一種水質在線監測系統的製作方法
2023-10-30 22:52:03 4
本發明屬於環境監測技術領域，具體涉及一種水質在線監測系統。
背景技術：
隨著工業技術的不斷發展，水資源的汙染也越來越受到人們的重視，水是生命之源，保護水資源不受汙染已經成為重中之重的工作，因此為監控水資源的質量，需要對水資源做大量的檢測。
傳統的水質監測主要包括兩種，一種是通過人工採樣進行分析，無法實現實時監控；另一種是建立數據中心，對檢測數據進行收集、比較、分析，可以實現實時監控，但反饋不及時，建設周期較長。
技術實現要素：
本發明旨在提供一種水質在線監測系統，可實現對汙水檢測的實時監控、及時反饋。
為實現上述目的，本發明提供的水質在線監測系統，包括取樣裝置、預處理裝置、檢測裝置、控制中心、信號傳輸裝置和監控中心。其中，所述取樣裝置的輸出端與所述預處理裝置的輸入端連接，所述預處理裝置的輸出端與所述檢測裝置的輸入端連接；所述控制中心與所述取樣裝置信號連接，並根據控制指令向所述取樣裝置發送取樣指令；所述控制中心與所述預處理裝置信號連接，根據所述控制指令向所述預處理裝置發送分樣指令；所述控制中心與所述檢測裝置信號連接，根據所述控制指令向所述檢測裝置發送檢測指令,並接收所述檢測裝置發送的檢測結果；所述控制中心通過信號傳輸裝置與監控中心信號連接，向所述監控中心發送檢測結果,並接收所述監控中心發送的控制指令。
取樣裝置、預處理裝置、檢測裝置依次連接，並分別與控制中心信號連接，其中，取樣裝置可進行自動取樣，也可根據控制中心所發送的取樣指令對待檢測的汙水取樣；預處理裝置可自動分樣，也可根據控制中心所發送的分樣指令將取樣裝置所取的汙水進行分樣預處理；然後檢測裝置根據控制中心所發送的檢測指令對預處理裝置的汙水樣品進行相應的檢測，並將檢測結果以信號形式發送給控制中心，控制中心通過信號傳輸裝置將該檢測結果以信號的形式發送給監控中心，監測中心將對檢測結果進行分析、比對、記錄，實現全自動監控功能。同時，監控中心可根據需要通過信號傳輸裝置向控制中心發送控制指令，控制中心將根據該控制指令向取樣裝置發送取樣指令、向預處理裝置發送分樣指令、向檢測裝置發送檢測指令，取樣裝置、預處理裝置、檢測裝置分別根據指令進行工作，最後檢測裝置將檢測結果發送給控制中心，控制中心再將該檢測結果通過信號傳輸裝置發送給監控中心，即在可實現實時監控的同時，可及時反饋檢測結果。
優選地，所述取樣裝置包括：提液泵、採集裝置、電極液位開關和輸水管。其中，所述電極液位開關設於取樣池內，當所述取樣池內的液位達到預設高度時，所述電極液位開關閉合。所述提液泵與所述控制中心電連接，且所述提液泵的進液端通過所述輸水管與所述取樣池連接，所述提液泵的出液端通過所述輸水管與所述採集裝置連接。
優選地，還包括過濾器，所述過濾器設於所述提液泵和所述採集裝置之間，並通過輸水管分別與所述提液泵和所述採集裝置連接。
優選地，所述預處理裝置包括：第一電機，與所述控制中心電連接；轉盤，與所述第一電機的轉軸傳動連接，所述轉盤內設有導流面，所述導流面的底端設有通孔，所述通孔通過輸水管與水池連通；若干個定量的分析皿，沿周向分布於所述轉盤的上端，所述分析皿與採樣裝置之間設有輸水管。
優選地，所述轉盤上設有若干個凹槽，各所述凹槽的底面均與水平面平行，各所述分析皿分別一一對應地、可拆卸地位於各所述凹槽內。
優選地，各所述凹槽內均設有與所述分析皿相適配的卡位部件。
優選地，所述檢測裝置，包括第二電機、傳送帶、殼體和設於所述殼體內的機械手、若干個檢測元件及控制器。所述殼體設有入口，所述傳送帶穿過所述入口，並沿所述殼體的外側向所述殼體的內側設置，所述傳送帶與所述第二電機傳動連接；所述傳送帶上放置有分析皿，所述分析皿可沿所述傳送帶由所述殼體的外側移動至所述殼體的內側。各所述檢測元件分別設於所述傳送帶的兩側。所述控制器分別與所述第二電機、所述控制中心信號連接，根據檢測指令驅動所述第二電機帶動所述傳送帶將所述分析皿移動至所述殼體內；所述控制器與機械手、各所述檢測元件和所述控制中心信號連接，根據檢測指令驅動所述機械手抓取所述分析皿並放入所述檢測元件內，並將所述檢測元件的檢測結果發送至所述控制中心。
