專利名稱：水污染監測自動采樣決策系統及采樣裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水質監測、污廢水排放監管技術及其設備。特別涉及一種用于污廢水非法排放監管系統中的自動采樣裝置及其決策系統。
背景技術：
現有水質在線監測系統的應用如城市污水處理廠水質在線監測系統，由污水處理廠現場監測站、監測中心、管理中心和通訊網絡系統組成。
監測站一般設置在各期工程的進、出水口附近，一般每臺分析儀器只分析一種水質指標，且需要配備一臺水質采樣器，當同一監測點需要監測多項水質指標時，需要配置幾種不同的水質采樣器來滿足各在線監測分析儀器的需要。因為要得到比較準確的在線監測數據，在分析以前要對采集的樣品進行預處理(設備結構復雜，成本高)。其工作過程是監測站設備連續不間斷地按設定采樣時間間隔，重復進行采樣并預處理、在線監測分析、對分析數據采集并傳輸出去，如有水質參數超標，就報警并留取水樣備實驗室檢測核對。也就是說，水質在線自動監測系統是先采樣，后分析，當水質指標超標時再留樣報警。為了使污水排放監管更有力，除在各排污口正常設立監測采樣點之外，還應在距離外排污廢水企業較遠的下游增設監采點，這樣可以應對隱蔽排污口排污，防范人為破壞排污口的監采設備等。目前，國內外現有的監采器都做不到這一點。因為經混流、稀釋，水體成分要比排污口復雜得多，相關污染物濃度也要下降許多，要采集到有價值的水樣，除了對傳感器有更高的要求外，還需要增設專門的采樣決策系統，采樣決策系統是排污口下游自動采樣裝置能否采到有效水樣的關鍵，是自動采樣裝置的核心，決定著整個監采系統的性能。
發明內容本實用新型的目的是提供一種水污染監測自動采樣決策系統及采樣裝置，以解決一臺水質采樣器在同一監測點，能夠監測多項水質指標，并且結構簡單、使用成本低和監采系統的工作流程更合理等技術問題。為了實現上述發明目的，本實用新型采用如下技術方案一種水污染監測自動采樣決策系統，包括在線檢測傳感器、預處理電路、單片機、無線傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線檢測傳感器為含有PH值、電導率、溶解氧及濁度和溫度的五個傳感器組構成的在線監測傳感系統，該在線監測傳感系統通過預處理電路將采集的多路信號送入具有PH值、電導率、溶解氧及濁度、溫度五個水質常規參數的絕對值和相對值算法的單片機信號輸入端；該單片機通過接口電路與無線傳輸模塊實現通信連接；該單片機的控制輸出端通過接口電路與采樣裝置的驅動電路連接。所述的單片機還具有USB接口。一種用于水污染監測自動采樣決策系統的采樣裝置，包括一組樣品瓶、分流接頭、管線、泵和電磁閥；所述一組樣品瓶分別通過管線和管線上的電磁閥與分流接頭一端連接，該分流接頭的另一端通過管線和管線上的泵接入被檢測水中；所述一組樣品瓶還分別通過另一組管線和管線上的電磁閥與另一個分流接頭連接，該另一個分流接頭與清凈水源連接。本實用新型的優點是I、采用的自動采樣系統是先決策判斷、后采樣報警，再送樣精細分析。本實用新型使用了較為復雜的智能采樣決策判斷系統和性能可靠的采樣裝置，提高超標采樣的可靠性，減少漏報和誤報率。2、本實用新型所述的自動采樣決策系統及配套的采樣裝置，在水體較為復雜的情 況下仍由較高的決策力，可提高采樣的有效性和可靠性，能在排污口下游已混流的溝河對污廢水非法排放進行在線監測并有低的誤報和漏報率，為污染源追責提供物證。3、與傳統的水質在線自動監測系統相比，不但大大節省成本，而且適合對隱蔽排污口的監測管理，使污廢水排放監管能有效實施和推廣，對提高水流質量具有現實意義。4、本實用新型的自動采樣裝置，適合各種現場的污水排放監管采樣，其最大優點在于對被監控水體污染程度的響應的在線性、及時性，能夠在水體出現超標事件后第I時間完成水體樣品(物證)的自動采集、保存，并第I時間迅速以手機短信的形式告知接警手機，以便監管者做出及時的響應。它體積小，監測項目多，成本低、靈敏可靠，便于推廣。
