CN221199658U - 户外水质自动监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及户外水质自动监测系统，包括：采水单元，用于采集待测水样并输送至多参数检测水箱；多参数检测水箱，用于检测待测水样的水质参数；水质分析仪，用于从多参数检测水箱中定量采集待测水样并进行水质分析；显示单元，用于显示待测水样的水质参数和水质分析结果；留样单元，用于待测水样的留样；留样单元包括三通阀、蠕动泵、废液桶和数个留样杯，三通阀分别与多参数检测水箱、废液桶和蠕动泵连接，蠕动泵的出口分别与数个留样杯连接，每一留样杯与蠕动泵的出口之间分别设有电磁阀；其中，废液桶与蠕动泵的出口连接构成润洗管路，润洗管路设有电磁阀。本实用新型在异常情况下留样时可以对管路进行润洗，保证留样的精确性。
Description
技术领域
本实用新型属于水质监测技术领域，具体涉及一种户外水质自动监测系统。
背景技术
现有水质自动监测系统主要存在以下不足：
（1）空间利用不合理，占地面积较大（大于4m2），运输不便，且建设费用较高；
（2）很多监测设备耗电量较大，并不节能环保，且大多数监测场景地处郊区或是较偏远区域，存在现场无法通电或是拉电成本很高的问题，产品实际应用受到很大限制；
（3）集成功能不完善：虽然现有系统具有留样功能，但是在留样之前不存在润洗，管路的残留容易造成留样与实际检测样存在误差。
发明内容
基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本实用新型的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本实用新型的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种户外水质自动监测系统。
为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种户外水质自动监测系统，包括：
采水单元，用于采集待测水样并输送至多参数检测水箱；
多参数检测水箱，设有水质参数传感电极，用于检测待测水样的水质参数；
水质分析仪，用于从多参数检测水箱中定量采集待测水样并进行水质分析；
显示单元，用于显示待测水样的水质参数和水质分析结果；
留样单元，用于待测水样的留样；留样单元包括三通阀、蠕动泵、废液桶和数个留样杯，三通阀分别与多参数检测水箱、废液桶和蠕动泵连接，蠕动泵的出口分别与数个留样杯连接，每一留样杯与蠕动泵的出口之间分别设有电磁阀；其中，废液桶与蠕动泵的出口连接构成润洗管路，润洗管路设有电磁阀；
供电单元，用于供电。
作为优选方案，所述留样杯设有取样管路，取样管路设有手动取样阀。
作为优选方案，所述采样单元包括采水管和设于采水管的采水泵，采水管的两端分别与多参数检测水箱和目标取水点连通。
作为优选方案，所述供电单元包括太阳能电源、外部电网和后备电源中的至少一种。
作为优选方案，所述供电单元还包括分别与各供电单元一一对应的串联的电压电流采集芯片和高功率开关，电压电流采集芯片用于采集供电单元的电压和电流；各高功率开关连接至稳压电源，稳压电源用于输出24V电源以对低功耗监控芯片STM32F407进行供电，低功耗监控芯片STM32F407与所有高功率开关和电压电流采集芯片信号连接。
作为优选方案，所述太阳能电源包括太阳能板及其电连接的蓄电池。
作为优选方案，所述供电单元对并联的水质参数传感电极、采水泵和水质分析仪供电，且并联的各支路分别设有供电路径开关。
作为优选方案，所述水质分析仪中的采样泵、计量泵和消解管加热器并联，且并联的各支路分别设有供电路径开关。
作为优选方案，所述留样杯的数量为2～5个。
作为优选方案，户外水质自动监测系统，包括立式机柜，多参数检测水箱、水质分析仪、留样单元、显示单元安装于立式机柜之内。
本实用新型与现有技术相比，有益效果是：
（1）本实用新型在异常情况下留样时可以对管路进行润洗，保证留样的精确性；
（2）本实用新型采用光储一体化供电技术，适应户外环境，且运行能耗低；
（3）本实用新型利用供电路径开关的并联设计，实现单流路供电，其他未运行器件的供电路径处于断电状态，降低能耗损失。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的户外水质自动监测系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例1的户外水质自动监测系统背面的结构示意图；
