一種手持式水質分析儀的製作方法

2023-10-23 16:39:47 1

專利名稱：一種手持式水質分析儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水質分析儀，尤其涉及一種多參數手持式水質分析儀，屬於水質分析領域，適用於野外各種環境的水質測試需求，也可適用於突發事件的快速水質檢測，以及實驗室內常規水質參數的檢測應用。
背景技術：
目前，越來越多的人已經意識到，水源與人們的生活健康密切相關，對人類的生存環境至關重要，擁有純淨的水資源，就和擁有新鮮的空氣一樣，與人類健康息息相關。因此， 如何方便而又準確地針對各種水源進行多參數水質分析是一個非常迫切而重要的需求。現有技術中，雖然已經提出了很多類型的水質分析儀，但究其適用範圍大多都不針對移動可攜式。而極少數可以用於移動可攜式的水質分析儀，體積龐大，測試周期長，需人工幹預較多，維護不便。同時，大多數用於分析水質的各種水質分析儀都具有一個通病 就是功能比較單一，只能完成對若干水質參數中的其中一種進行分析；如果同時面對分析多種參數，例如PH值，濁度，電導率等分析需求時，就無能為力了。因此，無論從操作維護上，或是成本上，還是從功能等方面考慮，針對當前用於分析各種水源參數的水質分析儀都有待提出更進一步的創新。

發明內容
本發明的目的是提供一種手持式水質分析儀，可實現針對各種水質進行自動準確地多參數水質檢測和分析，節能環保，並且易操作、易維護，以解決現有水質分析儀就功能單一，體積龐大，測量周期長等問題。為實現上述目的，本發明的技術方案是提供一種手持式水質分析儀，其包含主控單元、第一傳感器單元、第二傳感器單元、數據存儲單元、人機互動界面單元和電源處理單元；其中，所述主控單元包含CPU處理系統單元，與所述CPU處理系統單元通過電路連接的第一傳感器控制與接口單元、第二傳感器控制與接口單元、數據存儲接口單元、人機互動界面轉換接口單元和DC/DC轉換單元；所述第一傳感器單元與所述第一傳感器控制與接口單元通過電路連接；所述第二傳感器單元與所述第二傳感器控制與接口單元通過電路連接； 所述數據存儲單元與所述數據存儲接口單元通過電路連接；所述人機互動界面單元與所述人機互動界面轉換接口單元通過電路連接；所述電源處理單元分別與所述DC/DC轉換單元、第一傳感器控制與接口單元和第二傳感器控制與接口單元通過電路連接。所述第一傳感器單元包含若干具有RS485接口要求的水質分析傳感器，具體包括濁度值分析傳感器、藍藻值分析傳感器、水中油值分析傳感器和葉綠素值分析傳感器，分別對被測水質的不同參數進行採集測量。所述第一傳感器控制與接口單元包含與所述CPU處理系統單元通過電路連接的第一傳感器接口單元，該第一傳感器接口單元具有一路標準RS485接口，與所述第一傳感器單元中各種均具有RS485接口要求的水質分析傳感器之間通過電路連接；所述第一傳感器單元中的各種水質分析傳感器將採集到的被測水質的各種不同參數數據，通過所述第一傳感器接口單元而傳輸至CPU處理系統單元進行處理。所述第一傳感器控制與接口單元還包含分別與所述CPU處理系統單元以及第一傳感器單元通過電路連接的第一傳感器供電控制單元，該第一傳感器供電控制單元由通用的P型MOSFET電路組成電源開關，其由所述CPU處理系統單元控制P型MOSFET電路的開啟和關閉，從而控制所述第一傳感器單元中的各種具有RS485接口要求的水質分析傳感器的供電電源的供給。所述第二傳感器單元包含若干具有RS232接口要求的水質分析傳感器，具體包括 PH值分析傳感器、溶解氧值分析傳感器、溫度值分析傳感器和電導率值分析傳感器，分別對被測水質的不同參數進行採集測量。所述第二傳感器控制與接口單元包含與所述CPU處理系統單元通過電路連接的第二傳感器接口單元，該第二傳感器接口單元具有一路標準RS232接口，與所述第二傳感器單元中各種均具有RS232接口要求的水質分析傳感器之間通過電路連接；所述第二傳感器單元中的各種水質分析傳感器將採集到的被測水質的各種不同參數數據，通過所述第二傳感器接口單元而傳輸至CPU處理系統單元進行處理。