一种多参数水质检测仪控制系统技术方案

本发明专利技术一种多参数水质检测仪控制系统，具有开发周期短、易升级、处理速度快、在线调试方便、运行稳定等优点。包括流路控制系统、中央控制单元、光源、光谱仪、检测室；流路控制系统包括蒸馏水、注射泵、储液环、多位阀，试剂1、试剂2、试剂3、步进电机蠕动泵，废液池、第一直流电机蠕动泵、第二直流电机蠕动泵、三通阀；试剂1、试剂2均与多位阀的进液端连接，多位阀的出液端与检测室连接；试剂3连接步进电机蠕动泵的进液端，步进电机蠕动泵的出液端连接检测室；废液池连接第一直流电机蠕动泵的进液端，第一直流电机蠕动泵的出液端连接三通阀的一端，三通阀的另一端连接检测室，三通阀的最后一端连接第二直流电机蠕动泵的进液端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于现代环境科学
，具体地涉及一种多参数水质检测仪控制系统。
技术介绍
水质检测是开展水资源环境保护与治理的基础,多参数水质检测是现代环境科学技术的重要发展方向之一。多参数水质检测仪的控制系统设计是实现仪器智能化、自动化、网络化的核心技术之一。多参数水质检测仪控制系统控制仪器各个单元有序地完成指定动作,是保证仪器稳定运行和自动化测量的关键,具有重要的研究意义。目前,多参数水质检测仪器控制系统大多基于PLC,该控制系统设计成熟、稳定性高,但是价格昂贵,若采用此系统设计水质检测仪器控制系统,会大幅提高成本,降低仪器竞争力。近几年,国内一些科研单位提出了一些以单片机为核心的控制系统,例如：重庆大学微系统中心研制的第一代多参数水质检测仪,该仪器的控制系统以S3C2410为核心,并以51单片机为辅助,对仪器进行控制；浙江大学研制的基于分光光度法的多参数水质监测仪,该仪器控制系统采用“工控机+单片机”的结构,以工控机为上位机对仪器进行控制。这些控制系统虽然成本较低,但是,运行速度较低、平台开发周期长且调试困难、系统稳定性能欠佳、软硬件升级困难。
技术实现思路
本专利技术就是针对目前水质检测系统的价格昂贵、自动化程度较低、开发周期长的问题，提供一种多参数水质检测仪控制系统；本专利技术具有开发周期短、易升级、处理速度快、在线调试方便、运行稳定等优点,达到了实用化的要求。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用如下技术方案。本专利技术一种多参数水质检测仪控制系统，包括流路控制系统、中央控制单元、光源、光谱仪、检测室；其结构要点是：所述流路控制系统包括蒸馏水、注射泵、储液环、多位阀，试剂1、试剂2、试剂3、步进电机蠕动泵，废液池、第一直流电机蠕动泵、第二直流电机蠕动泵、三通阀；所述蒸馏水与注射泵连接，注射泵与储液环连接，储液环与多位阀的进液端连接；所述试剂1、试剂2均与多位阀的进液端连接，所述多位阀的出液端与检测室连接；所述试剂3连接步进电机蠕动泵的进液端，步进电机蠕动泵的出液端连接检测室；所述废液池连接第一直流电机蠕动泵的进液端，第一直流电机蠕动泵的出液端连接三通阀的一端，三通阀的另一端连接检测室，三通阀的最后一端连接第二直流电机蠕动泵的进液端。所述中央控制单元通过GPIO端口和UART串口与流路控制系统相连，中央控制单元通过另一GPIO端口和UCB接口分别对应连接光源和光谱仪。作为本专利技术的一种优选方案，所述中央控制单元采用树莓派B型，所述树莓派B型为单板机计算机。作为本专利技术的另一种优选方案，所述光源采用6V/5W的卤钨灯，所述光源的供电电源采用LM2596芯片构成，所述LM2596芯片的使能端ON/OFF端口与中央控制单元的一个GPIO端口相连。本专利技术的有益效果是。1、本专利技术提供一种多参数水质检测仪控制系统，采用树莓派B型单板机计算机为中央控制单元，通过GPIO、UART、USB等接口实现对仪器各部分的控制,并利用树莓派wiringPi集成库进行应用开发,编写了控制软件；具有开发周期短、易升级、处理速度快、在线调试方便、运行稳定等优点,达到了实用化的要求。2、本专利技术实现了对光源、步进电机、注射泵、多位阀等单元的控制,工作稳定,抗干扰能力强；控制软件完成了对树莓派硬件的驱动且操作界面友好、响应速度快,结合控制系统硬件电路,实现了水质参数的自动化测量；对仪器自动化控制,且操作友好、运行稳定、易升级,满足多参数水质检测仪实际应用需求。附图说明图1是本专利技术一种多参数水质检测仪控制系统的总体架构示意图。图2是本专利技术一种多参数水质检测仪控制系统的光源的供电电源模块连接图。图3是本专利技术一种多参数水质检测仪控制系统的多位阀与注射泵的控制电路图。具体实施方式如图1所示，为本专利技术一种多参数水质检测仪控制系统的总体架构示意图。