優選地，還包括設於所述殼體外側壁的控制面板，所述控制面板與所述控制器信號連接。
優選地，所述殼體的外側壁還設有顯示屏，所述顯示屏分別與所述控制器和所述控制面板信號連接。
優選地，所述檢測單元包括PH檢測單元、溫度監測器、溶解氧檢測單元、重金屬檢測單元、硫化物檢測單元、氨氮檢測單元、總磷檢測單元、餘氯檢測單元、COD指標分析儀、光譜分析儀。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
圖1是本發明實施例1的水質在線監測系統的結構框圖；
圖2是本發明實施例2的具有冷卻功能的水質在線監測系統的結構示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
實施例1
圖1是本發明實施例的水質在線監測系統的結構框圖。圖中，各個附圖標記表示的含義如下：100、取樣裝置；200、預處理裝置；300、檢測裝置；400、控制中心；500、信號傳輸裝置；600、監控中心。
如圖1所示，本發明所提供的水質在線監測系統，包括取樣裝置100、預處理裝置200、檢測裝置300、控制中心400、信號傳輸裝置500和監控中心600。其中，取樣裝置100的輸出端與預處理裝置200的輸入端連接，預處理裝置200的輸出端與檢測裝置300的輸入端連接；控制中心400與取樣裝置100信號連接，根據控制指令向取樣裝置100發送取樣指令；控制中心400與預處理裝置200信號連接，根據控制指令向預處理裝置200發送分樣指令；控制中心400與檢測裝置300信號連接，根據控制指令向檢測裝置300發送檢測指令,並接收檢測結果；控制中心400通過信號傳輸裝置500與監控中心600信號連接，向監控中心600發送檢測結果並接收控制指令。
取樣裝置100、預處理裝置200、檢測裝置300依次連接，並分別與控制中心400信號連接，取樣裝置100可自動取樣，也可根據控制中心400所發送的取樣指令對待檢測的汙水取樣；預處理裝置200可自動進行分樣，也可根據控制中心400所發送的分樣指令將取樣裝置100所取的汙水進行分樣預處理；然後檢測裝置300根據控制中心400所發送的檢測指令對預處理裝置200所分的汙水樣品進行相應的檢測，並將檢測結果以信號形式發送給控制中心400，控制中心400通過信號傳輸裝置500將該檢測結果以信號的形式發送給監控中心600，監測中心6將對檢測結果進行分析、比對、記錄，實現全自動監控功能。同時，監控中心600可根據需要通過信號傳輸裝置500向控制中心400發送控制指令，控制中心400將根據該控制指令向取樣裝置100發送取樣指令、向預處理裝置200發送分樣指令、向檢測裝置300發送檢測指令，取樣裝置100、預處理裝置200、檢測裝置300分別根據指令進行工作，最後檢測裝置300將檢測結果發送給控制中心400，控制中心400再將該檢測結果通過信號傳輸裝置500發送給監控中心600，即在可實現實時監控的同時，可及時反饋檢測結果。
在本實施例中，取樣裝置100包括：提液泵、採集裝置、電極液位開關和輸水管。其中，電極液位開關設於取樣池內，當取樣池內的液位達到預設高度時，電極液位開關閉合。提液泵與控制中心電連接，且提液泵的進液端通過輸水管與取樣池連接，提液泵的出液端通過輸水管與採集裝置連接。
當取樣池內的汙水達到預設的高度時，電極液位開關閉合，提液泵進行提液工作，提液泵通過輸水管連接於取樣池和採集裝置之間，當提液泵提取汙水時，可將取樣池中的汙水提至採集裝置內，即可自動完成取樣工作。同樣的，當取樣池內的汙水達到下一預設高度時，電極液位開關再次閉合，提液泵再次工作，再次完成取樣。當然，該取樣裝置100也可根據控制中心400所發送的取樣指令觸發進行實時取樣，該取樣裝置100結構簡單、可自動取樣、效率高。
從取樣池中所取出的汙水可能由於某種物質導致其有顏色，因此如果需要對汙水的BOD等指標進行檢查時，顏色可對其造成幹擾，因此需要將該汙水進行過濾，在本實施例中的取樣裝置100還可設有過濾器，該濾器設於提液泵和採集裝置之間，並通過輸水管分別與提液泵和採集裝置連接，即在汙水進入採集裝置之前先進行過濾，可有效避免其它雜質對BOD等指標分析的影響。