所述第二傳感器控制與接口單元還包含分別與所述CPU處理系統單元以及第二傳感器單元通過電路連接的第二傳感器供電控制單元，該第二傳感器供電控制單元由通用的P型MOSFET電路組成電源開關，其由所述CPU處理系統單元控制P型MOSFET電路的開啟和關閉，從而控制所述第二傳感器單元中的各種具有RS232接口要求的水質分析傳感器的供電電源的供給。所述數據存儲單元包含Flash存儲器、USB存儲設備和SD存儲設備，存儲所述手持式水質分析儀的工作日誌，以及存儲採集到的水質分析的各種參數數據。所述數據存儲接口單元包含Flash接口單元、USB接口單元和SD接口單元。所述Flash接口單元分別連接Flash存儲器和CPU處理系統單元；由CPU處理系統單元控制所述Flash接口單元，對Flash存儲器進行數據存儲。所述USB接口單元分別連接USB存儲設備和CPU處理系統單元；由CPU處理系統單元控制所述USB接口單元，對USB存儲設備進行數據存儲。所述SD接口單元分別連接SD存儲設備和CPU處理系統單元；由CPU處理系統單元控制所述SD接口單元，對SD存儲設備進行數據存儲。所述人機互動界面轉換接口單元由CPU處理系統單元控制，對由各個水質分析傳感器所採集到的水質參數進行信號轉換並在所述人機互動界面單元上顯示，或者將在所述人機互動界面單元上輸入的外部指令進行信號轉換後傳輸至CPU處理系統單元。所述電源處理單元包含通過電路連接的AC/DC轉換單元和LI電池組單元；所述 AC/DC轉換單元外接交流市電；所述LI電池組單元分別與主控單元中的DC/DC轉換單元、 第一傳感器控制與接口單元和第二傳感器控制與接口單元通過電路連接。所述AC/DC轉換單元包含依次連接的整流電路、濾波電路和穩壓電路；該橋式整流電路的輸入端與交流市電連接，分別對輸入的交流電進行整流、濾波和穩壓後轉換輸出直流電源，向LI電池組單元充電。所述的LI電池組單元包含若干LI電池，以及用於保證LI電池正常使用的LI電池組保護板；所述LI電池組單元通過第一傳感器控制與接口單元和第二傳感器控制與接口單元直接向第一傳感器單元和第二傳感器單元提供穩定的直流電源。所述DC/DC轉換單元對LI電池組單元的輸出電源進行調節轉換後，向CPU處理系統單元提供其正常工作所需的直流電壓值。進一步，所述的主控單元中還包含電池電量智能偵測單元，其分別與所述LI電池組單元和CPU處理系統單元通過電路連接；該電池電量智能偵測單元實時偵測LI電池組單元的剩餘電量，並經由CPU處理系統單元傳輸至人機互動界面單元上顯示。本發明所提供的手持式水質分析儀，其電源處理單元用於將市電轉換成CPU處理系統單元、以及傳感器單元所需的穩定可靠的直流電源。該CPU處理系統單元分別與電源處理單元、傳感器單元及數據存儲單元連接，其通過控制傳感器供電控制單元，來控制對水質分析傳感器的電源供給，使其進行傳感器測量數據的採集。隨後，CPU處理系統單元接收並處理來自傳感器單元的測量數據，通過人機互動界面顯示出測量參數，並將測量數據通過數據存儲接口單元儲存在數據存儲單元內。本發明所述的手持式水質分析儀，與現有水質分析儀相比，具有以下優點和有益效果。1、本發明產品體積較小，整體結構防水耐腐蝕，應用廣泛，尤其適用於野外水質參數的測量和分析。2、本發明採用機身、傳感器探頭和連接線纜三部分可分離設計，攜帶、安裝方便； 同時配套的連接電纜根據用戶需求可選，可配1米/4米/10米/20米/30米的電纜以滿足不同應用需要；並且傳感器探頭部分均可在野外自行更換，無需工具，操作簡單。3、本發明能夠同時實現多種水質參數的水質參數測量和分析，具體包括PH值、溫度值、濁度值、藍藻、葉綠素、水中油、電導率和溶解氧等參數；而且本發明提供2路標準化接口，包括一路標準RS232接口和一路標準RS485接口，方便後續擴展其他模擬信號接入， 同時能夠和多種類型接口的水質分析傳感器進行連接。