一种分布式水质监测系统及检测方法技术方案

针对现有水质监测的不足，本发明专利技术提供一种分布式水质监测系统及检测方法，所述分布式水质监测系统，其特征在于，包括5台以上的激光检测监测仪、1台无线信号转接仪和1台远程工控机；其中，激光检测监测仪与无线信号转接仪之间无线双向通信，无线信号转接仪与远程工控机之间有线双向通信。所述的检测方法，包括5个步骤。有益的技术效果：本发明专利技术将TDLAS技术成功应用到水下，实现低成本、多监控点、连续线性的持续监测，无需人员值守，特别适合水文、水质监测的长期性、连续性、突变性的特点，将有可能对现有的水质环境检测、监测起到积极的作用。

A distributed water quality monitoring system and detection method

【技术实现步骤摘要】
一种分布式水质监测系统及检测方法
本专利技术属于检测
，尤其涉及基于TDLAS技术的分布式、连续激光检测技术，具体为一种分布式水质监测系统及检测方法。
技术介绍
现有的水质监测，一般都是将水样品用容器打捞上来后带到实验室进行检测，存在时效性差、数据可靠性差的问题：首先，在实践中，处于不同水层的杂质密度与种类是不相同的，将取样点处的水打捞上来的过程成，存在样品被污染、稀释的风险。其次，打捞上来的水样品在氧气、日照等因素的影响下，会发生挥发、变质、弥散等问题。再次，从样本点取样，也存在样本容量偏小，测量、统计容易出现误差的问题，缺少累积形成的归纳分析，即存在以点概面的缺憾。最后，现有的水质监测是离散的、间断的检测方法。虽然有将设备装载的车辆或船只上，但这样做成本高、耗费的人力物力资源多，不适合连续的检测。TDLAS技术，是采用激光对待检测介质的无损、实时采样与检测技术。已从早期由军工领域的引入、应用，逐步推广大气环境、井下安全、危险场所监控等
目前现有在水下采用TDLAS技术的报道与应用。如果能够改进现有水下检测设备进行适当的改进，把TDLAS技术与之结合，将有可能对现有的水质环境检测、监测起到积极的作用。
技术实现思路
针对现有水质监测的不足，本专利技术提供一种分布式水质监测系统及检测方法，具体如下：一种分布式水质监测系统，包括5台以上的激光检测监测仪、1台无线信号转接仪和1台远程工控机。其中，激光检测监测仪与无线信号转接仪之间无线双向通信，无线信号转接仪与远程工控机之间有线双向通信。激光检测监测仪负责监测水质。无线信号转接仪负责激光检测监测仪和远程工控机的通信。远程工控机接受激光检测监测仪反馈的监测数据，并向激光检测监测仪下达控制指令。进一步说，激光检测监测仪包括设备舱6、左侧浮力舱7、左侧检测舱9和样品储存舱11，其中，设备舱6为密闭的腔室。在设备舱6内设有单片机和电源。单片机与电源相连接。单片机包括无线收发模块。在靠近设备舱6的壳体1处开有数据交互窗口。在数据交互窗口处配有隔水无线天线和压力传感器。单片机与压力传感器相连，单片机通过压力传感器反馈的压力值换算得知本激光检测监测仪的潜水深度。单片机的无线收发模块与隔水无线天线相连。通过隔水无线天线、无线信号转接仪，实现激光检测监测仪与远程工控机之间的双向通信。左侧浮力舱7为一端开口的圆柱形空腔。在左侧浮力舱7开口处设有前盖板磁控阀12。在左侧浮力舱7内设有丝杠14，丝杠14的一端与左侧浮力舱7闭口端相连，丝杠14的另一端指向左侧浮力舱7的开口端。在丝杠14上活动连接有螺母15。螺母15与左侧浮力舱7内腔的大小相匹配，在螺母15与丝杠14间配有防水电机16。通过防水电机16带动螺母15绕丝杠14转动，即实现螺母15沿着丝杠14长度方向来回移动。螺母15的初始位置位于丝杠14的中部。防水电机16与设备舱6内的单片机相连接。单片机根据压力传感器检测到的压力值、人工设定的工作参数值，控制左侧浮力舱7开口处的前盖板磁控阀12开启或闭合，控制左侧浮力舱7内防水电机16正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉。左侧检测舱9为两端开口的圆柱形空腔。左侧检测舱9的两个开口分别与前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13连接。在左侧检测舱9内设有激光发射模块18和激光接收模块19。当本激光检测监测仪沉入水中，且与左侧检测舱9相邻的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13均打开，左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19均工作时，对流入左侧检测舱9内的液体的成分进行进行激光采样。靠近左侧检测舱9的前盖板磁控阀12和后盖板磁控阀13、左侧检测舱9内的激光发射模块18和激光接收模块19均与设备舱6内的单片机相连接。样品储存舱11为两端开口的圆柱形空腔。样品储存舱11的两个开口分别与前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13连接。在样品储存舱11内设有流量计。靠近样品储存舱11的前盖板磁控阀12和后盖板磁控阀13、样品储存舱11内的流量计均与设备舱6内的单片机相连接。