图中，包括流路控制系统、中央控制单元、光源、光谱仪、检测室；其结构要点是：所述流路控制系统包括蒸馏水、注射泵、储液环、多位阀，试剂1、试剂2、试剂3、步进电机蠕动泵，废液池、第一直流电机蠕动泵、第二直流电机蠕动泵、三通阀；所述蒸馏水与注射泵连接，注射泵与储液环连接，储液环与多位阀的进液端连接；所述试剂1、试剂2均与多位阀的进液端连接，所述多位阀的出液端与检测室连接；所述试剂3连接步进电机蠕动泵的进液端，步进电机蠕动泵的出液端连接检测室；所述废液池连接第一直流电机蠕动泵的进液端，第一直流电机蠕动泵的出液端连接三通阀的一端，三通阀的另一端连接检测室，三通阀的最后一端连接第二直流电机蠕动泵的进液端。所述中央控制单元通过GPIO端口和UART串口与流路控制系统相连，中央控制单元通过另一GPIO端口和UCB接口分别对应连接光源和光谱仪。所述中央控制单元采用树莓派B型，所述树莓派B型为单板机计算机；树莓派B型提供了主频700MHz处理器、1080p解码器、1个以太网接口、2个USB口和1个26针外围设备接口。此外,树莓派内嵌基于Debian的Linux操作系统,有着丰富的开源软件资源,支持C、C++、Java、Python等语言，在嵌入式开发领域发展迅猛。相对比传统S2C24x0、S3C6410等嵌入式开发平台,其在集成度、速度、价格、开发环境、效率上有明显的优势。结合本专利技术附图和上述技术方案阐述工作流程：首先，控制步进电机蠕动泵、注射泵进行抽推，配合多位阀进行管路切换，根据顺序注射技术使待测水样、测试用试剂、蒸馏水等多种液体高精度进样到检测室；然后,通过控制三通阀与直流电机蠕动泵，向检测室鼓吹空气，利用气泡对检测室中液体进行搅拌，加快其反应速度；然后打开光源，控制光谱仪采集光谱数据,并将数据传送到树莓派进行光谱分析，得到某一特定水质参数的含量；最后控制三通阀与直流电机蠕动泵排掉检测室中液体，再控制注射泵、多位阀等完成检测室的清洗工作，最终完成水质参水检测。所述光源采用6V/5W的卤钨灯，所述光源的供电电源采用LM2596芯片构成，所述LM2596芯片的使能端ON/OFF端口与中央控制单元的一个GPIO端口相连。如图2所示，为本专利技术一种多参数水质检测仪控制系统的光源的供电电源模块连接图。图中，包括LM2596芯片，电阻R1、R2、R3，电容C1、C2、Cin、Cout，电感L1、L2、二极管D1；所述LM2596芯片的FEEDBACK端口连接电阻R1、R2，电容C1的一端；所述LM2596芯片的Vin端口连接电容Cin的一端；所述LM2596芯片的Vout端口连接电感L1的一端和二极管的阴极；所述LM2596芯片的使能端ON/OFF端口还与电阻R3的一端连接。电源模块输入电压Vin为24V,电源模块输出电压Vout为6V电压。如图3所示，为本专利技术一种多参数水质检测仪控制系统的多位阀与注射泵的控制电路图。其中,MAX3232实现3.3VTTL电平到RS232电平的转换，CD4052芯片实现串口拓展；CD4052芯片为二输入独立四通道数据选择器,具有二进制控制引脚S0、S1,禁止输入引脚E，AN、BN为公共通道,通过S0、S1状态,选择一组导通通道与AN、BN相连,本专利技术将1个串口拓展成2个,因此只需要1个控制引脚S0,而将S1接地,使其一直处于低电平状态。可以理解的是，以上关于本专利技术的具体描述，仅用于说明本专利技术而并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多参数水质检测仪控制系统，包括流路控制系统、中央控制单元、光源、光谱仪、检测室；其特征在于：所述流路控制系统包括蒸馏水、注射泵、储液环、多位阀，试剂1、试剂2、试剂3、步进电机蠕动泵，废液池、第一直流电机蠕动泵、第二直流电机蠕动泵、三通阀；所述蒸馏水与注射泵连接，注射泵与储液环连接，储液环与多位阀的进液端连接；所述试剂1、试剂2均与多位阀的进液端连接，所述多位阀的出液端与检测室连接；所述试剂3连接步进电机蠕动泵的进液端，步进电机蠕动泵的出液端连接检测室；所述废液池连接第一直流电机蠕动泵的进液端，第一直流电机蠕动泵的出液端连接三通阀的一端，三通阀的另一端连接检测室，三通阀的最后一端连接第二直流电机蠕动泵的进液端；所述中央控制单元通过GPIO端口和UART串口与流路控制系统相连，中央控制单元通过另一GPIO端口和UCB接口分别对应连接光源和光谱仪。

【技术特征摘要】
1.一种多参数水质检测仪控制系统，包括流路控制系统、中央控制单元、光源、光谱仪、检测室；其特征在于：所述流路控制系统包括蒸馏水、注射泵、储液环、多位阀，试剂1、试剂2、试剂3、步进电机蠕动泵，废液池、第一直流电机蠕动泵、第二直流电机蠕动泵、三通阀；所述蒸馏水与注射泵连接，注射泵与储液环连接，储液环与多位阀的进液端连接；所述试剂1、试剂2均与多位阀的进液端连接，所述多位阀的出液端与检测室连接；所述试剂3连接步进电机蠕动泵的进液端，步进电机蠕动泵的出液端连接检测室；所述废液池连接第一直流电机蠕动泵的进液端，第一直流电机蠕动泵的出液端连接三通阀的一端，三通阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福霞，
申请(专利权)人：李福霞，
类型：发明
国别省市：辽宁;21