CN214374714U - 便携式水质监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种便携式水质监测系统，属于水质监测技术领域，包括箱体，箱体内设有纯水容器、采样子系统、多参数水质分析子系统、单参数水质分析子系统和电控模块，采样子系统用于从待监测的水体采集液体，并且设有多个试样容器，采集的液体可以暂时保存在试样容器中，多参数水质分析子系统和单参数水质分析子系统可以分析常规和特定的多种水质参数，配合电控模块可以灵活实现多模式、大范围多地点的采集监测工作；本实用新型提供的便携式水质监测系统，能够解决现有水质监测设备监测参数单一、不便于携带使用以及无法大范围多地点采样的问题。

Description

便携式水质监测系统

技术领域

本实用新型属于水质监测技术领域，更具体地说，是涉及一种便携式水质监测系统。

背景技术

当前，水资源的保护是世界各国面临的紧迫问题。水与人们的日常生活息息相关，水质的好坏直接影响当地人民的身体健康。为了有效防范重大水质污染事故，改善水资源质量，满足国家对水资源管理的要求，需要进行水质监测。现有的监测设备可监测的水质参数单一，若要监测多个参数需要多个监测仪器，携带和使用均十分不便，无法大范围多地点采样。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种便携式水质监测系统，旨在解决现有水质监测设备监测参数单一、不便于携带使用以及无法大范围多地点采样的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种便携式水质监测系统，包括箱体，所述箱体内设有纯水容器、采样子系统、多参数水质分析子系统、单参数水质分析子系统和电控模块；

所述采样子系统包括液体泵、多通道样品分配阀、若干个试样容器，所述液体泵的进口侧设有采水口并连接所述纯水容器，所述液体泵的出口侧连接所述多通道样品分配阀的第一公共端，所述多通道样品分配阀还设有第二公共端和若干个分接口，所述分接口连接所述试样容器，所述多通道样品分配阀能够切换任意所述分接口与所述第一公共端或第二公共端的通断状态；

所述多参数水质分析子系统包括多参数水质分析仪，所述多参数水质分析仪连接所述液体泵的出口侧且设有排水口；

所述单参数水质分析子系统包括若干个单参数水质分析模块，每个所述单参数水质分析模块对应设有若干个药剂容器，所述单参数水质分析模块的进口侧设有定量取液装置并同时连接所述第二公共端、药剂容器和纯水容器，所述单参数水质分析模块的出口侧连接有废液容器；

所述电控模块电性连接所述液体泵、多通道样品分配阀、多参数水质分析仪和单参数水质分析模块。

进一步地，所述单参数水质分析模块的数量为四个且分别为化学需氧量监测模块、氨氮监测模块、总氮监测模块和总磷监测模块。

进一步地，所述箱体的内部划分为主区和副区，所述主区位于中间，所述副区的数量为两个且位于所述主区的两侧，所述液体泵、多通道样品分配阀、试样容器和多参数水质分析仪均设置在所述主区中，所述单参数水质分析模块设置在所述副区中。

进一步地，所述主区划分为上部、中部、下部和侧部，所述液体泵、多通道样品分配阀和电控模块安装在所述主区的上部，所述试样容器水平排列且安装在所述主区的中部，所述纯水容器和废液容器安装在所述主区的下部，所述多参数水质分析仪呈柱体状且安装在所述主区的侧部。

进一步地，所述副区划分为两个并列的子区以及位于所述子区下方的底区，每个所述子区中安装一个所述单参数水质分析模块，所述药剂容器水平排列且安装于所述底区，每个所述药剂容器均同时连接两个所述单参数水质分析模块。

