CN220894138U - 一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其包括采样模块和检测模块，所述的采样模块包括进水泵、采样总管和多根采样支管；各根采样支管均连接至采样总管；各采样支管与采样总管之间均设置有电动通断阀；采样支管用于输送地下水样本；采样总管通过进水泵连接至检测模块中的储样瓶；储样瓶内安装有多参数水质检测探头。本实用新型通过设置多根采样支管，并将各采样支管的一端与多路自动阀门连接。使得装置能够对不同采集点位的水样进行采集，并依次通入检测模块中进行检测，从而实现了无试剂、自动化的对地下水水质状况快速监控，及溯源有机污染；提高了风险管控效率，降低人工成本。
Description
技术领域
本实用新型属于地下水监测技术领域，具体涉及一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置。
背景技术
工矿作业的过程中时常伴随着环境污染，尤其对工矿作用周围的地下水造成严重污染。现有技术中，工业污染场地地下水以风险管控为主，需要长期定时定点地采集工业污染场地周边的地下水水样进行监测，以便及时发现污染扩散。
目前，地下水监测装置以多参数常规指标(如：pH、总氮等)人工监测为主，一般采用连接绳将监测器送入井底监测，但此结构上的监测器会随着水流的流动而晃动，导致监测器不稳定，很可能影响监测效果，且连接绳带动监测器上下移动时，很容易碰到井壁，呆滞碰撞损坏；且对污染的溯源效果不好，需要大量化学试剂，检测成本相对较高，耗时长。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置。
本实用新型提供一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其包括采样模块和检测模块，所述的采样模块包括进水泵、采样总管和多根采样支管；各根采样支管均连接至采样总管；各采样支管与采样总管之间均设置有电动通断阀；采样支管用于输送地下水样本；采样总管通过进水泵连接至检测模块中的储样瓶；
所述的检测模块包括储样瓶、多参数水质检测探头、荧光分光光度计和定量进样器；所述的多参数水质检测探头安装在储样瓶内；荧光分光光度计内设置有比色皿；储样瓶的出样口与比色皿通过定量进样器连接。
作为优选，所述的采样模块还包括纯水冲洗罐；纯水冲洗罐通过电动通断阀连接至采样总管；纯水冲洗罐用于输出水体，冲洗检测模块内部管路。
作为优选，所述的检测模块还包括检测箱、处理器、排液泵和储水池；所述的定量进样器、荧光分光光度计、处理器和储样瓶均设置在检测箱内；处理器用于处理荧光分光光度计和多参数水质检测探头反馈的电信号；比色皿的输出口与储水池之间通过排液泵连接。
作为优选，所述的采样支管的端口位于地下水井的液面以下6m处。
作为优选，所述的荧光分光光度计的信噪比S/N≥250，激发和发射带宽为1nm/2nm/5nm/10nm/20nm，波长准确性为±0.4nm，波长重复性≤0.2nm，激发光源为臭氧型150w氙灯，激发波长范围为200nm～900nm，发射波长范围为200nm～900nm。
作为优选，所述的采样模块还包括过滤装置；过滤装置安装在采样总管与进水泵之间；过滤装置采用水系滤膜；水系滤膜的微孔孔径为0.45微米。
作为优选，所述的定量进样器的工作流速为20ml/min～30ml/min。
作为优选，所述的比色皿采用四通石英比色皿，尺寸为10mm～30mm。
作为优选，所述的电动通断阀、进水泵和定量进样器通过PLC控制器进行控制。
作为优选，所述的多参数水质检测探头中集成有pH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器和氧化还原电位传感器。
作为优选，所述的采样总管上通过电动通断阀连接有人工进样支管。
本实用新型具有的有益效果是：
1、本实用新型通过设置多根采样支管，并将各采样支管的一端与多路自动阀门连接。使得装置能够对不同采集点位的水样进行采集，并依次通入检测模块中进行检测，从而实现了无试剂、自动化的对地下水水质状况快速监控，及溯源有机污染；提高了风险管控效率，降低人工成本。
2、本实用新型通过设置与多路自动阀门连接连通纯水冲洗罐，并在每次水样检测前皆通入纯水冲洗罐中的纯水，对采样总管，以及检测模块进行冲洗；避免了残留的水样对检测结果的干扰。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型中采样模块和检测模块的连接示意图；
图3为本实用新型中检测模块的结构示意图(图2中A部分局部放大图)；
图4为本实用新型中检测箱的结构示意图；
图5为本实用新型的检测流程示意图；