圖I是本實用新型的系統組成框圖。圖2是本實用新型的自動采樣裝置結構圖。圖3是本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式
本實用新型的系統組成參見圖1，該水污染監測自動采樣決策系統包括在線檢測傳感器、預處理電路、單片機、無線傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線檢測傳感器為含有PH值、電導率、溶解氧及濁度和溫度的五個傳感器組構成的在線監測傳感系統，該在線監測傳感系統通過預處理電路將采集的多路信號送入具有PH值、電導率、溶解氧及濁度、溫度五個水質常規參數的絕對值和相對值算法的單片機信號輸入端；該單片機通過接口電路與無線傳輸模塊實現通信連接；該單片機的控制輸出端通過接口電路與采樣裝置的驅動電路連接。所述的單片機還具有USB接口。本實用新型的用于水污染監測自動采樣決策系統的采樣裝置參見圖2，包括一組樣品瓶I、分流接頭3、6、管線、蠕動泵5和兩位兩通電磁閥2 ;所述一組樣品瓶I分別通過管線和管線上的電磁閥2與分流接頭6 —端連接，該分流接頭6的另一端通過管線和管線上的泵5接入被檢測水7中；所述一組樣品瓶I還分別通過另一組管線和管線上的電磁閥2與另一個分流接頭3連接，該另一個分流接頭3與清凈水源4連接。所述一組樣品瓶I放置在固定臺面9上。圖2中，8是傳感器。本實用新型采用五因素雙水平的多傳感器組合決策算法。從物證學和概率學的角度來看，基于三因素單水平的比對認定的漏誤率一般不超過1%;基于四因素單水平的比對認定的漏誤率在0.1%以下。本系統采用五因素雙水平(絕對值+變化量)的多傳感器組合決策設計，即PH值、電導率、溶解氧及濁度、溫度五個水質常規參數的絕對值和相對值算法。采用本方法，可進一步提高采樣的有效性與可靠性。[0023]將在線監測傳感系統(多個傳感器組成)和非法超排決策系統(絕對值、相對值比較算法)有機結合進行監測和判斷整體設計，從理論和技術兩個層面保證自動采樣裝置的足夠小的低漏誤率。另外，考慮到污水偷排的時間、總量，設計了程序延時多次采樣。圖3為自動采樣裝置軟件流程圖，應用軟件程序和設置參數通過UBS接口輸入單片機內部存儲器，傳感器組實時監測“污廢水”的5項常規水質參數，送入預處理電路，經信號調理、模數轉換等處理后，送入單片機進行決策運算(與設定的告警閾值比較)，當某項參數超標后，單片機立即輸出控制信號，保存告警時的水體參數并通過無線通信模塊傳送報警數據和時間等信息內容。同時啟動水體樣品采集程序，控制相應的泵、閥等部件按順序以固定時間間隔將水體樣品采集到5個樣品瓶中， 以備監管者取走做進一步分析、處理。當使用一段時間之后，如果“樣品瓶”中有臟污情況出現，“純凈水”通過下方分流接頭及沖洗電磁閥可以依次清洗“樣品瓶”，避免對所采集樣品造成污染而影響分析結果。無線傳輸模塊發送告警信息到指定的監控部門及其手機上，以便對告警事件做出及時的處理(通過獲取的告警參數類別、實測數據、超限事件發生時間等信息進行判斷，決定是否到現場取走樣品做進一步分析)。