4、本發明能實現定時自動採樣分析，並且在不工作時能自動關閉傳感器電源，使本發明進入低功耗模式，延長鋰電池的使用時間，達到節能環保的目的。5、本發明能夠實現針對不同水質進行準確方便地多參數水質分析的目的，從而進一步地實現了水質分析的自動化過程，無需人工幹預，大大提高了水質分析的效率。6、本發明採用智能化人機互動，配備帶觸摸的IXD液晶顯示屏和軟鍵盤輸入，其液晶顯示屏背光亮度手動可調，因此根據需要便於在各種光線環境下操作。7、本發明中的傳感器接頭具有良好的插拔受力和良好的接插接觸性能，同時具備防水、防腐、快速插拔的功能，使得連接可靠穩固。8、本發明成本較低，且操作簡單，易於維護。


圖1為本發明中的手持式水質分析儀的結構框圖； 圖2為本發明中的手持式水質分析儀的工作流程圖。
具體實施方式
以下結合圖1和圖2，詳細說明本發明的一個優選的實施例。如圖1所示，本發明所提供的手持式水質分析儀包含主控單元1、第一傳感器單元 33、第二傳感器單元43、數據存儲單元7、人機互動界面單元9和電源處理單元8。其中，所述主控單元1包含CPU處理系統單元2，與所述CPU處理系統單元2通過電路連接的第一傳感器控制與接口單元3、第二傳感器控制與接口單元4、數據存儲接口單元5、人機互動界面轉換接口單元6和DC/DC (直流/直流)轉換單元83。所述第一傳感器單元33與所述第一傳感器控制與接口單元3通過電路連接；所述第二傳感器單元43與所述第二傳感器控制與接口單元4通過電路連接；所述數據存儲單元7與所述數據存儲接口單元5通過電路連接； 所述人機互動界面單元9與所述人機互動界面轉換接口單元6通過電路連接；所述電源處理單元8分別與所述DC/DC轉換單元83、第一傳感器控制與接口單元3和第二傳感器控制與接口單元4通過電路連接。本實施例中，所述的CPU處理系統單元2具體採用ATMEL公司的型號為 AT91SAM9263-CU的工業級晶片。所述第一傳感器單元33包含若干具有RS485接口要求的水質分析傳感器，具體包括濁度值分析傳感器、藍藻值分析傳感器、水中油值分析傳感器和葉綠素值分析傳感器等等，該些傳感器分別用於對被測水質的不同參數進行採集測量。各種不同類型的水質分析傳感器的使用數目可以根據實際檢測需要適當增加或刪減。所述第一傳感器控制與接口單元3包含與所述CPU處理系統單元2通過電路連接的第一傳感器接口單元32，該第一傳感器接口單元32具有一路標準RS485接口，與所述第一傳感器單元33中各種均具有RS485接口要求的水質分析傳感器之間通過電路連接；所述第一傳感器接口單元32具備傳感器自動識別技術，可根據與其連接的各種不同水質分析傳感器，自動識別被接入的傳感器類型；所述第一傳感器單元33中的各種水質分析傳感器將採集到的被測水質的各種不同參數數據，通過所述第一傳感器接口單元32而傳輸至CPU 處理系統單元2進行處理，實現數據通信。所述第一傳感器控制與接口單元3還包含分別與所述CPU處理系統單元2以及第一傳感器單元33通過電路連接的第一傳感器供電控制單元31，該第一傳感器供電控制單元31由通用的P型MOSFET電路組成電源開關，其由所述CPU處理系統單元2控制P型 MOSFET電路的開啟和關閉，從而控制所述第一傳感器單元33中的各種具有RS485接口要求的水質分析傳感器的供電電源的供給。具體地，即僅當CPU處理系統單元2識別到第一傳感器單元33中有若干水質分析傳感器接入時，由CPU處理系統單元2向所述第一傳感器供電控制單元31發出控制信號，控制所述第一傳感器供電控制單元31的P型MOSFET電路的開啟，從而向所述第一傳感器單元33中的各種水質分析傳感器開始供電，使該些水質分析傳感器開始檢測工作；而當水質檢測完畢，由CPU處理系統單元2識別到關機信號時，其向所述第一傳感器供電控制單元31發出控制信號，控制所述第一傳感器供電控制單元31的P 型MOSFET電路的關閉，從而斷開所述第一傳感器單元33中的各種水質分析傳感器的電源供給，有效實現最大限度的節能。 