图6为本实用新型针对各采样单元的排布示意图。
其中，1、采样支管；2、采样单元；3、采样模块；4、远程终端；5、纯水冲洗罐；6、检测模块；7、进水泵；8、定量进样器；9、比色皿；10、荧光分光计；11、处理器；12、显示屏；13、储样瓶；14、过滤装置；15、PLC控制器；16、储水池；17、采样总管；18、出水管；19、外设支架；20、人工进样支管；21、带锁设备门；22、排液泵。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，包括显示屏12、远程终端4、采样模块3和检测模块6。采样模块3包括进水泵7、采样总管17、人工进样支管20和多根采样支管1。各根采样支管1的一端分别伸入多个地下水井中；每个伸入采样支管1的地下水井均作为一个采样单元2。采样支管1的端口位于地下水井的液面以下6m处。各根采样支管1的另一端与采样总管17之间通过多路自动阀门连接。多路自动阀门由多个电动通断阀组成，并通过PLC控制器15对各电动通断阀进行控制。人工进样支管20的出液端与采样总管17通过多路自动阀门连通。人工进样支管20的设置便于特殊送样时的检测需要。采样支管1的出水端设有过滤装置14。过滤装置14采用水系滤膜，且水系滤膜的微孔孔径为0.45微米。水系滤膜的设置能够滤除采集的水样中的悬浮物，避免其对检测结果产生影响。
如图2所示，采样总管17的另一端与进水泵7的进水口连接；通过进水泵7对各采样单元2中的水样进行采集。检测时，通过控制多路自动阀门中各采样支管1对应的阀门的开启或者关闭，从而控制各采样支管1与采样总管17之间的导通或者截止。
在一些实施例中，采样模块3还包括用于冲洗检测模块6内部管路的纯水冲洗罐5；纯水冲洗罐5通过进水管与多路自动阀门连接。纯水冲洗罐5中存储有纯水。检测过程中，当检测完成一个采样单元2的水样时，纯水冲洗罐5对应的电动通断阀导通，通过进水泵7汲取纯水冲洗罐5中的纯水，对采样总管17及冲洗检测模块6内部管路进行冲洗。冲洗时，进水泵7输出的纯水的冲洗流速为80ml/min。利用纯水对采样总管17的冲洗，避免采样总管17中残存的水样对下一个采样单元2中的水样造成影响。
如图2和3所示，检测模块6包括检测箱、储样瓶13、排液泵22、储水池16，以及安装在检测箱内的荧光分光光度计、处理器11和定量进样器8。储样瓶13设置在检测箱内。进水泵7的出水口与储样瓶13之间通过第一进样管连通。储样瓶13内安装有多参数水质检测探头。多参数水质检测探头中集成有pH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器和氧化还原电位传感器，用于实时监测储样瓶13内水样的pH、电导率、溶解氧、氧化还原电位的参数值。定量进样器8的进液端通过第二进样管与储样瓶13连接，且第二进样管的端口伸入储样瓶13中。
荧光分光光度计用于检测地下水体的荧光光谱指标，荧光峰对应相应有机物，通过荧光强度及峰位置对地下水的水质进行判断。荧光分光光度计的信噪比S/N≥250，激发和发射带宽为1nm/2nm/5nm/10nm/20nm，波长准确性为±0.4nm，波长重复性≤0.2nm，激发光源为臭氧型150w氙灯，激发波长范围为200～900nm，发射波长范围为200～900nm。荧光分光光度计内设置有用于存放水样的比色皿9。比色皿9采用30mm四通石英比色皿9。定量进样器8的出液端通过第三进样管连接比色皿9。定量进样器8控制储样瓶13中的水样以流速为20ml/min输入比色皿9中。排液泵22的进液口与比色皿9之间通过排液管连通；且排液管的端口伸入比色皿9中。排液泵22的出水口通过出水管18与储水池16连通。当比色皿9中的水样检测完成后，通过排液泵22将比色皿9中的水样排至储水池16中，避免对下个采样单元2的水样检测产生影响。
荧光分光光度计和多参数水质检测探头检测得到的信号均反馈至处理器11中。处理器11与远程终端4通过5G网络传输。远程终端为计算机及控制系统，包括网络设备、电脑主机、控制软件。通过远程调控，可人为修改检查采样模块的检测频率，及调取检测模块中的数据。显示屏12用于显示多参数水质检测探头和荧光分光光度计测得的常规指标参数(pH、电导率等)、荧光光谱及相应波长荧光参数值。
如图6所示，在地下水污染风险管控地块上设置多个采样点位；其中，采样点位S2、S3为地下水污染监测点，S1、S4、S5，及S6、S7分别为采样点位S3和S2的场外地下水风控监测点，S8为对照点，本装置设置在场地中央。根据地下水流场，荧光分光光度计测得的上下游荧光图谱区别，快速寻找污染源；相较于常规指标溯源，可靠性更强，实现对风险管控场地的有效管控。