其最大的優點在于對被監控水體污染程度的響應的在線性、及時性，能夠在水體出現超標事件后第I時間完成水體樣品(物證)的自動采集、保存，并第I時間迅速以手機短信的形式告知接警手機，以便監管者做出及時的響應。例I :安裝在排污口附近，及時監控處理。自動采樣裝置，可安裝在排污口附近，監測污廢水的排放，一旦水質參數超標，自動采樣裝置立即告警，將告警參數類別、實測數據、超限事件發生時間等信息保存起來，并以短信形式發送到接警手機和環保管理服務器上，以便及時制止排放和作出相應處理。例2 :安裝在遠離排污口的地方，用于監控水質和處理排污糾紛。為了應對偷排現象，將自動采樣裝置安裝在遠離排污口的下游，但是上游可能有不止一家涉污企業，因為有本實用新型的采樣決策系統(5多個高靈敏度的傳感器組合，可使自動監采器具備高靈敏、低遺漏率的性能，五因素雙水平(絕對值+變化量)的超標決策系統，可使自動監采樣器具備了低誤判率。)仍然能夠可靠高效的監測水質參數，一旦水質參數超標，自動采樣裝置立即告警，并采集水樣，經無線通信模塊將報警時的實時數據傳至環保工作人員手機或客戶端服務器，工作人員及時取走樣品并送實驗室做進一步精細分析，再根據相關涉污企業的指紋檔案進行排污追責。例3 :可根據上游涉污企業的多少和污染指標不同，更換不同傳感器和相應門限參數設置，適應不同指標的監測需要，也可將決策算法擴展至十因素雙水平。
權利要求1.ー種水污染監測自動采樣決策系統，其特征在于，包括在線檢測傳感器、預處理電路、單片機、無線傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線檢測傳感器為含有PH值、電導率、溶解氧及濁度和溫度的五個傳感器組構成的在線監測傳感系統，該在線監測傳感系統通過預處理電路將采集的多路信號送入具有PH值、電導率、溶解氧及濁度、溫度五個水質常規參數的絕對值和相對值算法的單片機信號輸入端；該單片機通過接ロ電路與無線傳輸模塊實現通信連接；該單片機的控制輸出端通過接ロ電路與采樣裝置的驅動電路連接。
2.根據權利要求I所述的ー種水污染監測自動采樣決策系統，其特征在于，所述的單片機還具有USB接ロ。
3.一種用于根據權利要求I所述的水污染監測自動采樣決策系統的采樣裝置，其特征在于，包括一組樣品瓶、分流接頭、管線、泵和電磁閥；所述ー組樣品瓶分別通過管線和管線上的電磁閥與分流接頭一端連接，該分流接頭的另一端通過管線和管線上的泵接入被檢測水中；所述ー組樣品瓶還分別通過另ー組管線和管線上的電磁閥與另ー個分流接頭連接，該另ー個分流接頭與清浄水源連接。
專利摘要本實用新型公開了一種水污染監測自動采樣決策系統及采樣裝置，包括在線檢測傳感器、預處理電路、單片機、無線傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線檢測傳感器為含有pH 值、電導率、溶解氧及濁度和溫度的五個傳感器組構成的在線監測傳感系統，該在線監測傳感系統通過預處理電路將采集的多路信號送入具有pH值、電導率、溶解氧及濁度、溫度五個水質常規參數的絕對值和相對值算法的單片機信號輸入端；該單片機通過接口電路與無線傳輸模塊實現通信連接；該單片機的控制輸出端通過接口電路與采樣裝置的驅動電路連接。本實用新型可以解決一臺水質采樣器在同一監測點，能夠監測多項水質指標，并且結構簡單、使用成本低和監采系統的工作流程更合理等技術問題。
文檔編號G01N1/14GK202648999SQ20122016335
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者萬平英, 李紅星, 宋靜華, 王志廣, 孫艷芝 申請人:北京聯合大學