所述第二傳感器單元43包含若干具有RS232接口要求的水質分析傳感器，具體包括PH值分析傳感器、溶解氧值分析傳感器、溫度值分析傳感器和電導率值分析傳感器等等，該些傳感器分別用於對被測水質的不同參數進行採集測量。各種不同類型的水質分析傳感器的使用數目可以根據實際檢測需要適當增加或刪減。所述第二傳感器控制與接口單元4包含與所述CPU處理系統單元2通過電路連接的第二傳感器接口單元42，該第二傳感器接口單元42具有一路標準RS232接口，與所述第二傳感器單元43中各種均具有RS232接口要求的水質分析傳感器之間通過電路連接；所述第二傳感器接口單元42具備傳感器自動識別技術，可根據與其連接的各種不同水質分析傳感器，自動識別被接入的傳感器類型；所述第二傳感器單元43中的各種水質分析傳感器將採集到的被測水質的各種不同參數數據，通過所述第二傳感器接口單元42而傳輸至CPU 處理系統單元2進行處理，實現數據通信。所述第二傳感器控制與接口單元4還包含分別與所述CPU處理系統單元2以及第二傳感器單元43通過電路連接的第二傳感器供電控制單元41，該第二傳感器供電控制單元41由通用的P型MOSFET電路組成電源開關，其由所述CPU處理系統單元2控制P型 MOSFET電路的開啟和關閉，從而控制所述第二傳感器單元43中的各種具有RS232接口要求的水質分析傳感器的供電電源的供給。具體地，即僅當CPU處理系統單元2識別到第二傳感器單元43中有若干水質分析傳感器接入時，由CPU處理系統單元2向所述第二傳感器供電控制單元41發出控制信號，控制所述第二傳感器供電控制單元41的P型MOSFET電路的開啟，從而向所述第二傳感器單元43中的各種水質分析傳感器開始供電，使該些水質分析傳感器開始檢測工作；而當水質檢測完畢，由CPU處理系統單元2識別到關機信號時，其向所述第二傳感器供電控制單元41發出控制信號，控制所述第二傳感器供電控制單元41的P 型MOSFET電路的關閉，從而斷開所述第二傳感器單元43中的各種水質分析傳感器的電源供給，有效實現最大限度的節能。所述數據存儲單元7包含Flash (快閃記憶體)存儲器(圖中未示)、USB存儲設備71和SD (Secure Digital Memory Card，安全數碼卡)存儲設備72等等；分別可用於存儲所述手持式水質分析儀的工作日誌，以及存儲採集到的水質分析的各種參數數據。所述數據存儲接口單元5包含Flash接口單元(圖中未示)、USB接口單元51和SD 接口單元52。其中，所述Flash接口單元分別連接Flash存儲器和CPU處理系統單元2 ；由CPU 處理系統單元2控制所述Flash接口單元，對Flash存儲器進行數據讀寫操作，可將手持式水質分析儀的工作日誌，或者由各個水質分析傳感器所採集到的水質參數通過該Flash接口單元存儲至所述Flash存儲器內。如同上述，所述USB接口單元51分別連接USB存儲設備71和CPU處理系統單元 2 ；由CPU處理系統單元2控制所述USB接口單元51，對USB存儲設備71進行數據讀寫操作，可將手持式水質分析儀的工作日誌，或者由各個水質分析傳感器所採集到的水質參數通過該USB接口單元51存儲至所述USB存儲設備71內。所述SD接口單元52分別連接SD存儲設備72和CPU處理系統單元2 ；由CPU處理系統單元2控制所述SD接口單元52，對SD存儲設備72進行數據讀寫操作，可將手持式水質分析儀的工作日誌，或者由各個水質分析傳感器所採集到的水質參數通過該SD接口單元52存儲至所述SD存儲設備72內。所述人機互動界面轉換接口單元6分別與所述人機互動界面單元9和CPU處理系統單元2通過電路連接；由CPU處理系統單元2通過控制人機互動界面轉換接口單元6，對由各個水質分析傳感器所採集到的水質參數進行信號轉換並在所述人機互動界面單元9 上顯示，或者將在所述人機互動界面單元9上輸入的外部指令進行信號轉換後傳輸至CPU 處理系統單元2。