一种水质在线监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种水质在线监测装置，包括水样预处理系统、水样检测系统、控制系统和多个比色皿；所述水样预处理系统包括温控机构和试剂盘，所述温控机构用于控制所述比色皿内待测样品的温度，所述试剂盘内放有多种用于检测水样的试剂；所述的水样检测系统包括恒流源电路、LED光源、光电传感器和多电化学传感器集成探头；所述恒流源电路分别与LED光源和多电化学传感器集成探头连接；LED光源和光电传感器分别位于所述比色皿相平行的两个侧面上，所述恒流源电路由所述控制系统控制其开闭；所述多电化学传感器集成探头插入其中一个所述比色皿内；还涉及一种采用上述监测装置的监测方法；可以实时在线监测水质的多个参数，过程快速、结果准确。

An on-line monitoring device for water quality and its monitoring method

The invention relates to an on-line water quality monitoring device, which comprises a water sample pretreatment system, a water sample detection system, a control system and a plurality of colorimetric dishes. The water sample pretreatment system comprises a temperature control mechanism and a reagent tray, which is used to control the temperature of the sample to be measured in the colorimetric dish, and the reagent tray has a variety of uses. The water sample detection system includes a constant current source circuit, an LED light source, an optoelectronic sensor and an integrated probe of a multi-electrochemical sensor; the constant current source circuit is connected with an integrated probe of an LED light source and a multi-electrochemical sensor, respectively; the LED light source and an optoelectronic sensor are located in two parallel to the colorimetric dish, respectively. On each side, the constant current source circuit is controlled by the control system; the multi-electrochemical sensor integrated probe is inserted into one of the colorimetric dishes; a monitoring method using the monitoring device is also involved; multiple parameters of water quality can be monitored on-line in real time, the process is fast and the results are accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种水质在线监测装置及监测方法
本专利技术涉及一种水质监测装置和监测方法，特别涉及一种水质在线监测装置和监测方法。
技术介绍
水不仅仅是人类赖以生存的必要条件，水质的好坏也将直接影响动植物的生长状况。当水质变差时，水产品容易发生病变，甚至死亡；而种植用水其水质下降则可能引起农作物减产甚至品质恶化。因此在农业生产过程中，我们需要建立完善的水质在线监测系统，以全面、准确、实时的了解水质状况，并且根据水生动植物对食物、氧气、pH值、盐度、氧化还原电位的需求对水质进行及时调整，以满足动植物的生长需求从而获得优良产品。农业用水的监测内容主要包含常规水质参数和营养盐参数，常规水质参数包括电导率、pH值、温度、总溶解物(TDS)等，营养盐参数包括总磷含量、总氮含量、氨氮含量(NH3-N)等。对农业用水评价指标的因检测评价指标的不同，采用的方法也有所不同。目前市面上常用的水质监测方式都是人工监测，需要通过携带专业的监测装置或取样到实验室完成对水质的监测，这种方式设备复杂、价格昂贵、操作过程繁琐、对操作人员的技术性要求较高，并且监测结果准确度不高，也不能满足在线实时监测的要求。另外，现阶段监测仪检测指标比较单一，要完成一系列测试后才能判定水质状况，速度慢且成本高，无法实现多个评价指标的同时检测，无法满足多参数在线自动实时检测的要求，不能有效的对水质进行监管，不适合水质监测的推广应用。综上，在水产养殖和农业种植领域，迫切需要一种灵敏、快速、高效、经济、简易的在线监测装置，特别是便携式多功能水质在线监测装置，以便实时了解水质状况。