如图4所示，本实用新型提供一种非必要的技术特征：还包括带锁设备门21和外设支架19。带锁设备门21安装在检测箱的下端，便于工作人员对内部荧光分光光度计和定量进样器8的检修。外设支架19滑动连接在检测箱的上端，便于工作人员对设备的调试，及数据的调取时，调试设备的存放。
本实用新型的工作原理如下：
如图5所示，PLC控制器15控制多路自动阀门中，所需采样的采样单元2对应的阀门导通。进水泵7对采样单元2中的水样进行采集，并输送至储样瓶13中。储样瓶13内的多参数水质检测探头对常规指标参数进行检测，并转换为电信号，输送至处理器11中。处理器11对电信号进行处理，并将处理所得数据在显示屏12上进行显示；同时，通过5G网络传输将所得数据传输至远程终端4。
完成对一个采样单元2的水样检测后，排液泵22将水样排除至储水池16中。多路自动阀门中与纯水冲洗罐5连通的阀门导通。进水泵7汲取纯水冲洗罐5中的纯水，对采样总管17，及储样瓶13和比色皿9进行冲洗。
Claims (10)
1.一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，包括采样模块(3)和检测模块(6)，其特征在于：所述的采样模块(3)包括进水泵(7)、采样总管(17)和多根采样支管(1)；各根采样支管(1)均连接至采样总管(17)；各采样支管(1)与采样总管(17)之间均设置有电动通断阀；采样支管(1)用于输送地下水样本；采样总管(17)通过进水泵(7)连接至检测模块(6)中的储样瓶(13)；
所述的检测模块(6)包括储样瓶(13)、多参数水质检测探头、荧光分光光度计和定量进样器(8)；所述的多参数水质检测探头安装在储样瓶(13)内；荧光分光光度计内设置有比色皿(9)；储样瓶(13)的出样口与比色皿(9)通过定量进样器(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其特征在于：所述的采样模块(3)还包括纯水冲洗罐(5)；纯水冲洗罐(5)通过电动通断阀连接至采样总管(17)；纯水冲洗罐(5)用于输出水体，冲洗检测模块(6)内部管路。
3.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其特征在于：所述的检测模块(6)还包括检测箱、处理器(11)、排液泵(22)和储水池(16)；所述的定量进样器(8)、荧光分光光度计、处理器(11)和储样瓶(13)均设置在检测箱内；处理器(11)用于处理荧光分光光度计和多参数水质检测探头反馈的电信号；比色皿(9)的输出口与储水池(16)之间通过排液泵(22)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其特征在于：所述的采样支管(1)的端口位于地下水井的液面以下6m处。
5.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其特征在于：所述的荧光分光光度计的信噪比S/N≥250，激发和发射带宽为1nm/2nm/5nm/10nm/20nm，波长准确性为±0.4nm，波长重复性≤0.2nm，激发光源为臭氧型150w氙灯，激发波长范围为200nm～900nm，发射波长范围为200nm～900nm。
6.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其特征在于：所述的采样模块(3)还包括过滤装置(14)；过滤装置(14)安装在采样总管(17)与进水泵(7)之间；过滤装置(14)采用水系滤膜；水系滤膜的微孔孔径为0.45微米。
7.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其特征在于：所述的定量进样器(8)的工作流速为20ml/min～30ml/min。
8.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其特征在于：所述的比色皿(9)采用四通石英比色皿(9)，尺寸为10mm～30mm。
9.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其特征在于：所述的电动通断阀、进水泵(7)和定量进样器(8)通过PLC控制器(15)进行控制；所述的多参数水质检测探头中集成有pH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器和氧化还原电位传感器。
10.根据权利要求1所述的一种基于荧光光谱的地下水自动化监测装置，其特征在于：所述的采样总管(17)上通过电动通断阀连接有人工进样支管(20)。
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