本實施例中，所述人機互動界面單元9為帶觸摸的LCD液晶顯示屏，同時具備軟鍵盤輸入，其背光亮度手動可調，可根據需要便於在各種光線環境下操作。所述電源處理單元8包含通過電路連接的AC/DC (交流/直流)轉換單元81和鋰電池組(Li電池組)單元82 ；所述AC/DC轉換單元81外接220V交流市電；所述LI電池組單元82分別與主控單元1中的DC/DC轉換單元83、第一傳感器控制與接口單元3和第二傳感器控制與接口單元4通過電路連接。本實施例中，所述AC/DC轉換單元81包含由4個半導體二極體構成橋式整流電路、由電容構成的濾波電路和穩壓電路；該橋式整流電路的輸入端與市電連接，220V交流電經過整流後，輸出半波信號，再經過濾波電路得到平滑電流，最後通過穩壓電路，確保得到較高的穩壓電源輸出；該AC/DC轉換單元81用於將220V交流電源轉換成直流電源，同時對LI電池組單元82進行充電。所述的LI電池組單元82通過第一傳感器控制與接口單元3和第二傳感器控制與接口單元4直接向第一傳感器單元33和第二傳感器單元43提供穩定的直流電源，用於控制各類水質分析傳感器的電源供給。本實施例中，所述的LI電池組單元82由6塊容量大、 耐高溫、放電穩定、綠色環保的磷酸鐵鋰材料LI電池，採用二串再三並的組合方式構成；同時該LI電池組單元82內還具有一 LI電池組保護板，其對LI電池組單元82具有過充保護功能、過放保護功能、短路保護功能、過流保護功能、過溫保護功能和均衡保護功能，更好的保證了 LI電池組單元82的正常使用，延長使用壽命。所述DC/DC轉換單元83根據CPU處理系統單元2的供電要求，對LI電池組單元 82的輸出電源進行調節轉換，並向CPU處理系統單元2提供其正常工作所需的直流電壓值。進一步，所述的主控單元1中還包含電池電量智能偵測單元84，其分別與所述LI 電池組單元82和CPU處理系統單元2通過電路連接；該電池電量智能偵測單元84實時偵測LI電池組單元82的剩餘電量，並經由CPU處理系統單元2傳輸至人機互動界面單元9 上顯示，從而可實時提醒使用者該手持式水質分析儀當前是否需要充電，即通過將所述AC/ DC轉換單元81外接市電來對LI電池組單元82進行充電。本實施例中，所述的電池電量智能偵測單元84採用型號為CN1185的低功耗四通道電壓偵測晶片。如圖2所示，以下詳細說明本發明所提供的手持式水質分析儀的工作過程。步驟1、裝配連接傳感器首先根據被測水質所需檢測的參數要求，選擇相應的傳感器電纜，其一端和手持式水質分析儀的傳感器接口進行連接，另一端連接相應的傳感器探頭，確保接觸良好。步驟2、開機上電當外部傳感器確定充分連接好後，手持式水質分析儀開機，並對整個分析儀進行供電。步驟3、系統配置當整個手持式水質分析儀供電後，CPU處理系統單元2首先進行系統基本配置，包括基本的啟動配置、系統配置、以及每個傳感器電極的自動識別、外接數據存儲單元的各個存儲設備的識別、預先設定對應傳感器進行測量的時間間隔周期、設定在每個測量周期內的測量次數。 步驟4、傳感器供電當系統配置完成後，CPU處理系統單元2識別到外部有傳感器接入，同時識別出所接入的傳感器電極，此時CPU處理系統單元2通過控制傳感器供電控制單元31和41的打開，使得LI電池組單元82可對外部傳感器進行供電，確保各個傳感器均可正常進行水質檢測工作。步驟5、參數測量當所有傳感器均上電正常工作後，將自動對被測水質參數進行實時測量。步驟6、數據處理主控單元1中的CPU處理系統單元2，根據識別出的傳感器種類，發送相應的控制和通信指令，讀取每個傳感器的測量數據，同時根據預設的傳感器測量周期內的測量次數，採用溫度補償算法，對其進行相應的算法處理，最終得出準確的測量數據結果。