一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统和方法技术方案

一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统，包括包括采集器组、接口管(6)、承托部(7)、上软管(9)、过滤器(10)、安装架(11)、脉冲氙灯(12)、单色器(13)、观测槽(14)、后蠕动泵(15)、下软管(151)、不锈钢盘(16)、压力传感器(17)、光电二极管(18)、PC(201)、控制系统(202)、控制模块(203)；还包括利用该系统的一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测方法。该基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统和方法测量周期短，设备节约，不需要消耗试剂、没有二次污染，而且只需定期对采集入口和过滤器进行清理，使用维护成本高等不足。

An environmental monitoring system and method for aquaculture waters based on chemical oxygen demand ultraviolet absorbance

【技术实现步骤摘要】
一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统和方法
本专利技术涉及水域环境监测
，具体为一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统和方法。
技术介绍
化学需氧量是指，在一定条件下用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，结果折算成氧的含量，以mg/L计，通常用来衡量水体中有机物的相对含量，反映了水体受还原性物质污染的程度，是水质评价的重要指标。我国环境监测标准中规定的COD测试方法为重铬酸钾法(GB11914—89)和高锰酸盐指数法(GB11892—89),前者适合于分析工业废水和生活污水，后者适合于分析地下水和较干净的地表水，两者测定结果相对可靠，但是也存在着测量周期长，需要消耗试剂、有二次污染、使用维护成本高等不足。因此，需要一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统和方法，可以从水体之中引出水域水样本的系统，以及利用该系统对于水域内水体有效地采样和从紫外吸光度检测化学需氧量的有效方法。现有技术中有用于水域COD检测的集成系统，但是由于缺乏合理巧妙的配置，现有技术中的检测系统无法进行无需人工介入的全自动检测和警报功能，其COD数值过高的情形，需要发出警报的情形，往往需要人工确认得到，而且设备使用上也无法做到节约，往往一个检测点就要用到一整套的光电检测设备，由于还需要建造房舍放置，总体成本是很高的，实用度较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统和方法，可以从水体之中引出水域水样本的系统，以及利用该系统对于水域内水体有效地采样和从紫外吸光度检测化学需氧量的有效方法。这里主要解决两个问题，一是检测报警过程需要频繁人工介入的问题，争取做到少介入甚至不介入的报警，二是通过管路设置做到了节约，在一个不太大的水域，通过在分离的多个位置设置采集器，能够使得在一片水域中共用一台系统检测，节约资源。同时还利用红外传感器反馈信号的方式使得接口管和采集出口对准，一定程度上解决了自动对准的问题。通过后蠕动泵出口处设置液流流下检测的压力传感器，一定程度上解决了检测时机以及使得液体排空的自动设置。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统，其特征在于：包括采集器组、接口管、承托部、上软管、过滤器、安装架、脉冲氙灯、单色器、观测槽、后蠕动泵、下软管、不锈钢盘、压力传感器、光电二极管、PC、控制系统、控制模块。