CN220473374U - 一种水质综合预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水质综合预警装置，属于水质预警领域，包括控制主机，以及与所述控制主机分别电性连接的第一水质分析模块和第二水质分析模块；通过将第一水质分析模块与第二水质分析模块进行耦合，使得第一水质分析模块检测的荧光峰强度信息和第二水质分析模块检测的生物毒性数据分别通过比较电路进行比对，在任一结构大于预设的阈值时能够输出控制信号，以通过控制信号能够确定污染源信息，由此完成溯源操作，并实现预警，本装置通过溯源与生物毒性检测相结合，测量时间短，灵敏度高，便于在线检测，且能够实现高效的污染源头监管和治理，提高水安全保障能力。

Description

一种水质综合预警装置

技术领域

本实用新型涉及水质预警设备技术领域，尤其涉及一种水质综合预警装置。

背景技术

水安全是环境安全的重要内容。而水污染预警是水安全保障的重要措施。

现有的水污染预警通常是单一的预警方式，例如，通过水质预警，也就是对水质进行检测，以检测水质中电导率、pH、COD、氨氮、总氮、总磷等指标，以此来进行预警，这种方式需要通过多种测试试剂或仪器，使得检测结果慢，效率低，且对污染源溯源困难，难以从源头进行治理。再例如，通过生态效应预警，也就是通过检测水质毒性来反应出水质污染情况，这种方式快捷，但任然无法对于污染源进行溯源。

而现有技术中对于水质溯源通常采用网格法、化学指纹法、特征污染物法、同位素法等方式进行溯源，也就是现有技术中将溯源和预警为分开处理，通常进行操作时，首先采用污染水样，然后进行污染水样分析，通过分析确定污染后再经过溯源的方式进行溯源。可以看出，整个预警溯源流程过长，难以快速准确溯源，使得预警溯源效率低下。

实用新型内容

本实用新型提供一种水质综合预警装置，用以解决现有技术中水质预警溯源效率低，难以快速准确溯源的缺陷。

本实用新型提供一种水质综合预警装置，包括控制主机，以及与所述控制主机分别电性连接的第一水质分析模块和第二水质分析模块；

所述第一水质分析模块适于检测取样水质的荧光峰强度，并将荧光峰强度发送至所述控制主机，所述第二水质分析模块适于检测取样水质的半抑制浓度，并将生物毒性数据发送至所述控制主机；

所述控制主机中具有处理器和比较电路；

所述比较电路，适于将接收到的荧光峰强度和生物毒性数据分别与预设的强度值和浓度值进行比较，并在接收到的荧光峰强度和生物毒性数据中的任一指标大于或等于预设的强度值和浓度值时，输出高电平1，以及在接收到的指纹荧光峰强度和生物毒性数据均小于预设的强度值和浓度值时，输出低电平0；

所述处理器与所述比较电路电性连接，适于在接收到高电平信号1时与污染源信息库进行比对确定污染源信息。

根据本实用新型提供的水质综合预警装置，还包括预警模块，所述预警模块与所述处理器电性连接，以使所述处理器在接收到高电平信号1时，发出预警信息。

根据本实用新型提供的水质综合预警装置，所述第一水质分析模块为水质指纹检测模块，所述水质指纹检测模块适于对取样水质生成水质图谱。

根据本实用新型提供的水质综合预警装置，所述第二水质分析模块为发光检测模块，所述发光检测模块适于检测取样水质中发光细菌的发光强度。

根据本实用新型提供的水质综合预警装置，与所述控制主机还连接有显示模块，所述显示模块用于显示检测信息和预警信息。

根据本实用新型提供的水质综合预警装置，所述预警模块包括警报器。

根据本实用新型提供的水质综合预警装置，所述处理器中配置有存储器，所述存储器中预设有强度阈值、浓度阈值以及污染源信息库。

根据本实用新型提供的水质综合预警装置，还包括有预处理室，所述预处理室内装设有滤膜。

根据本实用新型提供的水质综合预警装置，所述滤膜孔径为0.45微米。

根据本实用新型提供的水质综合预警装置，所述水质指纹检测模块的激发波长扫描范围为220纳米～600纳米，发射波长扫描范围为230纳米～650纳米，分辨率为2.5纳米。

通过上述的任一实施例，本实用新型至少具有以下的有益效果：

本实用新型提供的一种水质综合预警装置，通过将第一水质分析模块与第二水质分析模块进行耦合，使得第一水质分析模块检测的荧光峰强度信息和第二水质分析模块检测的生物毒性数据分别通过比较电路进行比对，在任一结构大于预设的阈值时能够输出控制信号，以通过控制信号能够确定污染源信息，由此完成溯源操作，并实现预警，本装置通过溯源与生物毒性检测相结合，测量时间短，灵敏度高，便于在线检测，且能够实现高效的污染源头监管和治理，提高水安全保障能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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是本实用新型提供的水质综合预警装置的结构框图之一；