步驟7、數據顯示和存儲當CPU處理系統單元2經過一系列數據處理後，將得出的準確測量數據通過人機互動界面，以簡潔明了的顯示方式顯示出測量參數數據；並同時將這些測量數據存儲至數據存儲單元的相應存儲設備中。步驟8、判斷是否測量完畢判斷對水質參數的測量是否結束，當確定測量沒有結束時，返回到步驟5，開始下一輪數據測量；當確定測量已經結束時，將執行步驟9。步驟9、傳感器斷電當CPU處理系統單元2檢測到關機信號時，確定測量已經結束，其通過控制傳感器供電控制單元31和41的關閉，斷開LI電池組單元82對外部傳感器的電源供給。步驟10、測量結束並關機CPU處理系統單元2通過控制傳感器供電控制單元31 和41關閉外接傳感器的電源供給後，對系統進行最後的數據存儲和配置後，執行主機關機指令，關閉整個手持式水質分析儀的電源供給。本發明所述的手持式水質分析儀，與現有水質分析儀相比，具有以下優點和有益效果。1、本發明產品體積較小，整體結構防水耐腐蝕，應用廣泛，尤其適用於野外水質參數的測量和分析。2、本發明採用機身、傳感器探頭和連接線纜三部分可分離設計，攜帶、安裝方便； 同時配套的連接電纜根據用戶需求可選，可配1米/4米/10米/20米/30米的電纜以滿足不同應用需要；並且傳感器探頭部分均可在野外自行更換，無需工具，操作簡單。3、本發明能夠同時實現多種水質參數的水質參數測量和分析，具體包括PH值、溫度值、濁度值、藍藻、葉綠素、水中油、電導率和溶解氧等參數；而且本發明提供2路標準化接口，包括一路標準RS232接口和一路標準RS485接口，方便後續擴展其他模擬信號接入， 同時能夠和多種類型接口的水質分析傳感器進行連接。4、本發明能實現定時自動採樣分析，並且在不工作時能自動關閉傳感器電源，使本發明進入低功耗模式，延長鋰電池的使用時間，達到節能環保的目的。5、本發明能夠實現針對不同水質進行準確方便地多參數水質分析的目的，從而進一步地實現了水質分析的自動化過程，無需人工幹預，大大提高了水質分析的效率。6、本發明採用智能化人機互動，配備帶觸摸的LCD液晶顯示屏和軟鍵盤輸入，其液晶顯示屏背光亮度手動可調，因此根據需要便於在各種光線環境下操作。
7、本發明中的傳感器接頭具有良好的插拔受力和良好的接插接觸性能，同時具備防水、防腐、快速插拔的功能，使得連接可靠穩固。8、本發明成本較低，且操作簡單，易於維護。綜上所述，本發明所提供的低成本、高性能的手持式水質分析儀，可實現針對飲用水，河流，湖泊，汙水，工業用水，鍋爐用水，環境監控，農業，科教，以及研究系統等各種水質進行自動準確地多參數水質檢測和分析，節能環保，並且易操作，易維護，以解決現有水質分析儀功能單一，體積龐大，測量周期長等問題。儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種手持式水質分析儀，其特徵在於，包含主控單元(1)、第一傳感器單元(33)、第二傳感器單元(43)、數據存儲單元(7)、人機互動界面單元(9)和電源處理單元(8);其中，所述主控單元(1)包含CPU處理系統單元(2)，與所述CPU處理系統單元(2)通過電路連接的第一傳感器控制與接口單元(3)、第二傳感器控制與接口單元(4)、數據存儲接口單元(5 )、人機互動界面轉換接口單元(6 )和直流/直流轉換單元(83 )；所述第一傳感器單元(33)與所述第一傳感器控制與接口單元(3)通過電路連接；所述第二傳感器單元(43 )與所述第二傳感器控制與接口單元(4 )通過電路連接；所述數據存儲單元(7 )與所述數據存儲接口單元(5 )通過電路連接；所述人機互動界面單元(9 )與所述人機互動界面轉換接口單元(6 )通過電路連接；所述電源處理單元(8)分別與所述直流/直流轉換單元(83)、第一傳感器控制與接口單元(3)和第二傳感器控制與接口單元(4)通過電路連接。