图3是本实用新型实施例1的留样单元的构架图；
图4是本实用新型实施例1的供电单元的构架图；
图5是本实用新型实施例1的太阳能电源的供电构架图；
图6是本实用新型的实施例1的户外水质自动监测系统的供电路径示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。
实施例1：
如图1和图2所示，本实施例的户外水质自动监测系统，包括立式机柜1和安装于立式机柜1的采水单元、五参数检测水箱2、水质分析仪3、控制显示终端4、留样单元5、电控箱6和供电单元，供电单元包括三种供电源，分别为太阳能电源、外部电网和后备电源，且并联。
本实施例的采水单元安装在立式机柜1的下层空间，用于采集待测水样并输送至多参数检测水箱。具体地，采样单元包括采水管和安装在采水管的采水泵，采水管的两端分别与五参数检测水箱和目标取水点连通；启动采水泵即可将目标取水点的待测水样泵送至五参数检测水箱中。其中，采水泵与各供电单元连接。
本实施例的五参数检测水箱2安装在立式机柜1的中层空间，多参数检测水箱2内安装有水质参数传感电极，用于检测待测水样的常规水质五种参数：pH、电导率、溶解氧、浊度和温度。其中，水质参数传感电极与各供电单元连接。
本实施例的水质分析仪3安装在立式机柜1的上层空间，用于从五参数检测水箱中定量采集待测水样并进行水质分析。具体地，水质分析仪的采样泵、计量泵和消解管加热器与各供电单元连接。其中，水质分析仪的具体结构可参考现有技术，在此不赘述。
本实施例的控制显示终端4分别与水质分析仪和水质参数传感电极信号连接，用于显示待测水样的水质五参数和水质分析结果，例如重金属浓度等；
本实施例的留样单元用于待测水样的留样。具体地，如图3所示，留样单元包括三通阀Sv4、蠕动泵、废液桶、留样杯一和留样杯二，三通阀Sv4分别与多参数检测水箱、废液桶和蠕动泵连接，蠕动泵的出口分别与两个留样杯连接，留样杯一与蠕动泵的出口之间的连接管路①设有电磁阀Sv1，留样杯二与蠕动泵的出口之间的连接管路③设有电磁阀Sv2；其中，废液桶与蠕动泵的出口连接构成润洗管路②，润洗管路②安装有电磁阀Sv3；废液桶与三通阀Sv4之间的连接管路④用于排出留样。另外，留样杯一和留样杯二设有取样管路，取样管路设有手动取样阀；留样杯一和留样杯二与废液桶之间的连接管路⑤用于溢流。
当系统判断水质超标时，超标留样的流程示例如下：
（1）排样动作：留样杯一→连接管路①→SV1→蠕动泵→SV4→废液桶，排出留样杯一中上一次留样；
（2）润洗动作：五参数检测水箱→SV4→蠕动泵→连接管路②→SV3→废液桶，润洗管路中残留的水样；
（3）留样动作：五参数检测水箱→SV4→蠕动泵→SV1→连接管路①→留样杯一，实现超标留样；
（4）留样状态判断：当留样杯一已经完成留样，系统会记录相应阀位开关状态，下一次超标时，会自动在留样杯二进行留样，留样流程与上述流程一致，再下一次超标时，又会自动在留样杯一进行留样，并且系统软件会记录留样时间、留样次数，及对应的留样杯号码，方便运维人员做好信息记录。同时每个留样杯自带手动取样阀，方便运维人员现场取样带回。
如图4所示，本实施例的供电单元还包括分别与各供电源一一对应的串联的电压电流采集芯片和高功率开关，即三块电压电流采集芯片分别用于采集太阳能电源、外部电网和后备电源的电压、电流；各高功率开关连接至稳压电源，稳压电源用于输出24V电源以对低功耗监控芯片STM32F407进行供电，低功耗监控芯片STM32F407与所有高功率开关和电压电流采集芯片信号连接。其中，如图5所示，太阳能电源包括太阳能板及其电连接的蓄电池。
当系统正常工作时，低功耗监控芯片STM32F407默认打开功率开关K1，稳压电源将太阳能电源输出的电源转换为24V电源，给后级供电。同时，监控芯片通过电压电流采集芯片一实时测量、记录电量消耗情况，计算电池循环寿命，并将数据传输到运维人员等；
当监控芯片通过电压电流采集芯片一记录到由于连续阴雨天、太阳能损坏或电源损坏等导致太阳能电源供电不足时（如低于电池容量10%，或是检测不到电压电流），在10毫秒内打开功率开关K3并关闭K1，切换至后备电源供电，并发送报警信息，通知运维人员。
如此设计，能够满足阴雨天连续15天不间断运行。
如图6所示，本实施例的供电单元对并联的水质参数传感电极、采水泵和水质分析仪供电，且并联的各支路分别设有供电路径开关1、供电路径开关2和供电路径开关3。另外，水质分析仪中的采样泵、计量泵、消解管加热器以及其他用电器件并联，且并联的各支路分别设有供电路径开关4、供电路径开关5、供电路径开关6等。