所述采集器组包括N组，N组的每一组均包括采集器、滤网、采集管、前蠕动泵、采集口法兰；每一个所述N组的采集管在后端均水平且平行地设置在一起，每一个所述N组的采集器均伸入分散的水域中；每一个采集器均呈圆锥状，采集器大开口处设置滤网且采集器的小开口连接采集管进口，采集管上靠近末端的采集口法兰处设置有前蠕动泵。所述接口管与每一个所述N组的采集管的后端均处于一个水平面内，且接口管在承托部的带动下前后移动，并可对准任意采集管的出口，接口管的后端套有上软管，上软管套上的外侧再由接口管固定圈夹持固定。所述承托部上具有承托架、承托槽、承托座、丝杆孔、转动电机、高反片、丝杆，每一个所述采集口法兰的前侧放置一个有感应面向右的红外传感器，承托槽是在承托架上表面挖出的槽且承托槽上表面与接口管外表适配，承托槽与接口管粘合固定，承托架前视呈上小下大的梯形且上下表面均呈长方形，承托架下表面和承托座上表面之间摩擦力较小；承托座上表面前端具有一转动电机，转动电机的轴同轴连接一垂直于接口管而前后设置的丝杆，承托架内垂直于接口管设置有一个前后通孔的丝杆孔，丝杆孔两端开口处各设有一个与丝杆耦合的置于孔内的耦合件。软管右端与过滤器的上口相连接，过滤器由上椎体、中圆柱体、下椎体拼成，中圆柱体内从上到下设有均水平设置的上滤网，中滤网、HEPA滤网，过滤器下口连接中软管，中软管的后端连接固定于观测桌内的观测槽，观测桌中央处镂空且将长方体状的观测槽水平置于其内，观测桌一侧固定有L形的上部水平下部竖直的安装架，安装架上部下表面固定有脉冲氙灯，安装架下部中间位置固定有水平的单色器托架，单色器托架将单色器固定对准脉冲氙灯的出射光，在观测槽下方设有对准单色器的光电二极管，观测槽的出口连接下软管，下软管中端设置有后蠕动泵；下软管出口下方设置有侧架，侧架顶端上表面设置有压力传感器，压力传感器上承载有不锈钢盘，下软管出口位于不锈钢盘中央部的垂直上方，不锈钢盘与水平面之间有2-5°之间的夹角。所述控制系统位于PC之内，控制系统连接控制模块，控制模块连接并单独地控制前蠕动泵、后蠕动泵、脉冲氙灯、单色器、转动电机、压力传感器、光电二极管、所有红外传感器，光电二极管、压力传感器、所有红外传感器接收的数据传送回控制系统。优选地，每一个所述采集器被固定安置在天然水域中，且距水面和水底的距离均不小于1m；且前蠕动泵和后蠕动泵设置为雷弗蠕动泵，流速控制范围为0-200ml/min，所述单色器、观测槽和光电二极管的俯视中心点都在脉冲氙灯12的出光垂直线上；所述高反片由透明聚酯材料的基部和材料片构成，基部呈片状且大致垂直地粘贴在接口管前侧，材料片由高反射率材料制成，并粘贴在基部的左方；当材料片与红外传感器正对时，接口管的入口与采集出口正对且贴合。优选地，上滤网设置为80-120目的不锈钢材质，中滤网设置为160-200目的不锈钢材质，HEPA滤网是由上下两层不锈钢大孔筛网夹持中间的HEPA滤网层组成。优选地，所述单色器自上而下由入射狭缝、准直镜、色散元件、物镜和出射狭缝顺序构成，且出射狭缝的光谱约为1nm，测试前调整单色器各部件配置使得出射光波长约为254nm。优选地，所述观测槽是长方体型，俯视呈矩形，由无色透明的玻璃或有机玻璃制成，俯视横向宽度大于10mm。一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测方法，其利用如前所述的一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统以实施，其特征在于，包括以下步骤：A、打开系统所有通电设备试机，测试观测槽内为空即空白吸光度下的电信号值，作为100％数值的吸光度；B、设定针对每一个采集器的采集计划，采集计划包括在不同的时间点对每一个采集器多次进行采集的实施计划；C、依照步骤B的实施计划，在某个时点到来时，对某个具体的采集器进行采样测试：在对