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术存在的不足，提供一种灵敏、快速、高效、经济、简易的水质在线监测装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种水质在线监测装置，包括水样预处理系统、水样检测系统、控制系统和多个比色皿；所述水样预处理系统包括温控机构和试剂盘，所述温控机构用于控制所述比色皿内待测样品的温度，所述待测样品是通过向水样内加入适量的试剂后形成的，所述试剂盘内放有多种用于预处理水样的试剂；所述的水样检测系统包括恒流源电路、LED光源、光电传感器和多电化学传感器集成探头；所述LED光源和所述光电传感器均包括多个，且所述光电传感器与所述LED光源的一一对应，多个所述LED光源发射不同波长的光束，分别用于检测水样中总氮、总磷及COD的含量，所述恒流源电路分别与LED光源和多电化学传感器集成探头连接；至少一个所述比色皿相平行的两个侧面上分别设有至少一个LED光源和光电传感器；所述恒流源电路由所述控制系统控制其开闭；所述多电化学传感器集成探头插入其中一个所述比色皿内；所述控制系统包括电流电压转换电路、放大电路、模数转换电路、存储器、微处理器、显示屏和上位机PC端，所述电流电压转换电路分别连接所述光电传感器和多电化学传感器集成探头，所述电流电压转换电路还与放大电路相连接，所述放大电路还与模数转换电路相连接，所述模数转换电路与所述微处理器的输入端相连接，所述微处理器的输出端分别与所述存储器、显示屏和上位机PC端相连接。进一步，还包括水样采样系统，所述水样采样系统包括抽水泵和液位计量计，所述抽水泵的入水口通过第一电磁阀与流通池连接，所述流通池内装有待检测水，所述抽水泵出水口通过所述液位计量计分别与多个所述装水容器连接，所述第一电磁阀和所述抽水泵分别由所述微处理器控制。进一步，所述抽水泵为蠕动泵。进一步，所述流通池包括两个端口，所述流通池的两个端口上设有过滤网。进一步，所述比色皿包括四个依次排列的第一比色皿、第二比色皿、第三比色皿和第四比色皿，所述液位计量计分别通过第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀与所述第一比色皿、第二比色皿、第三比色皿和第四比色皿的上端连接，所述第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀分别由所述微处理器控制。进一步，还包括第一pH传感器，所述第一pH传感器设于所述第一比色皿内，多种所述试剂包括相互隔开的氢氧化钠溶液、盐酸溶液、L-抗坏血酸维生素C溶液、钼酸氨溶液和两份过硫酸钾溶液，两份所述过硫酸钾溶液分别记为第一过硫酸钾溶液和第二过硫酸钾溶液；所述第一比色皿用于检测水样中总氮含量，所述第一过硫酸钾溶液、氢氧化钠溶液、盐酸溶液通过多通道电磁阀与第一比色皿通过管路连接；所述第二比色皿用于检测水样中总磷含量，所述第二过硫酸钾溶液、L-抗坏血酸维生素C溶液、钼酸氨溶液通过所述多通道电磁阀与第二比色皿通过管路连接；所述第三比色皿用于检测水样中COD总量，所述第四比色皿用于检测水样中总溶解物(TDS)的含量以及电导率、pH值和温度。进一步，所述的多电化学传感器集成探头包括温度传感器、第二pH传感器、电导率传感器以及TDS传感器；所述的多电化学传感器集成探头位于所述第四比色皿中。进一步，所述温控机构包括加热台和降温台，所述加热台和所述降温台均位于所述第一比色皿和第二比色皿的下方，所述加热台和所述降温台的下端分别设有第一升降机构和第二升降机构，所述第一升降机构能够带动加热台加热所述第一比色皿或/和第二比色皿，所述第二升降机构能够带动所述降温台冷却所述第一比色皿或/和第二比色皿。进一步，所述第一升降机构和所述第二升降机构均采用直线电机。进一步，所述加热台和所述降温台均为恒温台，所述加热台的温度为120℃，所述降温台的温度为25℃。进一步，所述的LED光源包括紫外光LED光源和可见光LED光源；所述的光电传感器包括硅基光电二极管和氮化镓基光电二极管；其中，紫外光LED光源和氮化镓基光电二极管相对应，用于感测紫外波长范围的光强信号，可见光LED光源与硅基光电二极管相对应，用于感测可见光范围的光强信号；所述第一比色皿的两个相平行侧面分别设有一个紫外光LED光源和一个氮化镓基光电二极管，所述第二比色皿的两个相平行侧面分别设有一个可见光LED光源和一个硅基光电二极管；所述第三比色皿的一个侧面设有两个LED光源，分别为紫外光LED光源和可见光LED光源，另一个侧面设有两个光电传感器，分别为氮化镓基光电二极管和硅基光电二极管。进一步，与所述第一比色皿相对应的LED光源记为第一LED光源，第一LED光源发射的光束波长为220nm；与所述第二比色皿相对应的LED光源记为第二LED光源，所述第二LED光源发射的光束波长为700nm；与第三比色皿相对应两个LED光源分别记为第三LED光源和第四LED光源，所述第三LED光源发射的光束波长为254nm，所述第四LED光源发射的光束波长为546nm；与第一LED光源相对应的光电传感器，记为第一光电传感器，与第二LED光源相对应的光电传感器，记为第二光电传感器，与第三LED光源相对应的光电传感器，记为第三光电传感器，与第四LED光源相对应的光电传感器，记为第四光电传感器。进一步，还包括黑色密封壳体，所述水样预处理系统、水样检测系统、控制系统和多个所述比色皿均设于所述黑色密封壳体内，且多个所述比色皿之间设置避光层，所述避光层能够将相应的光电传感器和LED光源均隔开。