分通过第一窗口2521外露于第二腔室中，触控屏12呈倾斜设置。通过设置触控屏12倾斜设置，方便操作人员观看，符合人体工程学，示例性的，触控屏12的倾斜角度为10°-45°范围内的任意角度。

在一个可选的实施例中，外壳25的外表面进行喷粉处理，喷粉处理的外表面接触质感良好，可以提升用户体验。

在一个可选的实施例中，外壳25采用工程ABS塑料制成，ABS塑料质量轻且不会增加设备的重量，此外，ABS塑料防水效果好，使得营养盐分析仪100可以在需要防水的场合使用。

请参阅图6-7，在一个可选的实施例中，营养盐分析仪100还包括安装于下壳体253的试剂仓26，试剂仓26顶部敞口，中间壳体252还开设有第二窗口2522，试剂管组件16通过第二窗口2522放置于试剂仓26中。试剂管组件16可以整体通过第二窗口2522放置进试剂仓26中，取放方便。

在一个可选的实施例中，试剂管组件16包括管架161和若干个试剂管162，管架161设有若干个开口1611，试剂管162包括试剂管体1621和设于试剂管体1621顶部的承托部1622，试剂管体1621穿过开口1611，承托部1622卡设于开口1611的边缘。

在一个可选的实施例中，开口1611的轮廓为梯形，试剂管体1621和承托部1622横截面轮廓均为梯形，多个承托部1622成排设置，且多个承托部的朝向一正一反交替设置，所述的朝向指的梯形轮廓扩大的方向或缩小的方向。以该设计方式，当多个承托部1622成排设置，承托部1622与承托部1622之间的面可以形成贴合，这样，整排的试剂管162不容易发生晃动，使得试剂管162可以稳固地收容在试剂仓26中。

请参阅图8-9，在一个可选的实施例中，营养盐分析仪100还包括试剂仓盖27和阻尼轴28，试剂仓盖27通过阻尼轴28与中间壳体252或下壳体253连接。通过设置试剂仓盖27通过阻尼轴28与中间壳体252或下壳体253连接，这样，试剂仓盖27打开后可以固定在预设角度，也即打开口的试剂仓盖27可以作为放置平台使用，避免水样、纯水等其他部件放在现场地面，受到污染，影响检测结果。

在一个可选的实施例中，试剂仓盖27与中间壳体252连接，示例性的，中间壳体252朝向上壳体251的一侧凸设有安装部2523，阻尼轴28安装于安装部2523，试剂仓盖27与阻尼轴28转动连接。

请再次参阅图5，在一个可选的实施例中，营养盐分析仪100还包括镉柱29，镉柱29与水路板组件14的两个端口连接，镉柱29用于将硝酸盐还原成亚硝酸盐。

在一个可选的实施例中，比色检测装置19包括比色皿、光源、耦合透镜以及光电转换器，光源和耦合透镜分别设置在比色皿相对的两侧，光电转换器连接第一控制器11并设置在耦合透镜的光线出射端，比色皿与水路板组件的一个端口连接。

在一个可选的实施例中，光源采用多波长的LED光源，通过切换波长可以用于不同营养盐种类的检测，本实施例提供的营养盐分析仪至少可以用于硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮和磷酸盐四种营养盐的分析。

请参阅图5-6以及图10，在一个可选的实施例中，营养盐分析仪100还包括承载板30，承载板30安装于底壳253，承载板30大致呈长方形，主板31、第一控制器11、触控屏12、无线通信模块13、水路板组件14、电磁阀组件15、注射泵17、紫外消解管20、加热管23、锂电池组24、第一高压阀21、第二高压阀22、试剂仓26以及比色检测装置19在承载板30上的布局方式如下：

承载板30由沿长度方向X的第一虚线S₁和沿宽度Y方向的第二虚线S₂分割为第一区域A、第二区域B、第三区域C以及第四区域D，第一区域A和第二区域B沿长度方向排布，第三区域C和第四区域D沿长度方向排布，第一区域A和第三区域C沿宽度方向排布，第二区域B和第四区域D沿宽度方向排布。无线通信模块13和锂电池组24沿长度方向X并列设于第一区域A。试剂仓26设于第二区域B，试剂管组件16内置于试剂仓26中。主板31设于第三区域C，第一控制器11、紫外消解管20、加热管23设于主板31背对承载板30的一侧，紫外消解管20和加热管23在宽度方向Y上并列。电磁阀组件15、水路板组件14、第一高压阀21、第二高压阀22以及比色检测装置19设于第四区域D，电磁阀组件15、第一高压阀21、第二高压阀22在长度方向X上并列，水路板组件14设于电磁阀组件15远离承载板30的一侧，比色检测装置19与第一高压阀21、第二高压阀22在宽度方向Y上并列。注射泵17设于锂电池组件24与主板31之间，第二控制器32安装于注射泵17的后端。