2.如權利要求1所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述第一傳感器單元(33)包含若干具有RS485接口要求的水質分析傳感器，具體包括濁度值分析傳感器、藍藻值分析傳感器、水中油值分析傳感器和葉綠素值分析傳感器，分別對被測水質的不同參數進行採集測量。
3.如權利要求2所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述第一傳感器控制與接口單元(3)包含與所述CPU處理系統單元(2)通過電路連接的第一傳感器接口單元(32)，該第一傳感器接口單元(32 )具有一路標準RS485接口，與所述第一傳感器單元(33 )中各種均具有RS485接口要求的水質分析傳感器之間通過電路連接；所述第一傳感器單元(33)中的各種水質分析傳感器將採集到的被測水質的各種不同參數數據，通過所述第一傳感器接口單元(32)而傳輸至CPU處理系統單元(2)進行處理。
4.如權利要求3所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述第一傳感器控制與接口單元(3 )還包含分別與所述CPU處理系統單元(2 )以及第一傳感器單元(33 )通過電路連接的第一傳感器供電控制單元(31)；所述第一傳感器供電控制單元(31)由P型MOSFET電路組成電源開關，其由所述CPU 處理系統單元(2 )控制P型MOSFET電路的開啟和關閉，從而控制所述第一傳感器單元(33 ) 中的各種具有RS485接口要求的水質分析傳感器的供電電源的供給。
5.如權利要求1所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述第二傳感器單元(43)包含若干具有RS232接口要求的水質分析傳感器，具體包括PH值分析傳感器、溶解氧值分析傳感器、溫度值分析傳感器和電導率值分析傳感器，分別對被測水質的不同參數進行採集測量。
6.如權利要求5所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述第二傳感器控制與接口單元(4)包含與所述CPU處理系統單元(2)通過電路連接的第二傳感器接口單元(42)，該第二傳感器接口單元(42 )具有一路標準RS232接口，與所述第二傳感器單元(43 )中各種均具有RS232接口要求的水質分析傳感器之間通過電路連接；所述第二傳感器單元(43)中的各種水質分析傳感器將採集到的被測水質的各種不同參數數據，通過所述第二傳感器接口單元(42 )而傳輸至CPU處理系統單元(2 )進行處理。
7.如權利要求6所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述第二傳感器控制與接口單元(4 )還包含分別與所述CPU處理系統單元(2 )以及第二傳感器單元(43 )通過電路連接的第二傳感器供電控制單元(41)；所述第二傳感器供電控制單元(41)由P型MOSFET電路組成電源開關，其由所述CPU 處理系統單元(2)控制P型MOSFET電路的開啟和關閉，從而控制所述第二傳感器單元(43) 中的各種具有RS232接口要求的水質分析傳感器的供電電源的供給。
8.如權利要求1所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述數據存儲單元(7)包含快閃記憶體存儲器、USB存儲設備(71)和SD存儲設備(72)，存儲所述手持式水質分析儀的工作日誌，以及存儲採集到的水質分析的各種參數數據。
9.如權利要求8所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述數據存儲接口單元(5)包含快閃記憶體接口單元、USB接口單元(51)和SD接口單元(52)；所述快閃記憶體接口單元分別連接快閃記憶體存儲器和CPU處理系統單元(2);由CPU處理系統單元 (2)控制所述快閃記憶體接口單元，對快閃記憶體存儲器進行數據存儲；所述USB接口單元(51)分別連接USB存儲設備(71)和CPU處理系統單元(2)；由CPU 處理系統單元(2 )控制所述USB接口單元(51)，對USB存儲設備(71)進行數據存儲；所述SD接口單元(52 )分別連接SD存儲設備(72 )和CPU處理系統單元(2 )；由CPU處理系統單元(2 )控制所述SD接口單元(52 )，對SD存儲設備(72 )進行數據存儲。
