【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及放射性水体检测，具体涉及一种在线无人化水体中氚监测设备及其控制方法。
技术介绍
1、氚为纯β放射性核素，在水体中主要以hto或t2o的形式存在。自然水体中氚含量很低，大部分在0.2bq/l左右，核设施运行过程中会向大气和水体中排放国家规定值以内的氚，因此氚常作为指示性核素以判断核设施的正常运行。通过对环境水体中氚含量的监测可以及时发现核设施可能的放射性污染泄露，同时也可有效发现环境中潜在的放射性污染源和污染途径。
2、现行水体中氚监测方式主要为人工野外现场采样、密封、运输，在实验室过滤、利用临时搭建的蒸馏装置蒸馏水样、对水样电解浓集和液闪测量。受限于采样点位与实验室的空间距离和人工操作，样品分析周期长，分析效率低，工作强度大，无法实现水体中氚连续采样监测，难以及时发现环境水体中放射性氚异常的污染。
3、现有的水体中氚监测设备均局限于监测过程的个别环节，未集成于完整的自动化控制系统，无法在采样现场实现无人值守的全过程自动化、智能化监测，难以满足全天候监测的要求。同时现有的水体中氚监测设备在连续运行过程中，存在高活度水平氚样品对低活度水平氚样品污染的缺点，还存在样品中氚与设备中氢交换和清洗用水、不同活度氚样品相互污染的缺点。此外海水蒸馏时会残留大量盐分且蒸馏前预先加入的高锰酸钾也较难清洗。
技术实现思路
1、有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出一种在线无人化水体中氚监测设备及其控制方法，以克服上述
技术介绍
中的缺点，从而解决如何实现全天候全流程无人化
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下的技术方案：
3、本专利技术提出一种在线无人化水体中氚监测设备，其内配置有若干个蒸馏瓶、若干个样品瓶和若干个测量瓶，该监测设备包括自动采样装置、第一机械手装置、自动蒸馏装置、至少一个自动电解浓集装置、液闪制样装置、液闪自动测量装置、通讯装置、分别与以上装置进行电性连接的系统控制装置和用于安装以上装置的移动方舱；
4、第一机械手装置用于抓取对应的蒸馏瓶并将其依次移动至自动采样装置、自动蒸馏装置，抓取对应的样品瓶移动至自动电解浓集装置、液闪制样装置，抓取对应的测量瓶移动至液闪自动测量装置；
5、自动采样装置用于吸取监测设备以外的水体并自动进行沉淀过滤，并适时使用清洗用水进行采样腔道自清洁；系统控制装置控制第一机械手装置抓住对应的蒸馏瓶从而将沉淀过滤后的水体传送至自动蒸馏装置；
6、自动蒸馏装置用于蒸馏采样后的水体，并根据检测获得的馏出液的关于液位和电导率的阈值信息；系统控制装置控制自动蒸馏装置将电导率达标后的水体传输至自动电解浓集装置；
7、自动电解浓集装置用于电解浓缩电导率达标后的水体，并根据检测获得的被电解水体的关于液位的阈值信息；系统控制装置控制第一机械手装置抓住对应的样品瓶从而将电解浓集达标后的水体传送至液闪制样装置；
8、液闪制样装置包括第二样品移液机械手、第三开关盖机械手和第二运动控制器，用于对指定的液闪制样区域的对应样品瓶进行样品移液及开关盖，以实现藉由若干个测量瓶对电解浓集达标后的的水体进行分瓶制样；所述第二运动控制器与系统控制装置进行连接；所述第二运动控制器用于第二样品移液机械手、第三开关盖机械手的驱动控制；系统控制装置控制第一机械手装置抓住分瓶制样后对应的测量瓶从而将该测量瓶传送至液闪自动测量装置；
9、液闪自动测量装置包括液体闪烁谱仪，用于对分瓶制样后的测量瓶内的水体藉由该液体闪烁谱仪进行放射性检测；系统控制装置控制第一机械手装置抓住已完成放射性检测的对应的测量瓶并将该测量瓶从液闪自动测量装置移出；
10、通讯装置用于对外通信，传送检测数据；
11、系统控制装置用于对与其连接的装置进行监测过程的自动化控制。
12、进一步地，该监测设备还包括第一标记识别器、第二标记识别器、第三标记识别器、第四标记识别器和第五标记识别器；
13、第一标记识别器设于自动采样装置旁，用于识别配合自动采样装置作业的蒸馏瓶；第二标记识别器设于自动蒸馏装置旁，用于识别配合自动蒸馏装置作业的蒸馏瓶；第三标记识别器设于自动电解浓集装置旁，用于识别配合自动电解浓集装置作业的样品瓶；第四标记识别器设于液闪制样装置旁，用于识别配合液闪制样装置作业的样品瓶和/或测量瓶；第五标记识别器设于液闪自动测量装置旁，用于识别液闪自动测量装置作业的测量瓶；
14、系统控制装置又分别与第一标记识别器、第二标记识别器、第三标记识别器、第四标记识别器、第五标记识别器进行通信连接。