图2是本实用新型提供的水质综合预警装置的结构框图之二；

图3是本实用新型提供的水质综合预警方法的流程示意图。

附图标记：

100：控制主机；200：第一水质分析模块；300：第二水质分析模块；400：预警模块；500：显示模块；600：预处理室。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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作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。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“电性连接”应做广义理解，例如，可以是线路中不同元器件之间通过PCB铜箔连接，或通过导线连接，也可以是通过中间导电介质进行间接连接的用于传输电信号的实体线路连接形式。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本说明书的描述中，参考术语“具体的实施例”、“一些实施例”、“具体的示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

对于本实用新型中溯源的原理解释可参考下文所述：

常见的溯源方法有网格法、化学指纹法、特征污染物法、同位素法等。由于荧光强度与污染物浓度呈现线性关系，使得水质荧光谱图与污染源有对应关系，这种对应关系被称为“水质指纹”，建立污染源的“水质指纹”数据库，并通过污染水样的“水质指纹”与数据库比对，便能够精确识别污染源，从而实现水环境的精细化管理。基于此，本实用新型提供了一种能够快捷溯源的综合预警装置。

下面结合图1描述本实用新型的一种水质综合预警装置，构造为用于进水预警和污水、雨水等管网水质预警，也能够适用于土壤、固体废物和大气样品的预警，包括控制主机100，以及与控制主机100分别电性连接的第一水质分析模块200和第二水质分析模块300；第一水质分析模块200适于检测取样水质的荧光峰强度，并将荧光峰强度发送至控制主机100，第二水质分析模块300适于检测取样水质的生物毒性数据，并将生物毒性数据发送至控制主机100；控制主机100中具有处理器和比较电路；比较电路适于将接收到的荧光峰强度和生物毒性数据分别与预设的强度值和浓度值进行比较，并在接收到的荧光峰强度和生物毒性数据任一大于或等于预设的强度值和浓度值时，输出高电平1，以及在接收到的指纹荧光峰强度和生物毒性数据均小于预设的强度值和浓度值时，输出低电平0；处理器与比较电路电性连接，适于在接收到高电平信号1时与污染源信息库进行比对确定污染源信息。

控制主机100中集成有处理器和比较电路，处理器能够用于处理输入的数据，比较电路在进行比较时，荧光峰强度或生物毒性数据任一指标超过预设的阈值都会输出高电平1，显然，两个指标若都大于预设的阈值也会输出高电平1，处理器在接收到高电平信号1时会输出控制信号，用于执行在污染源信息库中进行比对，以确定污染源信息；当荧光峰强度和生物毒性数据的指标都小于预设的阈值时，输出低电平0，此时处理器输出检测信息并不会产生预警信息。具体地，生物毒性数据能够通过取样水质中的半抑制浓度数值进行表征，通过测得半抑制浓度数值进行比对，以实现预设浓度值的比较。

其中，污染源信息包括有疑似污染源名称，相似度等；通过在处理器中预建立相关污染源如企业或行业的信息库，在进行数据比对时，直接采用特性信息与数据库中的数据进行比对，由此能够得到污染源信息。

处理器中集成有存储器和比较电路，存储器中预设有强度阈值、浓度阈值以及污染源信息库。强度阈值作为比较电路的比较对象，在比较时通过将测得的荧光峰强度与强度阈值进行比较，若比较的结果是测得的荧光峰强度大于或等于强度阈值，则输出高电平，同时，将半抑制浓度与浓度阈值进行比较，若比较的结果是测得的半抑制浓度大于或等于浓度阈值，则输出高电平，也就是，强度指标和浓度指标任一指标超过阈值均会输出高电平。相反地，只有当荧光峰强度小于强度阈值，且半抑制浓度小于浓度阈值时才会输出低电平。输出高电平时会触发预警并产生预警信息，而输出低电平时则输出测得的数据信息。

上述实施例中，采用污染源分析和水质生物毒性检测方法相结合，使得测量时间短，灵敏度高，便于在线检测，能够实现快速溯源，在溯源同时也能够给出相关的水质污染信息，提升了水质的综合管理应用。