在本實施例中，預處理裝置200包括：第一電機，與控制中心400電連接；轉盤，與第一電機的轉軸傳動連接，轉盤內設有導流面，導流面的底端設有通孔，通孔通過輸水管與水池連通；若干個定量的分析皿，沿周向分布於轉盤的上端，分析皿與採樣裝置之間設有輸水管。
採樣裝置中的汙水隨著輸水管進入分析皿中，第一電機帶動轉盤進行轉動，直至各定量的分析皿中均裝滿汙水，多餘的汙水將隨著轉盤內的導流面從通孔排出，該汙水將通過輸水管流入水池中。第一電機可帶動轉盤進連續旋轉，直至各分析皿中的水滿為止，或者第一電機帶動轉盤進行間斷性的旋轉，即第一個分析皿旋轉至輸水管下方後停止，當水滿後旋轉至第二個分析皿至輸水管下方停止，直到所有的分析皿均水滿。當然，由於各分析皿為規格相同的定量分析皿，因此，當裝滿水後，各分析皿中的水量相同。依照此種方式可將採集裝置中的汙水分別引入各分析皿中，該取樣過程可自動進行，當然也可以根據控制中心400所發送分樣指令進行，可完成全自動定量分樣工作，省時省力，效率高，機械化操作，不會發生誤差。
為了使各分析皿在裝滿水後保證各分析皿中的水量相同，將各定量的分析皿所在的位置處均設有凹槽，各凹槽的底面與水平面平行，各分析皿分別一一對應地、可拆卸地位於各凹槽內，各規格形同的分析皿位於該凹槽內，當裝滿水後，可保證各分析皿中的水量相同。同時，為避免在電機1轉動時，可能導致分析皿在轉盤上的位置發生竄動，因此，在凹槽內還設有與分析皿相適配的卡位部件，以限定分析皿在凹槽中的位置。
在本實施例中，檢測裝置300，包括第二電機、傳送帶、殼體和設於殼體內的機械手、若干個檢測元件及控制器。殼體設有入口，傳送帶穿過入口，並沿殼體的外側向殼體的內側設置，傳送帶與第二電機傳動連接；傳送帶上放置有分析皿，分析皿可沿傳送帶由殼體的外側移動至殼體的內側。各檢測元件分別設於傳送帶的兩側。控制器分別與第二電機、控制中心400信號連接，根據檢測指令驅動第二電機帶動傳送帶將分析皿移動至殼體內；控制器與機械手、各檢測元件和控制中心信號連接，根據檢測指令驅動機械手抓取分析皿並放入檢測元件內，並將檢測元件的檢測結果發送至控制中心。
將汙水進行分樣至各分析皿中後，將分析皿放置在位於殼體外側的傳送帶上，通過控制器驅動電機，帶動該傳送帶以將分析皿通過殼體的入口進入殼體內側，然後根據所要對該汙水樣品所做的分析，控制器控制機械手抓取分析皿至相應的檢測單元內進行檢測。該水質檢測裝置300內設有多個檢測單元，可同時將多個分析皿放置於傳送帶上，機械手分別將各分析皿一一對應的抓取至相應的檢測單元內，各檢測單元同時檢測，該水質檢測裝置功能齊全，控制中心400可通過控制器控制機械手抓取分析皿至相應的檢測單元內進行檢測，操作方便，同時，可有效提高檢測效率。另外，控制器可將檢測單元的檢測結果以信號形式發送至控制中心400，控制中心400再將該檢測結果通過信號傳輸裝置500以信號的形式傳遞給監控中心600，以供查看、記錄，便於信息的傳輸及查看。
該水質檢測單元可直接通過控制中心400通過控制器對其進行控制，但考慮到為便於使用，將水質檢測單元還設有設於殼體外側壁的控制面板，該控制面板與控制器信號連接，通過該控制面板可對水質檢測單元進行啟動、停止等控制，同時也可選擇所要進行的檢測類型等。同時，為便於觀察操作，在殼體的外側壁還設有顯示屏，顯示屏分別與控制器和控制面板信號連接，通過該顯示屏可觀察到所選擇的檢測項目以及當前的檢測進度等。
本實施例的水質檢測單元設有多個檢測單元，功能齊全，具體的，檢測單元包括PH檢測單元、溫度監測器、溶解氧檢測單元、重金屬檢測單元、硫化物檢測單元、氨氮檢測單元、總磷檢測單元、餘氯檢測單元、COD指標分析儀、光譜分析儀等，可以包括其中的一種或者幾種，當然檢測單元也不局限於此範圍。
實施例2
圖2是本發明實施例2的具有冷卻功能的水質在線監測系統的結構示意圖。圖中，各個附圖標記表示的含義如下：1、殼體；2、PCB板；11、冷卻風扇；12、過濾裝置；13、冷卻管路；14、滑動軸；15、閥板；16、出氣口；17、線圈；19、彈簧支架；20、排風口；21、線圈安裝體；22、電子元件；23、彈簧。
