本发明专利技术涉及一种探头式水体石油污染物在线监测系统与方法，在系统上包括：激发光源，用于发射紫外光，以一定角度照射到待测水体表面；探测器，光的输入端装有滤光片，用于接收待测水体表面反射出的荧光；控制电路板，连接探测器和激发光源的控制端，用于荧光信号采集、温度采集、水体中石油污染物浓度计算，通过传输电缆连接到上位机。在方法上通过激发光源和探测器获得待测水体表面的荧光强度；根据荧光强度和水体中石油污染物的浓度之间的线性关系，求出待测水体中石油污染物的浓度。本发明专利技术采用低功耗紫外LED作为激发光源，利用石油类污染物的荧光特性进行浓度测量，灵敏度高，测量速度快，步骤简单，可以用于各类水域中石油类污染物的在线监测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水体油类监测领域，具体为。
技术介绍
进入21世纪以来，伴随着国民经济的高速发展，我国的江河、湖泊以及海洋环境水体水质也遭受到了严重的破环。其中石油及其产品在开采、炼制、贮运和使用过程中进入水体环境，从而形成了我国近海海域的石油类污染。油品入海途径有炼油厂含油废水经河流或直接注入海洋；油船漏油、排放或发生事故，使油品直接入海；海底油田在开采过程中的溢漏及井喷，使石油进入海洋水体；海洋底层局部自然溢油。因此，对各类水域中石油类污染物进行有效监测和管理，尤其是发展实时动态监 测技术具有重大社会意义和经济价值。进行水体油类测量常用的方法有浊度法、超声法、光散射法、重量法、非色散红外吸收法、红外分光光度法、色谱法、紫外吸收法、荧光光度法、紫外荧光法。其中浊度法、超声法、光散射法只对水体中的分散油起作用，因为它们检测不到溶解于水中的低浓度石油烃。重量法灵敏度不高，而且会造成低沸点烷烃的损失。非色散红外吸收法由于矿物油成分(烷烃、环烷烃和芳香烃中含有分别在2930cm-l (=CH2中C-H伸缩振动)，2960cm_l (CH2中C-H伸缩振动)，3030cm-l (芳香环中C-H伸缩振动)处有吸收带的不同组分，若这些组分的相对值发生变化，用只在某一波数处进行测量的非色散红外吸收法显然难以测准。红外分光光度法由于可同时或顺序测量上述三个波数处的吸光度(即A2930，A2960, A3030)，且在这三个波数处干扰小，可很容易地通过适当计算求得矿物油的总浓度，因而可以避免上述大多数缺点。色谱法可对多个组分加以测定，但费时、费事。与上述方法相比较，紫外荧光法可以方便的实时在线测量，被测水体不需作任何处理，操作简便，快速，应用前景广阔，成为研究的热点。荧光物质的分子在吸光过程中可以有几个不同的吸收峰带，不同的荧光物质由于分子结构和能量分布的差异，各自显示出不同的吸收光谱和荧光光谱特性，这就决定了荧光测量法具有很高的选择性和灵敏度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于紫外LED的荧光技术，不需要萃取等复杂的步骤，测量快速，功耗低，可以实现对水体中石油污染物的长期、实时、在线测量的探头式水体石油污染物在线监测系统与方法。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是一种探头式水体石油污染物在线监测系统，包括激发光源，用于发射紫外光，以一定角度照射到待测水体表面；探测器，光的输入端装有滤光片，用于接收待测水体表面反射出的荧光；控制电路板，连接探测器和激发光源的控制端，用于荧光信号采集、温度采集、水体中石油污染物浓度计算，通过传输电缆连接到上位机。所述激发光源、探测器、控制电路板固定于腔体中，腔体的下方为装有待测水体的流通池。所述待测水体上方固定有隔绝水蒸汽的石英窗片。所述激发光源为紫外LED，中心波长为365nm。所述滤光片采用中心波长为420_600nm的带通滤光片。所述探测器为光电二极管。 所述控制电路板是型号为MSP43H49的单片机，包括控制单元模块，连接发射单元模块和数据处理模块，用于对发射单元模块和数据处理模块的控制；发射单元模块，输入端连接控制单元模块，输出端连接激发光源，用于控制激发光源的工作；数据处理模块，接收来自探测器传输的反映荧光强度的电信号，按照荧光强度和水体中石油污染物浓度的对应关系得出水体中石油污染物的浓度，并通过传输电缆连接上位机。所述控制电路板还连接温度传感器，采用热敏电阻的温度探头，紧密贴靠在腔体上。一种探头式水体石油污染物在线监测方法，包括以下步骤通过激发光源和探测器获得待测水体表面的荧光强度；根据荧光强度和水体中石油污染物的浓度之间的线性关系，求出待测水体中石油污染物的浓度。