进一步地，所述定量取液装置包括由步进电机驱动的注射泵。

进一步地，所述箱体内还设有远程监控模块，所述远程监控模块电性连接所述电控模块并用于实现远程监控。

进一步地，所述箱体的长度尺寸不大于96厘米，所述箱体的宽度尺寸不大于30厘米，所述箱体的高度尺寸不大于50厘米。

进一步地，所述箱体设有可开合的箱门，所述箱门上设有与所述电控模块电性连接的显示屏。

进一步地，所述多通道样品分配阀为环形阀，所述环形阀包括正多边形的阀体和若干个电磁阀，所述电磁阀环绕设置在所述阀体上，所述阀体设有贯穿的中心孔，所述中心孔的两端分别为所述第一公共端和第二公共端，所述阀体的两端面上设有与所述电磁阀一一对应的盲孔，所述盲孔与所述电磁阀的进口端连通，所述电磁阀的出口端与所述中心孔连通，所述盲孔均布在所述中心孔的周围，所述盲孔的开口端为所述分接口。

本实用新型提供的便携式水质监测系统，与现有技术相比，在箱体内集成有采样子系统、多参数水质分析子系统和单参数水质分析子系统；采样子系统通过液体泵从待监测的水体中抽取试样液体，并能够通过多通道样品分配阀将不同采样点的采集的液体存储在不同试样容器中，供水质分析使用；多参数水质分析子系统用于常规参数的监测，多参数水质分析仪连接液体泵的出口侧，既可以从试样容器中获取液体，也可以通过液体泵直接从待监测水体中获取液体，分析完毕后，液体可以从排水口直接排回外部水体；单参数水质分析子系统用于特定参数的监测，使用时通过定量取液装置从纯水容器、试样容器和药剂容器中定量取液，组成具有预设组分的混合溶液进行分析，分析完毕后液体排入废液容器，不进入外部水体，避免污染；本实用新型提供的便携式水质监测系统，通过将多个子系统集成在同一箱体内，提高了水质监测的便捷性，实现多平台随时随地随机进行水质监测的目的；同时，不仅能够在线实时监测，而且通过设置多通道样品分配阀和多个试样容器，还可以暂时储存多个采样点的液体，实现先采集再分析，工作模式灵活多样，从而能够对目标水域各采样点的多种参数进行全面监测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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提供的便携式水质监测系统的水路连接示意框图；

图2为本实用新型实施例提供的便携式水质监测系统的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的便携式水质监测系统另一视角的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的便携式水质监测系统箱体内部零部件排布示意图；

图5为本实用新型实施例提供的便携式水质监测系统中多通道样品分配阀的立体结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的便携式水质监测系统中多通道样品分配阀的剖视结构示意图。

图中：1、箱体；11、外部接口；12、隐藏式提手；13、脚轮；14、支撑脚；15、箱门；16、显示屏；21、纯水容器；22、废液容器；31、液体泵；32、多通道样品分配阀；33、试样容器；41、多参数水质分析仪；51、化学需氧量监测模块；52、氨氮监测模块；53、总氮监测模块；54、总磷监测模块；55、药剂容器；61、阀体；62、电磁阀；63、中心孔；64、盲孔。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型提供的便携式水质监测系统进行说明。便携式水质监测系统包括箱体1，箱体1内设有纯水容器21、采样子系统、多参数水质分析子系统、单参数水质分析子系统和电控模块，采样子系统包括液体泵31、多通道样品分配阀32、若干个试样容器33，液体泵31的进口侧设有采水口并连接纯水容器21，液体泵31的出口侧连接多通道样品分配阀32的第一公共端，多通道样品分配阀32还设有第二公共端和若干个分接口，分接口连接试样容器33，多通道样品分配阀32能够切换任意分接口与第一公共端或第二公共端的通断状态；多参数水质分析子系统包括多参数水质分析仪41，多参数水质分析仪41连接液体泵31的出口侧且设有排水口；单参数水质分析子系统包括若干个单参数水质分析模块，每个单参数水质分析模块对应设有若干个药剂容器55，单参数水质分析模块的进口侧设有定量取液装置并同时连接上述第二公共端、药剂容器55和纯水容器21，单参数水质分析模块的出口侧连接有废液容器22；电控模块电性连接液体泵31、多通道样品分配阀32、多参数水质分析仪41和单参数水质分析模块。