10.如權利要求1所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述人機互動界面轉換接口單元(6)由CPU處理系統單元(2)控制，對由各個水質分析傳感器所採集到的水質參數進行信號轉換並在所述人機互動界面單元(9)上顯示，或者將在所述人機互動界面單元(9)上輸入的外部指令進行信號轉換後傳輸至CPU處理系統單元(2)。
11.如權利要求1所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述電源處理單元(8)包含通過電路連接的交流/直流轉換單元(81)和鋰電池組單元(82 )；所述交流/直流轉換單元(81)外接交流市電；所述鋰電池組單元(82)分別與主控單元(1)中的直流/直流轉換單元(83)、第一傳感器控制與接口單元(3)和第二傳感器控制與接口單元(4)通過電路連接。
12.如權利要求11所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述交流/直流轉換單元(81)包含依次連接的整流電路、濾波電路和穩壓電路；該橋式整流電路的輸入端與交流市電連接，分別對輸入的交流電進行整流、濾波和穩壓後轉換輸出直流電源，向鋰電池組單元(82)充電。
13.如權利要求12所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述的鋰電池組單元(82) 包含若干鋰電池，以及用於保證鋰電池正常使用的鋰電池組保護板；所述鋰電池組單元(82)通過第一傳感器控制與接口單元(3)和第二傳感器控制與接口單元(4)向第一傳感器單元(33)和第二傳感器單元(43)提供穩定的直流電源。
14.如權利要求13所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述直流/直流轉換單元 (83 )對鋰電池組單元(82 )的輸出電源進行調節轉換後，向CPU處理系統單元(2 )提供其正常工作所需的直流電壓值。
15.如權利要求11所述的手持式水質分析儀，其特徵在於，所述的主控單元(1)中還包含電池電量智能偵測單元(84)，其分別與所述鋰電池組單元(82)和CPU處理系統單元(2) 通過電路連接；所述電池電量智能偵測單元(84)實時偵測鋰電池組單元(82)的剩餘電量，並經由CPU處理系統單元(2)傳輸至人機互動界面單元(9)上顯示。
全文摘要
手持式水質分析儀，包含主控單元、第一/第二傳感器單元、數據存儲單元、人機互動界面單元和電源處理單元；主控單元包含CPU處理系統單元，與CPU處理系統單元連接的第一/第二傳感器控制與接口單元、數據存儲接口單元、人機互動界面轉換接口單元和DC/DC轉換單元；第一傳感器單元與第一傳感器控制與接口單元連接；第二傳感器單元與第二傳感器控制與接口單元連接；數據存儲單元與數據存儲接口單元連接；人機互動界面單元與人機互動界面轉換接口單元連接；電源處理單元分別與DC/DC轉換單元、第一/第二傳感器控制與接口單元連接。本發明實現對各種水質進行自動準確多參數檢測和分析，節能環保，易操作維護，解決現有技術功能單一，測量周期長等問題。
文檔編號G01N33/18GK102353756SQ20111019520
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者徐 明, 徐勝亮, 王勤華, 趙剛 申請人:上海衡偉信息技術有限公司