第N个采集入口进行测试时，通过控制模块控制丝杆转动，直至该采集器前侧的红外传感器得到从材料片反射的反馈信号，停止转动电机以使得接口管的入口与该采集器的采集出口正对且贴合，同时开前蠕动泵和后蠕动泵使速度在20-200ml/min之间且同速，待右侧压力传感器上感应到2-5秒以上的持续的大于0.4-1bar的压力，则停止两泵，开启脉冲氙灯、单色器、光电二极管，进行吸光度测试，由光电二极管测得光强并将数据传回控制系统；D、执行完一次测试后，开启转动电机将接口管与当前采集出口分离并由接口管通入空气，后蠕动泵启动向后端抽吸，抽至压力传感器持续3-5秒压力骤降时，停止后蠕动泵；E、依照步骤B的实施计划，在下一个测试时点到来时，重复上述C-D步骤进行测试，由光电二极管测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统，其特征在于：/n包括采集器组、接口管(6)、承托部(7)、上软管(9)、过滤器(10)、安装架(11)、脉冲氙灯(12)、单色器(13)、观测槽(14)、后蠕动泵(15)、下软管(151)、不锈钢盘(16)、压力传感器(17)、光电二极管(18)、PC(201)、控制系统(202)、控制模块(203)；/n所述采集器组包括N组，N组的每一组均包括采集器(1)、滤网(2)、采集管(3)、前蠕动泵(4)、采集口法兰(5)；每一个所述N组的采集管(3)在后端均水平且平行地设置在一起，每一个所述N组的采集器(1)均伸入分散的水域中；每一个采集器(1)均呈圆锥状，采集器(1)大开口处设置滤网(2)且采集器(1)的小开口连接采集管(3)进口，采集管(3)上靠近末端的采集口法兰(5)处设置有前蠕动泵；/n所述接口管(6)与每一个所述N组的采集管(3)的后端均处于一个水平面内，且接口管(6)在承托部(7)的带动下前后移动，并可对准任意采集管(3)的出口，接口管(6)的后端套有上软管(9)，上软管(9)套上的外侧再由接口管固定圈(61)夹持固定；/n所述承托部(7)上具有承托架(71)、承托槽(711)、承托座(72)、丝杆孔(73)、转动电机(74)、高反片(75)、丝杆(76)，每一个所述采集口法兰(5)的前侧放置一个有感应面向右的红外传感器(53)，承托槽(711)是在承托架(71)上表面挖出的槽且承托槽(711)上表面与接口管(6)外表适配，承托槽(711)与接口管(6)粘合固定，承托架(71)前视呈上小下大的梯形且上下表面均呈长方形，承托架(71)下表面和承托座(72)上表面之间摩擦力较小；承托座(72)上表面前端具有一转动电机(74)，转动电机(74)的轴同轴连接一垂直于接口管(6)而前后设置的丝杆(76)，承托架(71)内垂直于接口管(6)设置有一个前后通孔的丝杆孔(73)，丝杆孔(73)两端开口处各设有一个与丝杆(76)耦合的置于孔内的耦合件；/n软管(9)右端与过滤器(10)的上口(101)相连接，过滤器(10)由上椎体、中圆柱体、下椎体拼成，中圆柱体内从上到下设有均水平设置的上滤网(102)，中滤网(103)、HEPA滤网(104)，过滤器(10)下口连接中软管(105)，中软管(105)的后端连接固定于观测桌(141)内的观测槽(14)，观测桌(141)中央处镂空且将长方体状的观测槽(14)水平置于其内，观测桌一侧固定有L形的上部水平下部竖直的安装架(11)，安装架上部下表面固定有脉冲氙灯(12)，安装架下部中间位置固定有水平的单色器托架(131)，单色器托架将单色器(13)固定对准脉冲氙灯(12)的出射光，在观测槽(14)下方设有对准单色器(13)的光电二极管(18)，观测槽(14)的出口连接下软管(151)，下软管(151)中端设置有后蠕动泵(15)；下软管(151)出口下方设置有侧架，侧架顶端上表面设置有压力传感器(17)，压力传感器上承载有不锈钢盘(16)，下软管(151)出口位于不锈钢盘(16)中央部的垂直上方，不锈钢盘(16)与水平面之间有2-5°之间的夹角；/n所述控制系统(202)位于PC之内，控制系统连接控制模块，控制模块连接并单独地控制前蠕动泵、后蠕动泵、脉冲氙灯、单色器、转动电机、压力传感器、光电二极管、所有红外传感器，光电二极管、压力传感器、所有红外传感器接收的数据传送回控制系统(202)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于化学需氧紫外吸光度的养殖水域环境监测系统，其特征在于：