具体的示例，还包括预警模块400，预警模块400与处理器电性连接，以使处理器在接收到高电平信号1时，发出预警信息。

预警模块400将接收的控制信号转化为工作人员能够轻易感知的预警信号，例如，预警信号可以是声信号、光信号或是显示器的提示信号，以此达到警示作用。

进一步地，预警模块400包括警报器，警报器配置在装置的外部，使得当预警模块400接收到处理器的控制信号时，能够发出警报光以及警报声音，以提升工作人员其中一项指标或两相指标均超过了阈值，本实施例中的指标指代的是前述的荧光峰强度或生物毒性数据，下述“指标”亦是如此。更具体地实施例中，可以通过警报器的不同相应等级来对应不同的指标情况。例如，可以通过红光的频闪的频率来确定阈值超过的多少，当频闪的频率越高表示超出预定阈值范围越大，反之，频闪的频率越小超过预定阈值范围越小。当然，也可以用颜色来区分，其中一个指标超过阈值，和两个指标都超过阈值的情况。例如，可以采用红色来表示两个指标都超过了阈值，采用黄色表示一个指标超过阈值，采用绿色表示两个指标都未超过阈值。

具体的示例，第一水质分析模块200为水质指纹检测模块，水质指纹检测模块适于对取样水质生成水质图谱。

利用三维荧光技术，通过水质指纹检测模块能够对取样的水质生成特有的三维荧光光谱，而对应在污染源信息库中存储有特有的荧光光谱，每一种污染水样特有的荧光光谱就形成了类似“指纹”的标识，通过对于荧光强度的比对使得就能够快速、精准实现污染源比对和溯源。

进一步地，水质指纹检测模块的激发波长扫描范围为220纳米～600纳米，发射波长扫描范围为230纳米～650纳米，分辨率为2.5纳米。

具体的示例，所述第二水质分析模块300为发光检测模块，所述发光检测模块适于检测取样水质中发光细菌的发光强度。

进一步地，发光检测模块的吸光度为线性测试单位0-3OD，单光子为10 -17molATP，荧光为1.5Pmol荧光素。本实施例中，基于新培养的发光细菌(以费氏弧菌Vibriofischeri为例)作为标志生物。在发光细菌复苏后，分别检测暴露到被检测样品前后的发光强度，计算相对发光强度的损失百分比，从而得出半抑制浓度或发光抑制率等生物毒性数据。所得的生物毒性数据作为预警的数据依据。

一些示例中，与控制主机100还连接有显示模块500，所述显示模块500用于显示检测信息和预警信息。

显示模块500为显示器，显示器内具有显示界面，显示界面内具有预警信息显示栏以及检测信息显示栏，当检测的指标超过或等于预设的阈值时，便在显示器上显示预警信息以及检测的数值信息，通过预警信息对工作人员起到预警提醒作用。

一些实施例，如图2所示，还包括有预处理室600，所述预处理室600内装设有滤膜，以使得通过滤膜对原始采集的待测样本进行预过滤处理。预处理室600分别与第一水质分析模块200和第二水质分析模块300相连，使得第一水质分析模块200和第二水质分析模块300能够与预处理的溶液接触，预处理的溶液通过第一水质分析模块200和第二水质分析模块300分别进行对应的数据检测。

具体地，滤膜的孔径为0.45微米。通过预处理室600的设置可以对污染水样本、土壤样本、固体废物样本以及大气样本进行检测。

例如，在进行土壤样本检测时，通过对土壤样本先用超纯水溶解，然后土壤浸出液用孔径为0.45微米的滤膜过滤，由此得到预处理溶液，通过第一水质分析模块200和第二水质模块对预处理溶液进行检测，得出检测数据。同理，也可以将固体或气体溶于超纯水中实现样本的预处理，得到预处理溶液。

下面对本实用新型的水质综合预警方法进行描述，下文描述的水质综合预警与上文描述的水质综合预警装置可相互对应参照。

如图3所示，本实用新型基于上述的水质综合预警装置进行预警的方法，其步骤如下：

步骤S1，采集被污染水样；

步骤S2，对被污染水样进行预处理；

步骤S3，对预处理后的被污染水样进行溯源检测得到被污染水样的水质指纹数据，对预处理后的被污染水样进行生物毒性检测得到被污染水样的水质生物毒性数据；

步骤S4，对水质指纹数据进行识别与比对给出疑似污染源信息，并给出水质指纹强度；对水质生物毒性数据进行处理，并给出生物毒性检测结果；

步骤S5，根据水质污染信息和水质生物毒性判定风险；

步骤S6，结合疑似污染源信息提供水质综合预警结果；

步骤S7，排水及反冲洗管路，等待下一次测量。

下面对上述的预警方法步骤进行具体说明。

在步骤S2中，对被污染水样进行预处理包括：对水样用0.45微米滤膜过滤。对被污染土壤或固体废物样品进行预处理包括：对土壤或固体废物样品先用超纯水溶解，然后土壤浸出液用0.45微米滤膜过滤。对被污染大气样品进行预处理包括：对气体样品溶于超纯水后用0.45微米滤膜过滤。