常规水质自动监测系统在设计和使用时，一般不太关注系统运行能耗的利用效率以及系统待机期间能耗的损失。系统（包括仪表）往往都是单线流程化运行，按测量周期算，每4小时需得出一组测量数据，而系统实际运行在1小时左右，其余3小时均处于待机，各环节无论是启动或是不启动都处于供电消耗的状态，因此能耗的利用效率非常低，通过深入分析，本实施例引入上述“路径开关”的控制技术，可智能识别系统（包括仪表）运行路径，实现单流路供电，其他未运行流路处于断电状态，降低不必要的能耗损失。通过统计计算，当系统经过集成优化，并且引入“路径开关”的控制技术后，系统使用能耗将同比下降约80%左右。
实施例2：
本实施例的户外水质自动监测系统与实施例1的不同之处在于：
省略外部电网的设计，相应的电压电流采集芯片和高功率开关即可省略，解决现场拉电难，拉电成本高的问题，满足不同应用的需求；
其他结构可以参考实施例1。
实施例3：
本实施例的户外水质自动监测系统与实施例1的不同之处在于：
采用单一的供电源设计，如太阳能电源、外部电网或后备电源，相应的电压电流采集芯片和高功率开关即可省略，满足不同应用的需求；
其他结构可以参考实施例1。
实施例4：
本实施例的户外水质自动监测系统与实施例1的不同之处在于：
留样杯的数量可根据实际应用需求进行调整，例如三个、五个等，相应的管路进行适应性设计即可；
其他结构可以参考实施例1。
实施例5：
本实施例的户外水质自动监测系统与实施例1的不同之处在于：
五参数检测水箱还可以替换为七参数检测水箱、九参数检测水箱，相应的参数电极进行调整，满足常规水质七参数或九参数的检测；
其他结构可以参考实施例1。
以上所述仅是对本实用新型的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种户外水质自动监测系统，其特征在于，包括：
采水单元，用于采集待测水样并输送至多参数检测水箱；
多参数检测水箱，设有水质参数传感电极，用于检测待测水样的水质参数；
水质分析仪，用于从多参数检测水箱中定量采集待测水样并进行水质分析；
显示单元，用于显示待测水样的水质参数和水质分析结果；
留样单元，用于待测水样的留样；留样单元包括三通阀、蠕动泵、废液桶和数个留样杯，三通阀分别与多参数检测水箱、废液桶和蠕动泵连接，蠕动泵的出口分别与数个留样杯连接，每一留样杯与蠕动泵的出口之间分别设有电磁阀；其中，废液桶与蠕动泵的出口连接构成润洗管路，润洗管路设有电磁阀；
供电单元，用于供电。
2.根据权利要求1所述的户外水质自动监测系统，其特征在于，所述留样杯设有取样管路，取样管路设有手动取样阀。
3.根据权利要求1所述的户外水质自动监测系统，其特征在于，所述采水单元包括采水管和设于采水管的采水泵，采水管的两端分别与多参数检测水箱和目标取水点连通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的户外水质自动监测系统，其特征在于，所述供电单元包括太阳能电源、外部电网和后备电源中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的户外水质自动监测系统，其特征在于，所述供电单元还包括分别与各供电单元一一对应的串联的电压电流采集芯片和高功率开关，电压电流采集芯片用于采集供电单元的电压和电流；各高功率开关连接至稳压电源，稳压电源用于输出24V电源以对低功耗监控芯片STM32F407进行供电，低功耗监控芯片STM32F407与所有高功率开关和电压电流采集芯片信号连接。
6.根据权利要求4所述的户外水质自动监测系统，其特征在于，所述太阳能电源包括太阳能板及其电连接的蓄电池。
7.根据权利要求3所述的户外水质自动监测系统，其特征在于，所述供电单元对并联的水质参数传感电极、采水泵和水质分析仪供电，且并联的各支路分别设有供电路径开关。
8.根据权利要求7所述的户外水质自动监测系统，其特征在于，所述水质分析仪中的采样泵、计量泵和消解管加热器并联，且并联的各支路分别设有供电路径开关。
9.根据权利要求1-3任一项所述的户外水质自动监测系统，其特征在于，所述留样杯的数量为2～5个。
10.根据权利要求1-3任一项所述的户外水质自动监测系统，其特征在于，包括立式机柜，多参数检测水箱、水质分析仪、留样单元、显示单元安装于立式机柜之内。
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