本实用新型提供的便携式水质监测系统，与现有技术相比，在箱体1内集成有采样子系统、多参数水质分析子系统和单参数水质分析子系统；采样子系统通过液体泵31从待监测的水体中抽取试样液体，并能够通过多通道样品分配阀32将不同采样点采集的液体存储在不同试样容器33中，供水质分析使用；多参数水质分析子系统用于常规参数的监测，多参数水质分析仪41连接液体泵31的出口侧，既可以从试样容器33中获取液体，也可以通过液体泵31直接从待监测水体中获取液体，分析完毕后，液体可以从排水口直接排回外部水体；单参数水质分析子系统用于特定参数的监测，使用时通过定量取液装置从纯水容器21、试样容器33和药剂容器55中定量取液，组成具有预设组分的混合溶液进行分析，分析完毕后液体排入废液容器22，不进入外部水体，避免污染；本实用新型提供的便携式水质监测系统，通过将多个子系统集成在同一箱体1内，提高了水质监测的便捷性，实现多平台随时随地随机进行水质监测的目的；同时，不仅能够在线实时监测，而且通过设置多通道样品分配阀32和多个试样容器33，还可以暂时储存多个采样点的液体，实现先采集再分析，工作模式灵活多样，从而能够对目标水域各采样点的多种参数进行全面监测。

便携式水质监测系统中，相应的部件之间通过管路连接，形成液体通路。图1为水路连接示意框图，图中的箭头表示可能的液体流向。水路中除了液体泵31、多通道样品分配阀32和试样容器33等组成部件外，还设有数量众多的阀门，这些阀门与电控模块电性连接，在电控模块的控制下动作，实现水路状态的改变，使液体具有预期的流向，各个子系统协调工作，实现水质监测。

本实用新型提供的便携式水质监测系统可以应用在航行的船只上。使用时，通过管道将采水口放至水下，船运行的时候，便携式监测系统随船移动，通过电控模块控制液体泵31和多通道样品分配阀32的启闭即可实现预设采样点的液体采集。具体的，可以在箱体1的背面设置外部接口11，如图3所示，通过与外部接口11连接的管道将采水口下放至水体中，也可以通过管道将多参数水质分析仪41的排水口延伸至外部，使排出的水能够流回水体；多参数水质分析仪41排出的水不含有污染成分，不会污染水体。通过外部接口11，便携式水质监测系统还能够与外部电性连接，获取电能或交换电信号。

作为本实用新型提供的便携式水质监测系统的一种具体实施方式，请参阅图1，单参数水质分析模块的数量为四个且分别为化学需氧量监测模块51、氨氮监测模块52、总氮监测模块53和总磷监测模块54。化学需氧量监测模块51、氨氮监测模块52、总氮监测模块53和总磷监测模块54均为现有技术。

化学需氧量监测模块51用于在一定条件下，监测水中的还原性物质在外加的氧化剂作用下，被氧化分解时所消耗的氧化剂数量，以此反映水体受还原性物质污染的程度。含有还原性物质的污水进入自然水体后，会消耗水中的溶解氧，导致鱼虾死亡，形成死水。具体的，上述外加的氧化剂可以是高锰酸钾也可以是其它药剂，化学需氧量监测模块51可以是高猛酸盐指数监测模块或其它类型的化学需氧量监测模块，此处不作限定。

氨氮监测模块52用于监测水中以游离氨和铵离子形式存在的氮元素量。氨氮是水体中的营养素，可导致水体富营养化，导致藻类、浮游生物大量繁殖，水中溶解氧含量降低，是水体中的主要耗氧污染物。

总氮监测模块53用于监测水中各种形态无机和有机氮的总量，包括硝酸根、亚硝酸根和氨根离子等无机氮和蛋白质、氨基酸、有机胺等有机氮。有机氮在硝化反应的作用下会生产硝酸盐，而硝酸盐可转化为亚硝酸盐和氨氮，亚硝酸盐是一种强致癌物，氨氮会消耗水中的溶解氧，而且对水生生物有害。