进一步说，激光检测监测仪包括右侧浮力舱8和右侧检测舱10，其中，右侧浮力舱8为一端开口的圆柱形空腔。在右侧浮力舱8开口处设有前盖板磁控阀12。在右侧浮力舱8内设有丝杠14，丝杠14的一端与右侧浮力舱8闭口端相连，丝杠14的另一端指向右侧浮力舱8的开口端。在丝杠14上活动连接有螺母15。螺母15与右侧浮力舱8内腔的大小相匹配，在螺母15与丝杠14间配有防水电机16。通过防水电机16带动螺母15绕丝杠14转动，即实现螺母15沿着丝杠14长度方向来回移动。螺母15的初始位置位于丝杠14的中部。防水电机16与设备舱6内的单片机相连接。单片机根据压力传感器检测到的压力值、人工设定的工作参数值，控制右侧浮力舱8开口处的前盖板磁控阀12开启或闭合，控制右侧浮力舱8内防水电机16正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉。右侧检测舱10为两端开口的圆柱形空腔。右侧检测舱10的两个开口分别与前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13连接。在右侧检测舱10内设有激光发射模块18和激光接收模块19。当本激光检测监测仪沉入水中，且与右侧检测舱10相邻的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13均打开，右侧检测舱10内的激光发射模块18和激光接收模块19均工作时，对流入右侧检测舱10内的液体的成分进行进行激光采样。靠近右侧检测舱10的前盖板磁控阀12和后盖板磁控阀13、右侧检测舱10内的激光发射模块18和激光接收模块19均与设备舱6内的单片机相连接。一种分布式水质监测系统的检测方法，按如下步骤进行：步骤1：由单片机检测并控制前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13处于关闭的状态，激光发射模块18、激光接收模块19不工作。步骤2：人工向单片机录入检测工作参数。步骤3：用绳索将本激光检测监测仪拴好后，投入待检测水域。步骤4：单片机根据压力传感器检测到的压力值，换算成激光检测监测仪的潜水深度。单片机依据换算得到的潜水深度、人工设定的工作参数值，控制左侧浮力舱7及右侧浮力舱8开口处的前盖板磁控阀12开启或闭合，控制左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内防水电机16正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉至人工设定的工作位置。步骤4：由单片机驱动与右侧检测舱10相连的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13开启，令周围的液体流入右侧检测舱10中。由单片机驱动右侧检测舱10内的激光发射模块18、激光接收模块19工作，对流入左侧检测舱9中的水体进行检测。若右侧检测舱10检测结果符合步骤2人工设定的参数要求，则持续进行检测。单片机按步骤2人工设定的传送周期，驱动左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内的防水电机16带动螺母15旋转，将左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内液体排尽，令本激光检测监测仪上浮至水面，传输该周期内的检测数据。随后再由单片机按步骤2人工设定参数，驱动左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内的防水电机16带动螺母15旋转，令液体流入左侧浮力舱7及右侧浮力舱8内，令本激光检测监测仪返回工作深度，几许进行监测。若左侧检测舱9检测结果超出步骤2人工设定的参数范围，则进入步骤5。步骤5：由单片机命令与右侧检测舱10相连的前盖板磁控阀12、后盖板磁控阀13关闭，命令右侧检测舱10内的激光发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式水质监测系统，其特征在于，包括5台以上的激光检测监测仪、1台无线信号转接仪和1台远程工控机；其中，激光检测监测仪与无线信号转接仪之间无线双向通信，无线信号转接仪与远程工控机之间有线双向通信；激光检测监测仪负责监测水质；无线信号转接仪负责激光检测监测仪和远程工控机的通信；远程工控机接受激光检测监测仪反馈的监测数据，并向激光检测监测仪下达控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种分布式水质监测系统，其特征在于，包括5台以上的激光检测监测仪、1台无线信号转接仪和1台远程工控机；其中，激光检测监测仪与无线信号转接仪之间无线双向通信，无线信号转接仪与远程工控机之间有线双向通信；激光检测监测仪负责监测水质；无线信号转接仪负责激光检测监测仪和远程工控机的通信；远程工控机接受激光检测监测仪反馈的监测数据，并向激光检测监测仪下达控制指令。2.根据权利要求1所述的一种分布式水质监测系统，其特征在于，激光检测监测仪为采用TDLAS技术的水质成分监测装置；激光检测监测仪内含无线通讯天线。