由於控制中心位於該系統的重要位置，其需要向取樣裝置、預處理裝置及檢測設備發送相應的控制指令，同時還需要通過信號傳輸裝置向監控中心發送檢測結果並接收控制指令，考慮到該控制中心在工作量較大、運行時間過長時容易發熱，可能導致運行緩慢出現延遲或者中斷的現象，因此，該控制中心還具有冷卻功能。
控制中心包括殼體和PCB板，PCB板的第一面安裝有電子元件，第二面的上方設置有冷卻管路，該冷卻管路與冷卻用氣體發生裝置連通，電動閥門設置在冷卻管路上，電動閥門的開口朝向電子元件並使得噴出的冷卻氣流正對電子元件；電動閥門的開口處還設有垂直於冷卻氣流的閥板，閥板一端抵靠在彈簧上，另一端連接在電動閥門的開口上；彈簧套設在滑動軸上，滑動軸一端與閥板固定連接，另一端固定在彈簧支架上，該彈簧支架與冷卻管路固定連接；閥板還固定連接有線圈安裝體，該線圈安裝體上設置有線圈，該線圈位於磁場中並串聯於PCB板的電路迴路中；當電路迴路中的線圈不通電時，彈簧擠壓閥板使得該電動閥門的開口為常閉狀態，當電路迴路中的線圈通電時，帶電線圈在洛侖茲力的作用下推動閥板擠壓彈簧，使得電動閥門的開口被打開，冷卻氣流噴出；當電路迴路的功率越大時，線圈中的電流越大，線圈受到的洛侖茲力也越大，從而增加閥板對彈簧的擠壓幅度，提高開口出風量。
具體的，如圖1所示，控制中心包括殼體1和PCB板2，PCB板2的第一面上安裝有電子元件22，PCB板上設有用於電連接電子元件22的電子線路，電子線路上串聯有電動閥門的線圈17，線圈17套設在與閥板15固定連接的線圈安裝體21上，當線圈17發生移動時，線圈安裝體21也會帶動閥板15發生移動，線圈17設置在磁場中，磁場的方向在圖中由表示，磁場可以由U形磁鐵產生，磁場用於控制閥芯運動以改變電動閥門的開口大小，磁場中的磁感線垂直於線圈軸向，電動閥門的開口處設置有與閥板15連接的彈簧23，彈簧23套設在滑動軸14上，滑動軸14也與閥板15固定連接，彈簧23的另一端抵在固定安裝在冷卻管路13上的彈簧支架19上，彈簧23用於推動閥板15以關閉電動閥門的開口，電動閥門設置在冷卻管路13上，電動閥門的出氣口16設置方向為使得由開口噴出的氣流朝向電子元件22噴出，冷卻管路13位於PCB板2的第二面一側，第二面為第一面的反面，冷卻管路13與冷卻用氣體輸入裝置或冷卻用氣體發生裝置連通。
其中冷卻管路13的進氣採用從殼體外進氣的方式，具體說來，由冷卻用氣體進氣裝置進氣，經過過濾裝置12，再有冷卻風扇11吹入到冷卻管路13中。
當採用從外界引入的冷卻用氣體或冷卻用氣體發生裝置所產生的氣體，通過管路導入到發熱的電子元件22旁，可以利用溫度更低的、並沒有被其他的電子元件22加熱過的冷卻用氣體來對這些電子元件22進行冷卻，冷卻效果更好，冷卻速度更快，以利於實現將電子元件22的溫度維持在更低的水平上。而且，通過將線圈17串聯到電路板用以連接電子元件22的線路中，當電子元件22越需要散熱，而其所產生的所有熱功率，均來源於電功率，而電功率越大，其電流也就越大，所以線圈17可以產生更大的作用力，帶動線圈安裝體21和閥板15向圖中的右側移動，以對抗彈簧23所產生的彈力。當能夠產生更大的彈力時，其彈性形變越大，使得電動閥門的開口越大，其所能通過的冷卻用氣體的流量也就越大，冷卻能力越強。從而實現了對於不同工作溫度的電子元件22的不同冷卻效果，或對於同一電子元件22，在不同溫度時的不同冷卻效果，從而提高了冷卻用氣體輸入裝置或冷卻用氣體發生裝置在導入相同數量冷卻用氣體時的工作效率，提高了冷卻能力。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「上」、「內」、「外」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」、「第三」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。