总磷监测模块54可以将水体消解，使各种形态的磷转变为正磷盐并测定其含量，以反映水体磷元素的总含量。磷元素含量过多会引起藻类植物的过度生长，使水体富营养化，发生水华或赤潮，打乱水体平衡。

作为本实用新型提供的便携式水质监测系统的一种具体实施方式，请参阅图4，箱体1的内部划分为主区和副区，主区位于中间，副区的数量为两个且位于主区的两侧，液体泵31、多通道样品分配阀32、试样容器33和多参数水质分析仪41均设置在主区中，单参数水质分析模块设置在副区中。

液体泵31、多通道样品分配阀32和试样容器33属于采样子系统，采样子系统需要和每个单参数水质分析模块通过管路连接。将采样子系统设置在中间，单参数水质分析模块分设在两侧有利于减少管路长度，优化管路分布，保证管路整齐有序。多参数水质分析仪41设置在中间，靠近采样子系统同样可以达到上述有益效果。

作为本实用新型提供的便携式水质监测系统的一种具体实施方式，请参阅图4，主区划分为上部、中部、下部和侧部，液体泵31、多通道样品分配阀32和电控模块安装在主区的上部，试样容器33水平排列且安装在主区的中部，纯水容器21和废液容器22安装在主区的下部，多参数水质分析仪41呈柱体状且安装在主区的侧部。

电控模块位于中间的主区与采样子系统道理相同，有利于线路的布置。图4中，电控模块安装在多参数水质分析仪41的后面。具体的，液体泵31、多通道样品分配阀32和试样容器33均通过支架安装固定箱体1内部；试样容器33一般为瓶体，数量可以根据需要设置，图4中，试样容器33的数量为十六个，分为四组设置。

具体的，液体泵31为现有技术，可以为蠕动泵，能够在电控模块的控制下实现启停和正反转；电控模块也为现有技术，一般为PLC控制器或单片机。具体的，纯水容器21和废液容器22均为瓶体。

具体的，多参数水质分析仪41为现有技术。多参数水质分析仪41单独使用时可以浸入水中，实现常规参数的监测；本申请中，多参数水质分析仪41通过安装容器固定在箱体1中。多参数水质分析仪41安装在安装容器中，安装容器具有集水腔，工作时通过液体泵31向集水腔中抽水，多参数水质分析仪41被水浸没开始工作；上述排水口开设在集水腔的底部，水质分析完毕后，集水腔中的水从排水口流出。多参数水质分析仪41监测的水质常规参数可以是PH值、DO、TEMP、TRUB、EC、叶绿素a、ORP和透明度等。

需要说明的是，图1中多参数水质分析仪41连接上述第二公共端，通过多通道样品分配阀32连接液体泵31的出口侧。另外，多参数水质分析仪41还可以通过管路直接连接液体泵31的出口侧，获取待分析液体。

作为本实用新型提供的便携式水质监测系统的一种具体实施方式，请参阅图4，副区划分为两个并列的子区以及位于子区下方的底区，每个子区中安装一个单参数水质分析模块，药剂容器55水平排列且安装于底区，每个药剂容器55均同时连接两个单参数水质分析模块。以图4左侧为例，化学需氧量监测模块51和总氮监测模块53通过支架并列安装在两个子区中，九个药剂容器55分为三组，通过支架安装在两个模块下方的底区。

每个副区均设有一组药剂容器55，该副区中的单参数水质分析模块可以从任一药剂容器55中取液，以便实现不同预设条件的水质分析。不同药剂容器55中既可以盛放不同的药剂，也可以盛放相同的药剂，药剂的类型和数量可以根据使用情况灵活设置。药剂容器55中的药剂供单参数水质监测模块使用，例如可以是上面提到的高猛酸碱溶液。