3.根据权利要求1所述的一种分布式水质监测系统，其特征在于，激光检测监测仪包括设备舱（6）、左侧浮力舱（7）、左侧检测舱（9）和样品储存舱（11），其中，设备舱（6）为密闭的腔室；在设备舱（6）内设有单片机和电源；单片机与电源相连接；单片机包括无线收发模块；在靠近设备舱（6）的壳体（1）处开有数据交互窗口；在数据交互窗口处配有隔水无线天线和压力传感器；单片机与压力传感器相连，单片机通过压力传感器反馈的压力值换算得知本激光检测监测仪的潜水深度；单片机的无线收发模块与隔水无线天线相连；通过隔水无线天线、无线信号转接仪，实现激光检测监测仪与远程工控机之间的双向通信；左侧浮力舱（7）为一端开口的圆柱形空腔；在左侧浮力舱（7）开口处设有前盖板磁控阀（12）；在左侧浮力舱（7）内设有丝杠（14），丝杠（14）的一端与左侧浮力舱（7）闭口端相连，丝杠（14）的另一端指向左侧浮力舱（7）的开口端；在丝杠（14）上活动连接有螺母（15）；螺母（15）与左侧浮力舱（7）内腔的大小相匹配，在螺母（15）与丝杠（14）间配有防水电机（16）；通过防水电机（16）带动螺母（15）绕丝杠（14）转动，即实现螺母（15）沿着丝杠（14）长度方向来回移动；螺母（15）的初始位置位于丝杠（14）的中部；防水电机（16）与设备舱（6）内的单片机相连接；单片机根据压力传感器检测到的压力值、人工设定的工作参数值，控制左侧浮力舱（7）开口处的前盖板磁控阀（12）开启或闭合，控制左侧浮力舱（7）内防水电机（16）正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉；左侧检测舱（9）为两端开口的圆柱形空腔；左侧检测舱（9）的两个开口分别与前盖板磁控阀（12）、后盖板磁控阀（13）连接；在左侧检测舱（9）内设有激光发射模块（18）和激光接收模块（19）；靠近左侧检测舱（9）的前盖板磁控阀（12）和后盖板磁控阀（13）、左侧检测舱（9）内的激光发射模块（18）和激光接收模块（19）均与设备舱（6）内的单片机相连接；样品储存舱（11）为两端开口的圆柱形空腔；样品储存舱（11）的两个开口分别与前盖板磁控阀（12）、后盖板磁控阀（13）连接；在样品储存舱（11）内设有流量计；靠近样品储存舱（11）的前盖板磁控阀（12）和后盖板磁控阀（13）、样品储存舱（11）内的流量计均与设备舱（6）内的单片机相连接。4.根据权利要求3所述的一种分布式水质监测系统，其特征在于，激光检测监测仪包括右侧浮力舱（8）和右侧检测舱（10），其中，右侧浮力舱（8）为一端开口的圆柱形空腔；在右侧浮力舱（8）开口处设有前盖板磁控阀（12）；在右侧浮力舱（8）内设有丝杠（14），丝杠（14）的一端与右侧浮力舱（8）闭口端相连，丝杠（14）的另一端指向右侧浮力舱（8）的开口端；在丝杠（14）上活动连接有螺母（15）；螺母（15）与右侧浮力舱（8）内腔的大小相匹配，在螺母（15）与丝杠（14）间配有防水电机（16）；通过防水电机（16）带动螺母（15）绕丝杠（14）转动，即实现螺母（15）沿着丝杠（14）长度方向来回移动；螺母（15）的初始位置位于丝杠（14）的中部；防水电机（16）与设备舱（6）内的单片机相连接；单片机根据压力传感器检测到的压力值、人工设定的工作参数值，控制右侧浮力舱（8）开口处的前盖板磁控阀（12）开启或闭合，控制右侧浮力舱（8）内防水电机（16）正转、反转或停机，实现激光检测监测仪的上升或下沉；右侧检测舱（10）为两端开口的圆柱形空腔；右侧检测舱（10）的两个开口分别与前盖板磁控阀（12）、后盖板磁控阀（13）连接；在右侧检测舱（10）内设有激光发射模块（18）和激光接收模块（19）；靠近右侧检测舱（10）的前盖板磁控阀（12）和后盖板磁控阀（13）、右侧检测舱（10）内的激光发射模块（18）和激光接收模块（19）均与设备舱（6）内的单片机相连接。5.根据权利要求4所述的一种分布式水质监测系统，其特征在于，左侧检测舱（9）开口处的后盖板磁控阀（13）与潜水泵相连，通过潜水泵提高左侧检测舱（9）的水流速度；与左侧检测舱（9）相邻的潜水泵与设备舱（6）内的单片机、电源相连接；右侧检测舱（10）开口处的后盖板磁控阀（13）与潜水泵相连，通过潜水泵提高右侧检测舱（10）的水流速度；与右侧检测舱（10）相邻的潜水泵与设备舱（6）内的单片机、电源相连接。6.根据权利要求4所述的一种分布式水质监测系统，其特征在于，左侧检测舱（9）内激光发射模块（18）的功率是右侧检测舱（10）内激光发射模块（18）功率的2.0至5.倍；左侧检测舱（9）内激光接收模块（19）的规格型号与右侧检测舱（10）内激光接收模块（19）的规格型号相同；左侧检测舱（9）与右侧检测舱（10）不同时工作：左侧检测舱（9）内的激光发射模块（18）与激光接收模块（19）负责抽检和复检之用；右侧检测舱（10）内的激光发射模块（18）与激光接收模块（19）负责巡检和低功耗检测之用。7.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻雯婷，
申请(专利权)人：喻雯婷，
类型：发明
国别省市：安徽,34