15、进一步地，自动采样装置包括：向外穿过移动方舱的采样管、单刀双掷型的第三电磁阀、清洗用水贮存箱、机械泵、第一级水箱、第一电磁阀、第一清洗泵、第一排放管、第一过滤器、第一蠕动泵、第二级水箱、第二电磁阀、第二排放管、第二清洗泵、第二过滤器、第二蠕动泵；第三电磁阀具有两个输入端和一个输出端，某一时刻仅选择一个输入端与输出端连接；
16、所述采样管的两端分别与外界环境水体和第三电磁阀的一个输入端连接，第三电磁阀的另一个输入端与清洗用水贮存箱连接，第三电磁阀的输出端与机械泵的输入端连接；机械泵的输出端与第一级水箱连接；第一过滤器分别与第一级水箱、第一蠕动泵的输入端连接，第一蠕动泵的输出端与第二级水箱连接；第二过滤器分别与第二级水箱、第二蠕动泵输入端连接；第一级水箱的箱壁、第二级水箱的箱壁分别对应地与第一清洗泵的输出端、第二清洗泵的输出端连通；第一级水箱的箱底、第二级水箱的箱底分别与第一排放管、第二排放管连通，清洗用水贮存箱又分别与第一清洗泵的输入端、第二清洗泵的输入端连通；第一排放管一端、第二排放管一端均外伸至方舱以外的环境中，第一排放管、第二排放管分别对应地连接有第一电磁阀、第二电磁阀；
17、所述系统控制装置分别与第三电磁阀、机械泵、第一电磁阀、第一清洗泵、第一蠕动泵、第二电磁阀、第二清洗泵、第二蠕动泵进行电性连接；
18、所述清洗用水贮存箱用于贮存清洗用水，为自动采样装置提供清洗用水；
19、所述第二蠕动泵的输出端作为自动采样装置的出水口，第一机械手装置抓取对应的蒸馏瓶并将其依次移动至自动采样装置的出水口。
20、进一步地，所述第一机械手装置包括六轴机械臂、电动夹爪和第二运动控制器；第二运动控制器与系统控制装置进行通信连接；第二运动控制器用于驱动六轴机械臂和电动夹爪；电动夹爪用于抓取蒸馏瓶、样品瓶和/或测量瓶。
21、进一步地，自动蒸馏装置包括封盖传动机构、加热套件、第一占位传感器、温度传感器、第一液位传感器、冷凝管、蒸馏液收集器、第二液位传感器、电导率传感器、第三定量蠕动泵、第四蠕动泵、第三清洗泵、第四电磁阀和第五电磁阀；
22、封盖传动机构包括胶盖和驱动电机；胶盖被驱动电机的传动部驱动从而使胶盖封盖第一蒸馏瓶的瓶口，第一蒸馏瓶为位于加热套件内的蒸馏瓶；
23、第一占位传本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在线无人化水体中氚监测设备，其内配置有若干个蒸馏瓶(9.1)、若干个样品瓶和若干个测量瓶，其特征在于，该监测设备包括自动采样装置(2)、第一机械手装置(7)、自动蒸馏装置(3)、至少一个自动电解浓集装置(4)、液闪制样装置(5)、液闪自动测量装置(6)、通讯装置、分别与以上装置进行电性连接的系统控制装置和用于安装以上装置的移动方舱(1)；
2.如权利要求1所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，该监测设备还包括第一标记识别器、第二标记识别器、第三标记识别器、第四标记识别器和第五标记识别器；
3.根据权利要求2所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，自动采样装置(2)包括：向外穿过移动方舱1的采样管(2.1)、单刀双掷型的第三电磁阀(2.20)、清洗用水贮存箱(2.19)、机械泵(2.4)、第一级水箱(2.7)、第一电磁阀(2.13)、第一清洗泵(2.16)、第一排放管(2.2)、第一过滤器(2.9)、第一蠕动泵(2.5)、第二级水箱(2.8)、第二电磁阀(2.14)、第二排放管(2.3)、第二清洗泵(2.18)、第二过滤器(2.10)、
4.根据权利要求1所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，所述第一机械手装置(7)包括六轴机械臂(7.1)、电动夹爪(7.2)和第二运动控制器；第二运动控制器与系统控制装置进行通信连接；第二运动控制器用于驱动六轴机械臂(7.1)和电动夹爪(7.2)；电动夹爪(7.2)用于抓取蒸馏瓶(9.1)、样品瓶和/或测量瓶。
5.根据权利要求1所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，自动蒸馏装置(3)包括封盖传动机构、加热套件(3.2)、第一占位传感器(3.3)、温度传感器(3.4)、第一液位传感器(3.5)、冷凝管(3.7)、蒸馏液收集器(3.8)、第二液位传感器(3.9)、电导率传感器(3.10)、第三定量蠕动泵(3.11)、第四蠕动泵(3.12)、第三清洗泵(3.13)、第四电磁阀(3.14)和第五电磁阀(3.15)；
