具有電極自動清洗和標定的水質在線監測系統的制作方法

本發明涉及環境監測
技術領域：
，尤其是一種水質在線監測系統，具有水質在線監測、電極自動清洗和標定功能。
背景技術：
：近年來，隨著工業的發展和大氣污染加重，水資源也遭到了嚴重的污染，加強對水資源的保護和監測工作迫在眉睫。多年來，水環境管理工作方式是人工采集樣本，人工分析數據，手工匯總制表等，采樣間隔時間長，數據分析匯總慢，難以及時、有效、準確地反映水環境的狀況。現有的水質在線監測系統由于受工作環境影響，工作一段時間后電極傳感器特性會發生改變，需要定期進行人工標定和清洗，難以保證數據的準確性和有效性，運行成本高，工作效率低，且也會存在一定水質監測真空期，不能滿足日益發展的水域環境監測管理需求。技術實現要素：為了克服已有水質檢測方式的及時有效性較差、準確性較差、無法實現電極自動清洗和標定、運行成本高、工作效率低的不足，本發明提供一種及時有效性較好、準確性較高的具有電極自動清洗和標定的水質在線監測系統。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種具有電極自動清洗和標定的水質在線監測系統，所述水質在線監測系統包括水樣采集機構、儲水倉、水樣監測箱和水質監測傳感器，所述水樣采集機構與所述儲水倉的入口連通，所述儲水倉的出口與所述水樣監測箱的上部的水樣入口連通，所述水樣監測箱的底部出口與水樣回收倉入口連通；所述的水樣監測箱頂部設置了一個安裝孔，所述水質監測傳感器穿過所述安裝孔伸入所述水樣監測箱內，所述水質監測傳感器固定在支撐平臺上，所述支撐平臺與用于帶動所述支撐平臺上下運動的升降模塊連接。進一步，所述水質在線監測系統還包括清洗機構，所述清洗機構包括用于將水質監測傳感器實現移位的傳感器移位模塊和用于實現水質監測傳感器清洗的超聲波清洗模塊，所述傳感器移位模塊位于所述支撐平臺上，所述傳感器移位模塊處于清洗工位時所述水質監測傳感器位于所述超聲波清洗模塊的超聲波清洗池內。再進一步，所述的傳感器移位模塊包括豎向滑動槽、豎向滑塊、水平滑動槽、水平滑塊和連桿，所述升降模塊包括固定管和升降管，所述固定管位于標定液箱下方，所述升降管的底部與支撐平臺相連，所述升降管可上下升降地套裝在固定管上，所述升降管的外壁安裝所述豎向滑動槽，所述豎向滑塊套可滑動地在所述豎向滑動槽內，所述豎向滑塊與所述連桿的一端鉸接，所述連桿的另一端與所述水平滑塊鉸接，所述水平滑塊可滑動地套裝在水平滑動槽內，所述水平滑動槽位于支撐平臺上，當所述水平滑塊位于水平滑槽的最外端時所述水質監測傳感器位于所述水樣監測箱；當所述水平滑塊位于水平滑槽的最外端時所述水質監測傳感器位于所述超聲波清洗模塊的超聲波清洗池內。更進一步，所述水樣監測箱與超聲波清洗模塊位于同一個工作平臺上，所述超聲波清洗模塊位于所述工作平臺的中央，所述水樣監測箱位于所述工作平臺的外圍一圈。所述水質在線監測系統還包括標定液箱，所述標定液箱通過管路與所述水樣監測箱的上部的標定液流入口連通，所述水樣監測箱的底部出口與標定液回收倉入口連通。所述儲水倉位于所述標定液箱的上部，所述標定液箱位于所述支撐平臺的上方，所述水樣監測箱位于所述支撐平臺的下方。所述超聲波清洗模塊包括超聲波清洗池、超聲波清洗器和超聲波清洗液儲存倉，所述超聲波清洗液儲存倉通過管道與所述超聲波清洗池連通，所述超聲波清洗器位于所述超聲波清洗池內。所述水樣監測箱的底部出口與水樣回流流路和標定液回流流路連接，所述標定液回收箱包括標定液回收倉和水樣回流倉，所述水樣回流流路與標定液回收箱內的水樣回收倉連通，所述標定液回流流路與標定液回收箱內的標定液回收倉連通，所述水樣回流倉與水樣排放流路連通，所述標定液回收倉與廢液排放流路連通所述的水樣采集機構包括一個采樣泵和一個過濾箱，采樣泵進水口的進水流道深入待測水樣中，采樣泵出水口通過管道與過濾箱進水口相連，過濾箱出水口通過管道與儲水倉相連。