所述待测水体中石油污染物的浓度传输到上位机中。本专利技术具体有以下有益效果I.整个监测过程不需萃取等复杂的手段，几乎不用维护，简便实用，适用于长期无人值守监测；2.整个设备用腔体密封，具有良好的电磁屏蔽性能，抗干扰性强，可靠性高，可以满足电磁环境复杂的场合应用；3.本专利技术装置具有温度检测单元安装在腔体上，可以实时获取现场温度数据，监视测量现场的温度；4.本专利技术装置的发射单元和接收单元为一体化设计，并通过石英窗片密封，能有效地防止水蒸汽进入到探测器；5.本专利技术采用高亮度紫外发光二极管作为光源，采用高强度腔体密封，结构紧凑、耐压，抗干扰性好，既可以浸入式测量，加配流通池又可以实现流通式测量。6.本专利技术既可以手持式操作，现场观测测量结果，也可以通过远程通讯接口，实现长期、定点无人监测，数据自动采集与传输。本专利技术可以广泛应用于海水、湖水、炼油厂等区域的环境监测，成本低廉、生产工艺简单，具有广泛的市场应用前景。附图说明图I为本专利技术系统的总体结构示意图2为本专利技术控制电路板的模块示意图；图3为本专利技术系统的实施例机械结构示意图；图4为本专利技术光电部件的一体化设计结构的实施例示意图；图5为本专利技术光电部件的实施例顶部示意图；图6为本专利技术实施例石油污染物浓度一荧光强度测量曲线。其中I为腔体、2为激发光源、3为石英窗片、4为流通池、5为滤光片、6为探测器、7为控制电路板、8为温度传感器、9为传输电缆、10为电缆接口、11为进水口、12为出水口、13为光源探孔、14为探测器探孔、15为安装螺孔I、16为安装螺孔2、17为安装螺孔3、18为安装螺孔4、19为连接螺纹口。 具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图I所示，为本专利技术实施例装置的结构示意图；包括腔体I、和内置于腔体I内的发射单元、接收单元、和控制电路板7;其中发射单元为发射紫外光的激发光源2，经过石英窗片3照射到水体或流通池4中，激发光源2采用的是紫外LED，中心波长为365nm。激发光源2在控制电路板7的控制下照射到待测水体，水体中石油类污染物在紫外光作用下发出荧光信号；接收单元，包括光电探测器6和位于光电探测器6前的滤光片5，荧光信号经过滤光片5的过滤后，经光电探测器6将光信号转化为电信号，本实施例中滤光片5米用420-600nm的带通滤光片滤光片，光电探测器6为光电二极管。如图2所示，为本专利技术实施例控制电路板的模块示意图。控制电路板7包括控制单元模块、发射单元模块、数据处理模块。控制单元模块分别与发射单元模块、数据处理模块连接。控制激发光源2的光信号及数据采集控制。控制电路板7负责荧光信号的采集、温度采集、浓度计算、数据保存，控制电路板7采用型号为MSP43H49单片机，是整个控制的核心，负责命令的发送、数据采集、数据处理以及与上位机的通信功能。发射单元模块，其输出端激发光源2的输入端连接，用于控制激发光源的工作；数据处理模块的输入端与接收单元连接，用于接收来自激发光源2产生的荧光信号，输出端通过防水传输电缆9与上位机实现通讯连接。数据处理模块根据收集的数据，计算出水体中石油污染物的浓度。腔体I内还安装有温度检测单元，温度检测单元包括紧密贴靠在腔体I上的温度探头8，本实施例中温度探头采用热敏电阻，温度探头紧密贴靠在不锈钢壳体上。温度检测单元的输出端通过信号线与控制电路板7的一输入端相连，在检测前温度检测单元测量环境温度，并将所测数据通过信号线传送至控制电路板7中的存储部分，用于记录环境的温度。控制电路板4通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种探头式水体石油污染物在线监测系统，其特征在于，包括激发光源（2），用于发射紫外光，以一定角度照射到待测水体表面；探测器（6），光的输入端装有滤光片（5），用于接收待测水体表面反射出的荧光；控制电路板（7），连接探测器（6）和激发光源（2）的控制端，用于荧光信号采集、温度采集、水体中石油污染物浓度计算，通过传输电缆（9）连接到上位机。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯巍巍，陈令新，赵广立，付龙文，孙西艳，张文秀，赵君才，
申请(专利权)人：中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。