作为本实用新型提供的便携式水质监测系统的一种具体实施方式，定量取液装置包括由步进电机驱动的注射泵。注射泵是成熟应用的现有技术，工作时，电控模块发出脉冲序列，控制步进电机精确旋转，带动丝杆转动，与丝杠配套使用的螺母推动注射器的活塞进行注射输液，实现高精度，平稳无脉动的液体传输。

注射泵按通道数可分为单通道和多通道。本申请可选用多通道，并分别连接纯水容器21、药剂容器55和多通道样品分配阀32的第二公共端，实现纯水、药剂和试样的定量取液，形成具有预设组分的混合溶液，供单参数水质分析模块进行分析。

作为本实用新型提供的便携式水质监测系统的一种具体实施方式，箱体1内还设有远程监控模块，远程监控模块电性连接电控模块并用于实现远程监控。远程监控模块可以是4G或5G通信模块，利用公用移动通信基站传输信号。多参数水质分析仪41和单参数水质分析模块的监测结果反馈给电控模块后，可以存储在电控模块的存储单元中，也可以通过远程监控模块传输至云端服务器。利用手机、平板电脑等移动终端通过互联网接入服务器即可查看水质监测数据。同样，也可以通过移动终端向远程监控模块发送控制指令，控制便携式水质监测系统工作。

具体的，箱体1内设有内置高效锂电池和自主切换外接电源伺服充供电模块，可实现不间断双模供电方案。具体的，箱体1内还可以设置北斗或GPS定位模块，采集试样时可以实时获取当前经纬度，记录采样位置。

作为本实用新型提供的便携式水质监测系统的一种具体实施方式，箱体1的长度尺寸不大于96厘米，箱体1的宽度尺寸不大于30厘米，箱体1的高度尺寸不大于50厘米，整体尺寸较小，便于携带和使用。另外，便携式水质监测系统的重量不大于45千克。箱体1上设有隐藏式提手12和脚轮13，如图3所示，便于移动，移动是箱体1倾斜，移动到位后箱体1回正，支撑脚14着地，箱体1可以稳定的保持在预设的位置。箱体1的顶面还设有固定提手，如图2所示。

作为本实用新型提供的便携式水质监测系统的一种具体实施方式，请参阅图2，箱体1设有可开合的箱门15，箱门15上设有与电控模块电性连接的显示屏16。显示屏16可以实时显示多参数水质分析仪41和单参数水质分析模块返回的监测结果。

具体的，箱体1可以制作成密封结构，保护电气元件，防止短路；箱体1内可以设置透明的亚克力板，箱门15打开后，既可以代替箱门15继续保护箱体1内的零部件，又可以清楚的看到各零部件的工作状态。

作为本实用新型提供的便携式水质监测系统的一种具体实施方式，请参阅图5和图6，多通道样品分配阀32为环形阀，环形阀包括正多边形的阀体61和若干个电磁阀62，电磁阀62环绕设置在阀体61上，阀体61设有贯穿的中心孔63，中心孔63的两端分别为第一公共端和第二公共端，阀体61的两端面上设有与电磁阀62一一对应的盲孔64，盲孔64与电磁阀62的进口端连通，电磁阀62的出口端与中心孔63连通，盲孔64均布在中心孔63的周围，盲孔64的开口端为上述分接口。

环形阀为现有技术，不仅可以实现多路通断，而且体积小巧，便于集成。电磁阀62可通过螺纹连接固定在阀体61上，每个电磁阀62均可以在电控模块的控制下独立通断。当电磁阀62接通时，其出口端和进口端连通，与之对应的盲孔64与中心孔63连通，即对应的分接口与第一公共端和第二公共端连通；反之，对应的分接口与第一公共端和第二公共端不连通。第一公共端和第二公共端通过阀门与外部管路连通或切断。