6.根据权利要求5所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，自动电解浓集装置(4)的数量为二，其中一个自动电解浓集装置(4)为第一电解浓集回路子装置，其中另一个自动电解浓集装置(4)为第二电解浓集回路子装置；第五电磁阀(3.15)选择其中一个自动电解浓集装置(4)进行连通，第五电磁阀(3.15)的输出端接入自动电解浓集装置(4)的加样口。
7.根据权利要求1所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，第三开关盖机械手包括第一底座(5.3)、第一支撑臂(5.4)、第一旋转臂(5.5)和第一夹爪(5.6)；第二样品移液机械手包括第二底座(5.7)、第二支撑臂(5.8)、第二旋转臂(5.9)和移液枪(5.10)。
8.根据权利要求1所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，液闪自动测量装置(6)包括显示器和液体闪烁谱仪；液体闪烁谱仪的托盘弹出和收纳通过电气化驱动的机械装置实现，并安装第二占位传感器感知试剂瓶放置位置，其中托盘驱动模块、第二占位传感器及谱仪检测模块均由系统控制装置控制。
9.根据权利要求1所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，所述移动方舱(1)内还设于试剂瓶收纳区(9)，试剂瓶收纳区(9)用于集中存放未用、已用和留样的蒸馏容器；所述移动方舱(1)内还设于环境控制系统，环境控制系统包括除湿机(12.1)、空调器(12.3)、温度传感器和湿度传感器，其中温度传感器和湿度传感器与系统控制装置连接。
10.一种在线无人化水体中氚监测方法，其特征在于，应用于如权利要求3所述的在线无人化水体中氚监测设备，该方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种在线无人化水体中氚监测设备，其内配置有若干个蒸馏瓶(9.1)、若干个样品瓶和若干个测量瓶，其特征在于，该监测设备包括自动采样装置(2)、第一机械手装置(7)、自动蒸馏装置(3)、至少一个自动电解浓集装置(4)、液闪制样装置(5)、液闪自动测量装置(6)、通讯装置、分别与以上装置进行电性连接的系统控制装置和用于安装以上装置的移动方舱(1)；
2.如权利要求1所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，该监测设备还包括第一标记识别器、第二标记识别器、第三标记识别器、第四标记识别器和第五标记识别器；
3.根据权利要求2所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，自动采样装置(2)包括：向外穿过移动方舱1的采样管(2.1)、单刀双掷型的第三电磁阀(2.20)、清洗用水贮存箱(2.19)、机械泵(2.4)、第一级水箱(2.7)、第一电磁阀(2.13)、第一清洗泵(2.16)、第一排放管(2.2)、第一过滤器(2.9)、第一蠕动泵(2.5)、第二级水箱(2.8)、第二电磁阀(2.14)、第二排放管(2.3)、第二清洗泵(2.18)、第二过滤器(2.10)、第二蠕动泵(2.6)；第三电磁阀(2.20)具有两个输入端和一个输出端，某一时刻仅选择一个输入端与输出端连接；
4.根据权利要求1所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，所述第一机械手装置(7)包括六轴机械臂(7.1)、电动夹爪(7.2)和第二运动控制器；第二运动控制器与系统控制装置进行通信连接；第二运动控制器用于驱动六轴机械臂(7.1)和电动夹爪(7.2)；电动夹爪(7.2)用于抓取蒸馏瓶(9.1)、样品瓶和/或测量瓶。
5.根据权利要求1所述的在线无人化水体中氚监测设备，其特征在于，自动蒸馏装置(3)包括封盖传动机构、加热套件(3.2)、第一占位传感器(3.3)、温度传感器(3.4)、第一液位传感器(3.5)...
【专利技术属性】
技术研发人员：周睿东，陈文涛，陈爱，王家玥，周帅，孙勋杰，邓雨阳，
申请(专利权)人：广东省环境辐射监测中心，
类型：发明
国别省市：
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