所述水樣采集機構與所述儲水倉的入口之間的管道、所述儲水倉與所述水樣監測箱之間的管道、所述標定液箱與所述水樣采集箱之間的管道、水樣監測箱底部出口的水樣回流流路和水樣排放流路、水樣監測箱底部出口的標定液回流流路以及廢液排放流路上均設置受控電磁閥，所述受控電磁閥、受控采樣泵、受控電機和水質監測傳感器均與用于實現在線監測、電極自動清洗和標定的控制器連接。本發明的有益效果主要表現在：1、及時有效性較好、準確性較高；2、采用自動標定和清洗裝置，可以及時對電極傳感器進行重新標定和清洗，減少采集數據的誤差，有效提高水質監測數據的準確性和可靠性，縮短人工維護時間，減少維護成本，本發明對水域環境保護有重要的意義。附圖說明圖1為水質在線監測、電極自動清洗和標定裝置示意圖。圖2為水樣儲存箱示意圖。圖3為標定液箱示意圖。圖4為傳感器支撐平臺升降模塊和傳感器移位模塊結構示意圖。圖5為水樣監測箱和超聲波清模塊示意圖。圖6為標定液回收箱示意圖。圖7為控制系統原理圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明作進一步描述。參照圖1～圖7，一種具有電極自動清洗和標定的水質在線監測系統，所述水質在線監測系統包括水樣采集機構A、儲水倉121、水樣監測箱5和水質監測傳感器，所述水樣采集機構A與所述儲水倉121的入口連通，所述儲水倉121的出口與所述水樣監測箱5的上部的水樣入口連通，所述水樣監測箱5的底部出口與水樣回收倉42入口和標定液回收倉41入口連通，水樣回收倉42出口與水樣排放流路36連通，標定液回收倉41出口與廢液排放流路32路連通；所述的水樣監測箱5設置了4個：PH監測箱51、溶解氧監測箱52、電導率監測箱53、濁度監測箱54，水樣監測箱5頂部設置了一個安裝孔511，所述水質監測傳感器穿過所述安裝孔伸入所述水樣監測箱51內，所述水質監測傳感器固定在支撐平臺7上，所述支撐平臺7與用于帶動所述支撐平臺7上下運動的升降模塊9連接。進一步，所述升降模塊9包括固定管91和和升降管92，所述固定管91位于標定液箱10下方，所述升降管92的底部與支撐平臺7相連，所述升降管92可上下升降地套裝在固定管91上。再進一步，所述水質在線監測系統還包括清洗機構B，所述清洗機構B包括用于將水質監測傳感器實現移位的傳感器移位模塊8和用于實現水質監測傳感器清洗的超聲波清洗模塊6，所述傳感器移位模塊8位于所述支撐平臺7上，所述傳感器移位模塊8處于清洗工位時所述水質監測傳感器位于所述超聲波清洗模塊6的超聲波清洗池62內。所述水質在線監測系統還包括標定液箱10和受控電磁閥11，所述標定液箱10通過管路與所述水樣監測箱5的上部的標定液流入口連通。所述水質在線監測系統還包括連接塊13和箱體14，所述水樣存儲箱12、標定液箱10以及水質監測支撐平臺55通過連接塊13固定在箱體14上。本實施例中，以PH電極傳感器監測、自動標定和清洗方法為例進行詳細講述。表1為PH標定液與溫度關系對應表：溫度/℃05101520253035404550PH44.014.004.004.004.004.004.014.024.044.044.06PH76.986.956.926.906.886.866.856.846.846.836.83PH99.469.389.339.289.239.189.149.109.079.049.02表1表1中，PH4為鄰苯二甲酸氫鉀溶液，PH7為混合磷酸鹽鹽溶液，PH9為四硼酸鈉溶液。PH電極傳感器有四種狀態：PH監測狀態、PH電極傳感器標定檢測狀態、PH電極傳感器清洗狀態和PH電極傳感器標定狀態。一般情況下都處于PH監測狀態，每隔一定周期進行一次PH電極傳感器標定檢測，判斷PH電極傳感器是否需要重新標定，當經過PH電極測得標定液的數值與已知標定液的標準數值相差超過一定值時，則對PH電極傳感器進行清洗和標定，本實施例優選為2％，具體值視監測系統精度要求而定，如不超過，則保持正常水質監測狀態。正常PH監測時，先將進水管31插入待測水面下方，啟動采樣泵1，水樣通過采樣泵1流入過濾箱2，經過濾箱2過濾后的水樣直接流入水樣儲存倉121，當水樣儲存倉121內部的液位傳感器顯示水位達到水樣儲存倉121深度的1/2時，開通流向PH監測箱51的水樣流路39，待PH監測箱51的液位浸沒PH電極傳感器探頭時，開通PH監測箱51底部的水樣回流流路34和水樣排放流路36，讓水樣流出，并保持PH監測箱51的液位始終處于電極傳感器探頭上方。