进一步，还包括超纯水清洗系统和废水回收系统，所述超纯水清洗系统包括超纯水池和第六电磁阀，所述超纯水池通过所述第六电磁阀与所述抽水泵连接；所述废液回收系统包括废液池，所述第一比色皿、第二比色皿、第三比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水质在线监测装置，其特征在于，包括水样预处理系统、水样检测系统、控制系统和多个比色皿；所述水样预处理系统包括温控机构和试剂盘，所述温控机构用于控制所述比色皿内待测样品的温度，所述试剂盘内放有多种用于预处理水样的试剂；所述的水样检测系统包括恒流源电路、LED光源、光电传感器和多电化学传感器集成探头；所述LED光源和所述光电传感器均包括多个，且所述光电传感器与所述LED光源的一一对应，多个所述LED光源发射不同波长的光束，分别用于检测水样中总氮、总磷及COD的含量，所述恒流源电路分别与LED光源和多电化学传感器集成探头连接；至少一个所述比色皿相平行的两个侧面上分别设有至少一个LED光源和光电传感器；所述恒流源电路由所述控制系统控制其开闭；所述多电化学传感器集成探头插入其中一个所述比色皿内；所述控制系统包括电流电压转换电路、放大电路、模数转换电路、存储器、微处理器、显示屏和上位机PC端，所述电流电压转换电路分别连接所述光电传感器和多电化学传感器集成探头，所述电流电压转换电路还与放大电路相连接，所述放大电路还与模数转换电路相连接，所述模数转换电路与所述微处理器的输入端相连接，所述微处理器的输出端分别与所述存储器、显示屏和上位机PC端相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种水质在线监测装置，其特征在于，包括水样预处理系统、水样检测系统、控制系统和多个比色皿；所述水样预处理系统包括温控机构和试剂盘，所述温控机构用于控制所述比色皿内待测样品的温度，所述试剂盘内放有多种用于预处理水样的试剂；所述的水样检测系统包括恒流源电路、LED光源、光电传感器和多电化学传感器集成探头；所述LED光源和所述光电传感器均包括多个，且所述光电传感器与所述LED光源的一一对应，多个所述LED光源发射不同波长的光束，分别用于检测水样中总氮、总磷及COD的含量，所述恒流源电路分别与LED光源和多电化学传感器集成探头连接；至少一个所述比色皿相平行的两个侧面上分别设有至少一个LED光源和光电传感器；所述恒流源电路由所述控制系统控制其开闭；所述多电化学传感器集成探头插入其中一个所述比色皿内；所述控制系统包括电流电压转换电路、放大电路、模数转换电路、存储器、微处理器、显示屏和上位机PC端，所述电流电压转换电路分别连接所述光电传感器和多电化学传感器集成探头，所述电流电压转换电路还与放大电路相连接，所述放大电路还与模数转换电路相连接，所述模数转换电路与所述微处理器的输入端相连接，所述微处理器的输出端分别与所述存储器、显示屏和上位机PC端相连接。2.根据权利要求1所述的水质在线监测装置，其特征在于，还包括水样采样系统，所述水样采样系统包括抽水泵和液位计量计，所述抽水泵的入水口通过第一电磁阀与流通池连接，所述流通池内装有待检测水，所述抽水泵出水口通过所述液位计量计分别与多个所述装水容器连接，所述第一电磁阀和所述抽水泵分别由所述微处理器控制。3.根据权利要求1所述的水质在线监测装置，其特征在于，所述比色皿包括四个依次排列的第一比色皿、第二比色皿、第三比色皿和第四比色皿，所述液位计量计分别通过第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀与所述第一比色皿、第二比色皿、第三比色皿和第四比色皿的上端连接，所述第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀分别由所述微处理器控制。4.根据权利要求3所述的水质在线监测装置，其特征在于，还包括第一pH传感器，所述第一pH传感器设于所述第一比色皿内，多种所述试剂包括相互隔开的氢氧化钠溶液、盐酸溶液、L-抗坏血酸维生素C溶液、钼酸氨溶液和两份过硫酸钾溶液，两份所述过硫酸钾溶液分别记为第一过硫酸钾溶液和第二过硫酸钾溶液；所述第一比色皿用于检测水样中总氮含量，所述第一过硫酸钾溶液、氢氧化钠溶液、盐酸溶液通过多通道电磁阀与第一比色皿通过管路连接；所述第二比色皿用于检测水样中总磷含量，所述第二过硫酸钾溶液、L-抗坏血酸维生素C溶液、钼酸氨溶液通过所述多通道电磁阀与第二比色皿通过管路连接；所述第三比色皿用于检测水样中COD总量，所述第四比色皿用于检测水样中总溶解物(TDS)的含量以及电导率、pH值和温度。5.根据权利要求3所述的水质在线监测装置，其特征在于，所述温控机构包括加热台和降温台，所述加热台和所述降温台均位于所述第一比色皿和第二比色皿的下方，所述加热台和所述降温台的下端分别设有第一升降机构和第二升降机构，所述第一升降机构能够带动加热台加热所述第一比色皿或/和第二比色皿，所述第二升降机构能够带动所述降温台冷却所述第一比色皿或/和第二比色皿。6.根据权利要求3所述的水质在线监测装置，其特征在于，所述的LED光源包括紫外光LED光源和可见光LED光源；所述的光电传感器包括硅基光电二极管和氮化镓基光电二极管；其中，紫外光LED光源和氮化镓基光电二极管相对应，用于感测紫外波长范围的光强信号，可见光LED光源与硅基光电二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志建，焦伟，徐唱，甘萍，周紫燕，
申请(专利权)人：江苏国创环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32