包括采集器组、接口管(6)、承托部(7)、上软管(9)、过滤器(10)、安装架(11)、脉冲氙灯(12)、单色器(13)、观测槽(14)、后蠕动泵(15)、下软管(151)、不锈钢盘(16)、压力传感器(17)、光电二极管(18)、PC(201)、控制系统(202)、控制模块(203)；
所述采集器组包括N组，N组的每一组均包括采集器(1)、滤网(2)、采集管(3)、前蠕动泵(4)、采集口法兰(5)；每一个所述N组的采集管(3)在后端均水平且平行地设置在一起，每一个所述N组的采集器(1)均伸入分散的水域中；每一个采集器(1)均呈圆锥状，采集器(1)大开口处设置滤网(2)且采集器(1)的小开口连接采集管(3)进口，采集管(3)上靠近末端的采集口法兰(5)处设置有前蠕动泵；
所述接口管(6)与每一个所述N组的采集管(3)的后端均处于一个水平面内，且接口管(6)在承托部(7)的带动下前后移动，并可对准任意采集管(3)的出口，接口管(6)的后端套有上软管(9)，上软管(9)套上的外侧再由接口管固定圈(61)夹持固定；
所述承托部(7)上具有承托架(71)、承托槽(711)、承托座(72)、丝杆孔(73)、转动电机(74)、高反片(75)、丝杆(76)，每一个所述采集口法兰(5)的前侧放置一个有感应面向右的红外传感器(53)，承托槽(711)是在承托架(71)上表面挖出的槽且承托槽(711)上表面与接口管(6)外表适配，承托槽(711)与接口管(6)粘合固定，承托架(71)前视呈上小下大的梯形且上下表面均呈长方形，承托架(71)下表面和承托座(72)上表面之间摩擦力较小；承托座(72)上表面前端具有一转动电机(74)，转动电机(74)的轴同轴连接一垂直于接口管(6)而前后设置的丝杆(76)，承托架(71)内垂直于接口管(6)设置有一个前后通孔的丝杆孔(73)，丝杆孔(73)两端开口处各设有一个与丝杆(76)耦合的置于孔内的耦合件；
软管(9)右端与过滤器(10)的上口(101)相连接，过滤器(10)由上椎体、中圆柱体、下椎体拼成，中圆柱体内从上到下设有均水平设置的上滤网(102)，中滤网(103)、HEPA滤网(104)，过滤器(10)下口连接中软管(105)，中软管(105)的后端连接固定于观测桌(141)内的观测槽(14)，观测桌(141)中央处镂空且将长方体状的观测槽(14)水平置于其内，观测桌一侧固定有L形的上部水平下部竖直的安装架(11)，安装架上部下表面固定有脉冲氙灯(12)，安装架下部中间位置固定有水平的单色器托架(131)，单色器托架将单色器(13)固定对准脉冲氙灯(12)的出射光，在观测槽(14)下方设有对准单色器(13)的光电二极管(18)，观测槽(14)的出口连接下软管(151)，下软管(151)中端设置有后蠕动泵(15)；下软管(151)出口下方设置有侧架，侧架顶端上表面设置有压力传感器(17)，压力传感器上承载有不锈钢盘(16)，下软管(151)出口位于不锈钢盘(16)中央部的垂直上方，不锈钢盘(16)与水平面之间有2-5°之间的夹角；
所述控制系统(202)位于PC之内，控制系统连接控制模块，控制模块连接并单独地控制前蠕动泵、后蠕动泵、脉冲氙灯、单色器、转动电机、压力传感器、光电二极管、所有红外传感器，光电二极管、压力传感器、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董飞，
申请(专利权)人：董飞，
类型：发明
国别省市：山东;37