同時PH監測箱51內的PH電極傳感器采集到的mV級電壓信號經過放大電路、濾波電路后轉換成0—5V的電壓信號，再經過A/D轉換處理后送至CPU，CPU分析處理后將得到的PH值，實時在觸摸屏上顯示出來，并通過通信模塊將數據同步發送到水質監測工作站進行保存。PH電極傳感器標定檢測時，PH電極傳感器標定周期一般為2—3個月，本實施例中PH電極傳感器標定檢測周期優選為30天，具體標定檢測周期視PH電極傳感器水域環境而定，水域環境污染越嚴重，標定檢測周期越短。PH電極傳感器標定檢測時，先關閉采樣泵1，關斷水樣儲存倉121和PH監測箱51之間的水樣流路39，開通PH監測箱51底部的水樣回流流路34，將PH監測箱51內的水樣全部排出后關斷水樣回流流路34，開通混合磷酸鹽標定液倉101和PH監測箱51之間的標定液流路37，待混合磷酸鹽溶液沖洗水質PH采集箱51后關斷通標定液流路37并開通標定液回收流路33，將混合磷酸鹽溶液排出，關斷標定液回收流路33然后開通標定流路37，讓混合磷酸鹽溶液浸沒電極探頭后關斷通標定液流路37，待PH電極傳感器信號穩定后，將測得的數值與已知當前溫度下混合磷酸鹽溶液的標準數值進行對比，如數值誤差大于2％，則對PH電極傳感器先進行清洗然后再標定，如數值誤差小于2％，則排出PH監測箱51內的混合磷酸鹽溶液，注入水樣，轉換成水質監測狀態。PH電極清洗時，啟動支撐平臺升降模塊9，通過升降管92開始帶動支撐平臺7向上運動，從而帶動PH電極傳感器向上運動，待PH電極傳感器完全脫離PH監測箱51后，啟動傳感器移位模塊8，電機帶動豎向滑塊85向上滑動，通過連桿84從而帶動水平滑塊82向內滑動，使PH電極傳感器位于超聲波清洗池62上方，然后支撐平臺7向下運動，讓PH電極傳感器插入超聲波清洗池62內，開通超聲波清洗液倉122的超聲波清洗液流路38，待超聲波清洗液浸沒電極傳感器探頭時，關斷超聲波清洗液流路38，超聲波清洗器61開始工作，對PH電極進行清洗，清洗完成后，開通超聲波清洗液回收流路35，排出超聲波清洗液，同時支撐平臺升降模塊9控制支撐平臺7向上運動，電機控制豎向滑塊85向下滑動，通過連桿84從而帶動水平滑塊82向外滑動，使PH電極傳感器位回到PH監測箱51電極安裝孔511正上方后支撐平臺7向下運動直到PH電極傳感器插入PH監測箱51內，PH電極傳感器自動清洗完成。PH電極標定時，經過超聲波清洗后的PH電極傳感器插入到PH監測箱51內的混合磷酸鹽標定液中，待信號穩定后將測量值更新為當前溫度下已知的混合磷酸鹽標定液的PH值。開通標定液回收流路33，將混合磷酸鹽標定液排放干凈后關斷標定液回收流路33，開通鄰苯二甲酸氫鉀標定液倉102或四硼酸鈉標定液倉103和PH采集箱51之間的標定液流路37，當監測水樣為酸性時，用鄰苯二甲酸氫鉀標定液標定，為堿性時，用四硼酸鈉標定液標定，待鄰苯二甲酸氫鉀標定液或四硼酸鈉標定液沖洗水質PH監測箱51后關斷通標定液流路37并開通標定液回收流路33，將鄰苯二甲酸氫鉀標定液或四硼酸鈉標定液排出，關斷標定液回收流路33然后開通標定流路37，讓鄰苯二甲酸氫鉀標定液或四硼酸鈉標定液浸沒電極探頭后關斷通標定液流路37，待PH電極傳感器信號穩定后，將PH電極傳感器測量值更新為已知當前溫度下鄰苯二甲酸氫鉀標定液或四硼酸鈉標定液的標準數值，至此，PH電極傳感器的兩點標定完成。排空PH監測箱51內的鄰苯二甲酸氫鉀標定液或四硼酸鈉標定液，注入水樣，轉換成水質監測狀態。此實施例為PH電極傳感器的監測、自動標定和清洗方法，其它電極傳感器例如溶解氧電極傳感器，電導率傳感器，濁度傳感器等參照上述實施例便可完成電極傳感器的監測、自動標定和清洗。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。當前第1頁1 2 3