采用上述的布局方式，整个营养盐分析仪100的结构紧凑，体积小于0.01立方米，非常便于携带。

在一个可选的实施例中，营养盐分析仪100的检测方法如下：

操作人员采集水样放进样品杯中，将营养盐分析仪100上的导管的一端插进样品杯中，同时确认试剂配制、纯水配制和废液收集装置的配制；

开启营养盐分析仪100，设定单个营养盐参数分析或多个营养盐参数分析；

启动检测后，注射泵19抽取纯水或水样进行系统润洗，润洗次数事先设定；

完成润洗后，注射泵19抽取水样并进行初始化吸光度检测；

随后，注射泵19注射水样进入缓冲管18，并抽取试剂一进入缓冲管18进行混合；第一高压阀21将缓冲管18中的液体输送到紫外消解管20中进行反应预设时长；第二高压阀22将紫外消解管20中的液体输送到加热管23进行恒温反应预设时长；

反应完成后，注射泵19抽取加热管23中的液体进入到比色检测装置19中，获得混合液的吸光度；根据获得的吸光度值，分析营养盐的浓度值，并通过无线通信模块13上传至远程终端；将混合液排放至废液收集袋，完成检测。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种营养盐分析仪，用于检测水样的营养盐含量，其特征在于，所述营养盐分析仪包括第一控制器、触控屏、无线通信模块、水路板组件、电磁阀组件、试剂管组件、注射泵、缓冲管以及比色检测装置；所述电磁阀组件、所述试剂管组件以及所述缓冲管均与所述水路板组件连接；所述注射泵连接所述水路板组件和所述缓冲管，所述注射泵用于驱动水样和所述试剂管组件中的试剂进入到所述缓冲管中进行混合反应，并将反应后的混合液输送至所述比色检测装置进行吸光度检测；

其中，所述触控屏、所述无线通信模块、所述水路板组件、所述电磁阀组件、所述注射泵以及所述比色检测装置均与所述第一控制器电性连接；所述第一控制器用于接收所述触控屏的触控信号以控制所述水路板组件、所述电磁阀组件、所述注射泵以及所述比色检测装置自动运行以检测所述水样的营养盐含量，所述无线通信模块用于将所述比色检测装置检测的数据传送给终端。

2.根据权利要求1所述的营养盐分析仪，其特征在于，所述营养盐分析仪还包括紫外消解管，所述紫外消解管包括紫外灯源和紫外灯管,所述紫外灯管连接所述水路板组件，所述紫外灯源安装于所述紫外灯管，所述紫外灯管的内侧壁设有反射层，所述注射泵驱动所述缓冲管中的液体进入所述紫外消解管中进行反应。

3.根据权利要求2所述的营养盐分析仪，其特征在于，所述营养盐分析仪还包括第一高压阀、第二高压阀和加热管，所述第一高压阀连接所述加热管的一端和所述水路板组件，所述第二高压阀连接所述加热管的另一端和所述水路板组件，所述注射泵驱动所述紫外消解管中的液体进入到所述加热管中进行反应。

4.根据权利要求1所述的营养盐分析仪，其特征在于，所述营养盐分析仪还包括锂电池组，所述锂电池组与所述第一控制器电性连接，所述锂电池组用于所述营养盐分析仪的供电。

5.根据权利要求1所述的营养盐分析仪，其特征在于，所述营养盐分析仪还包括外壳，所述外壳包括上壳体、中间壳体以及下壳体，所述下壳体和所述中间壳体围合形成第一腔室，所述上壳体与所述中间壳体围合形成第二腔室，所述第一控制器、所述无线通信模块、所述水路板组件、所述电磁阀组件、所述试剂管组件、所述注射泵、所述缓冲管以及所述比色检测装置均内置于所述第一腔室中；

所述中间壳体开设有第一窗口，所述触控屏部分通过所述第一窗口外露于所述第二腔室中，所述触控屏呈倾斜设置。

6.根据权利要求5所述的营养盐分析仪，其特征在于，所述营养盐分析仪还包括安装于所述下壳体的试剂仓，所述试剂仓顶部敞口，所述中间壳体还开设有第二窗口，所述试剂管组件通过所述第二窗口放置于所述试剂仓中。

7.根据权利要求6所述的营养盐分析仪，其特征在于，所述试剂管组件包括管架和若干个试剂管，所述管架设有若干个开口，所述试剂管包括试剂管体和设于所述试剂管体顶部的承托部，所述试剂管体穿过所述开口，所述承托部卡设于所述开口的边缘。

8.根据权利要求7所述的营养盐分析仪，其特征在于，所述开口的轮廓为梯形，所述承托部的横截面轮廓为梯形，若干个所述承托部成排设置，且若干个所述承托部的朝向一正一反交替设置。

9.根据权利要求5所述的营养盐分析仪，其特征在于，所述营养盐分析仪还包括试剂仓盖和阻尼轴，所述试剂仓盖通过所述阻尼轴与所述中间壳体或所述下壳体连接。

10.根据权利要求1所述的营养盐分析仪，其特征在于，所述营养盐分析仪还包括镉柱，所述镉柱与所述水路板组件的两个端口连接，所述镉柱用于将硝酸盐还原成亚硝酸盐。

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