在步骤S3中，通过第一水质分析模块200和第二水质分析模块300分别对预处理后的取样水质进行检测处理。其中，第一水质分析模块200为水质指纹检测模块，通过水质指纹检测模块得出取样水质的荧光谱图，荧光强度与污染物浓度呈现线性关系，这种关系构成了水质指纹数据。第二水质分析模块300为发光检测模块，通过在水样中利用发光细菌(如费氏弧菌)，分别测得暴露到被检测样品前后的发光强度。

在步骤S4中，通过荧光谱图的荧光峰强度能够反映水质指纹强度，水质指纹强度(也就是荧光峰强度)能够与预设的阈值进行比对。计算相对发光强度的损失百分比，从而得出半抑制浓度或发光抑制率等生物毒性数据。通过半抑制浓度得出生物毒性数据，并能够与浓度阈值进行比对。

在步骤S5中，水质污染信息包括水质指纹强度X，水质生物毒性信息包括生物毒性信息Z，分别设立预警阈值，任一项超出阈值即开始预警。例如，水质指纹强度X预警阈值在此实施例中为3000，生物毒性信息Z预警阈值在此实施例中为半抑制浓度IC₅₀为10。

在步骤S6中，根据水质指纹强度与污染源信息库进行比对，得到对应的疑似污染源信息，通过污染源信息和生物毒性数据提供综合的预警信息。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例通过第一水质分析模块200生成水质谱图，并通过水质谱图来反应水质指纹强度，通过水质指纹强度来进行污染源的溯源，同时，通过第二水质分析模块300生成水质毒性信息，将水质污染源信息和水质毒性信息相结合，其中一个超出阈值就能够进行预警，以便于对重点污染源进行管控监测，也能够生成水质污染信息和水质毒性信息，使得溯源更加快捷方便，且使得溯源与污染信息同时体现在预警信息中，极大提升了预警溯源效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水质综合预警装置，其特征在于，包括控制主机，以及与所述控制主机分别电性连接的第一水质分析模块和第二水质分析模块；

所述第一水质分析模块适于检测取样水质的荧光峰强度，并将荧光峰强度发送至所述控制主机，所述第二水质分析模块适于检测取样水质的生物毒性数据，并将生物毒性数据发送至所述控制主机；

所述控制主机中具有处理器和比较电路；

所述比较电路，适于将接收到的荧光峰强度和生物毒性数据分别与预设的强度值和浓度值进行比较，并在接收到的荧光峰强度和生物毒性数据中的任一指标大于或等于预设的强度值和浓度值时，输出高电平1，以及在接收到的指纹荧光峰强度和生物毒性数据均小于预设的强度值和浓度值时，输出低电平0；

所述处理器与所述比较电路电性连接，适于在接收到高电平信号1时与污染源信息库进行比对确定污染源信息。

2.根据权利要求1所述的水质综合预警装置，其特征在于，还包括预警模块，所述预警模块与所述处理器电性连接，以使所述处理器在接收到高电平信号1时，发出预警信息。

3.根据权利要求1所述的水质综合预警装置，其特征在于，所述第一水质分析模块为水质指纹检测模块，所述水质指纹检测模块适于对取样水质生成水质图谱。

4.根据权利要求1所述的水质综合预警装置，其特征在于，所述第二水质分析模块为发光检测模块，所述发光检测模块适于检测取样水质中发光细菌的发光强度。

5.根据权利要求1所述的水质综合预警装置，其特征在于，与所述控制主机还连接有显示模块，所述显示模块用于显示检测信息和预警信息。

6.根据权利要求2所述的水质综合预警装置，其特征在于，所述预警模块包括警报器。

7.根据权利要求1所述的水质综合预警装置，其特征在于，所述处理器中配置有存储器，所述存储器中预设有强度阈值、浓度阈值以及污染源信息库。

8.根据权利要求1所述的水质综合预警装置，其特征在于，还包括有预处理室，所述预处理室内装设有滤膜。

9.根据权利要求8所述的水质综合预警装置，其特征在于，所述滤膜孔径为0.45微米。

10.根据权利要求3所述的水质综合预警装置，其特征在于，所述水质指纹检测模块的激发波长扫描范围为220纳米～600纳米，发射波长扫描范围为230纳米～650纳米，分辨率为2.5纳米。