当需要向某一试样容器33采集液体时，关闭第二公共端处的阀门，开启与该试样容器33对应的电磁阀62，关闭其余电磁阀62，启动液体泵31，液体从采水口进入，经过过滤器、液体泵31、第一公共端进入中心孔63，并最终从开启的电磁阀62对应的分接口流入预期的试样容器33。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.便携式水质监测系统，其特征在于，包括箱体，所述箱体内设有：

纯水容器；

采样子系统，包括液体泵、多通道样品分配阀、若干个试样容器，所述液体泵的进口侧设有采水口并连接所述纯水容器，所述液体泵的出口侧连接所述多通道样品分配阀的第一公共端，所述多通道样品分配阀还设有第二公共端和若干个分接口，所述分接口连接所述试样容器，所述多通道样品分配阀能够切换任意所述分接口与所述第一公共端或第二公共端的通断状态；

多参数水质分析子系统，包括多参数水质分析仪，所述多参数水质分析仪连接所述液体泵的出口侧且设有排水口；

单参数水质分析子系统，包括若干个单参数水质分析模块，每个所述单参数水质分析模块对应设有若干个药剂容器，所述单参数水质分析模块的进口侧设有定量取液装置并同时连接所述第二公共端、药剂容器和纯水容器，所述单参数水质分析模块的出口侧连接有废液容器；以及

电控模块，电性连接所述液体泵、多通道样品分配阀、多参数水质分析仪和单参数水质分析模块。

2.如权利要求1所述的便携式水质监测系统，其特征在于，所述单参数水质分析模块的数量为四个且分别为化学需氧量监测模块、氨氮监测模块、总氮监测模块和总磷监测模块。

3.如权利要求1所述的便携式水质监测系统，其特征在于，所述箱体的内部划分为主区和副区，所述主区位于中间，所述副区的数量为两个且位于所述主区的两侧，所述液体泵、多通道样品分配阀、试样容器和多参数水质分析仪均设置在所述主区中，所述单参数水质分析模块设置在所述副区中。

4.如权利要求3所述的便携式水质监测系统，其特征在于，所述主区划分为上部、中部、下部和侧部，所述液体泵、多通道样品分配阀和电控模块安装在所述主区的上部，所述试样容器水平排列且安装在所述主区的中部，所述纯水容器和废液容器安装在所述主区的下部，所述多参数水质分析仪呈柱体状且安装在所述主区的侧部。

5.如权利要求3所述的便携式水质监测系统，其特征在于，所述副区划分为两个并列的子区以及位于所述子区下方的底区，每个所述子区中安装一个所述单参数水质分析模块，所述药剂容器水平排列且安装于所述底区，每个所述药剂容器均同时连接两个所述单参数水质分析模块。

6.如权利要求1所述的便携式水质监测系统，其特征在于，所述定量取液装置包括由步进电机驱动的注射泵。

7.如权利要求1所述的便携式水质监测系统，其特征在于，所述箱体内还设有远程监控模块，所述远程监控模块电性连接所述电控模块并用于实现远程监控。

8.如权利要求1所述的便携式水质监测系统，其特征在于，所述箱体的长度尺寸不大于96厘米，所述箱体的宽度尺寸不大于30厘米，所述箱体的高度尺寸不大于50厘米。

9.如权利要求1所述的便携式水质监测系统，其特征在于，所述箱体设有可开合的箱门，所述箱门上设有与所述电控模块电性连接的显示屏。

10.如权利要求1所述的便携式水质监测系统，其特征在于，所述多通道样品分配阀为环形阀，所述环形阀包括正多边形的阀体和若干个电磁阀，所述电磁阀环绕设置在所述阀体上，所述阀体设有贯穿的中心孔，所述中心孔的两端分别为所述第一公共端和第二公共端，所述阀体的两端面上设有与所述电磁阀一一对应的盲孔，所述盲孔与所述电磁阀的进口端连通，所述电磁阀的出口端与所述中心孔连通，所述盲孔均布在所述中心孔的周围，所述盲孔的开口端为所述分接口。

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