集成式多參數礦用水質分析系統和方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及水質分析系統和方法，具體涉及一種集成式多參數礦用水質分析系統 和方法。 技術背景：
[0002] 天然水中常見的八大離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HC0 3_、CO廣、Cl_、S042_的含量占離子 總量的95% -99%，這些主要離子的分類常用來做為表征水體主要化學特征性指標。但是， 目前對所述八大離子的化驗不能由單一的一種水質分析系統來完成，需要利用滴定法或離 子色譜儀、分光光度計等儀器結合來實現。
[0003] 分光光度法是基于物質對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法。分光光度計在 我國水和廢水監測分析中利用廣泛，但是，所述八大離子中K+、Na+、HCO3' CO廣等不能利用 分光光度計進行化驗。
[0004] 電位分析法是利用溶液中某種離子的活度與電極電位有一定的函數關系，通過測 量電極電位來確定待測物含量的分析方法。目前，已有的離子選擇電極約20種以上，但是， 不能實現對 Mg2+、S0廣等離子的檢測。
[0005] 基于分光光度法的分光光度計和基于電位分析法的離子計一般應用于實驗室。
【發明內容】
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[0006] 本發明所要解決的技術問題是提供集成式礦用水質分析系統和方法。
[0007] 為了解決上述問題，本發明技術方案是，集成式多參數礦用水質分析系統，包括 ARM -體機、模擬鍵盤與RS232模塊、無線WIFI、電源轉換模塊、離子電位計和分光光度計； 電源轉換模塊為各電路單元供電；其特點是：
[0008] ARM -體機通過模擬鍵盤與RS232模塊分別連接分光光度計與離子電位計；
[0009] 分光光度計用于檢測比色皿中待測水樣的吸光度，通過模擬鍵盤與RS232模塊將 測試數據輸入到ARM -體機；
[0010] 離子電位計用于檢測放置在待測水樣中的離子選擇電極的電壓，通過模擬鍵盤與 RS232模塊將測試數據輸入到ARM -體機；
[0011] 該ARM-體機集成了 ARM處理平臺、RL45網絡接口及RS232接口；在ARM處理平 臺中設置有參數選擇模塊、讀數模塊、計算模塊以及存儲和顯示模塊；其中：參數選擇模塊 用于選擇測量參數；讀數模塊用于讀取分光光度計和離子電位計的測試數據；計算模塊用 于將測試數據轉換成離子濃度數據；存儲和顯示模塊用于將測試數據、離子濃度數據存儲 和顯不。
[0012] 本發明將分光光度計、離子電位計與ARM-體機相結合，通過分光光度計檢測比 色皿中待測溶液的吸光度而得到待測溶液的Mg 2+、S0,兩種離子含量，通過離子電位計檢測 放置在待測溶液中的電極的電壓而得到待測溶液中K+、Na+、Ca 2+、HCO3' CO廣、Cl_、PH值等指 標，可迅速、準確地測量出水樣中各種離子的含量。
[0013] 根據本發明所述的集成式多參數礦用水質分析系統的優選方案，在ARM處理平臺 中還設置有接口模塊；接口模塊通過RL45網絡接口和無線WIFI與PC機通訊。
[0014] 根據本發明所述的集成式多參數礦用水質分析系統的優選方案，ARM -體機設置 在水質分析儀主機中，在水質分析儀主機中還設置有電極接口和比色皿槽；比色皿槽用于 放置比色皿；電極接口為離子選擇電極與離子電位計連接的接口。
[0015] 集成式多參數礦用水質分析方法，其特點是：包括如下步驟：
[0016] 第一步、建立集成式多參數礦用水質分析系統，該系統包括ARM -體機、模擬鍵盤 與RS232模塊、無線WIFI、電源轉換模塊、離子電位計和分光光度計；電源轉換模塊為各電 路單元供電；ARM -體機通過模擬鍵盤與RS232模塊分別連接分光光度計與離子電位計；
[0017] 第二步、在ARM-體機中設置參數選擇模塊：用于選擇測量參數；讀數模塊：用于 讀取分光光度計和離子電位計的測試數據；計算模塊：用于將測試數據轉換成離子濃度數 據；存儲和顯示模塊：用于將測試數據、離子濃度數據存儲和顯示；
[0018] 第三步、通過模擬鍵盤與RS232模塊在ARM -體機中選擇需要測量的參數種類；判 斷是采用分光光度計測量或是采用離子電位計測量，當采用分光光度計測量時，進入第四 步，當采用離子電位計測量時，進入第六步；
[0019] 第四步、將待測水樣加入到比色皿中，并蓋好遮光板，對系統進行校零；校零結 束后，取出比色皿，在待測水樣中加入與測量離子對應的測試試劑，搖勻后，再次蓋好遮光 板；
[0020] 第五步、用分光光度計測量比色皿中的待測水樣的吸光度，測試數據通過模擬鍵 盤與RS232模塊輸入到ARM -體機;ARM -體機的讀數模塊讀取分光光度計的測試數據，計 算模塊將測試數據轉換成離子濃度數據，存儲和顯示模塊將測試數據、離子濃度數據存儲 和顯示；進入第七步；
[0021] 第六步、將待測水樣加入到燒杯中，將已校準的離子選擇電極信號輸出端通過電 極接口與離子電位計連接；離子選擇電極感應端浸入待測水樣中；離子電位計測試離子選 擇電極的電壓值，測試數據通過模擬鍵盤與RS232模塊輸入到ARM -體機；ARM -體機的讀 數模塊讀取離子電位計的測試數據，計算模塊將測試數據轉換成離子濃度數據，存儲和顯 示模塊將測試數據、離子濃度數據存儲和顯示；
[0022] 第七步、結束。
[0023] 本發明所述的集成式多參數礦用水質分析系統和方法的有益效果是：本發明將分 光光度計、離子電位計與ARM-體機相結合，通過分光光度計和離子電位計，可迅速、準確 地測量出水樣中各種離子的含量；本發明成本低，使用方便，數據直觀，可廣泛應用于各種 場合進行水質分析，如環保、煤礦、水廠等領域。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發明所述的集成式多參數礦用水質分析系統電路原理框圖。
[0025] 圖2為ARM處理平臺20中模塊結構圖。
[0026] 圖3為本發明礦用水質分析系統主機的面板結構圖。
[0027] 圖4是本安水質分析儀主機軟件流程圖。
[0028] 圖5是采用分光光度計測試的軟件流程圖。
[0029] 圖6是采用離子電位計測試的軟件流程圖。
【具體實施方式】
[0030] 參見圖1至圖6,集成式多參數礦用水質分析系統，包括ARM-體機11、模擬鍵盤 與RS232模塊12、無線WIFI15、電源轉換模塊16、離子電位計13和分光光度計14 ;電源轉 換模塊16為各電路單元供電；其中：
[0031] ARM-體機11通過模擬鍵盤與RS232模塊12分別連接分光光度計14與離子電位 計13 ;
[0032] 分光光度計14用于檢測比色皿18中待測水樣的吸光度，通過模擬鍵盤與RS232 模塊12將測試數據輸入到ARM -體機11 ;
[0033] 離子電位計13用于檢測放置在待測水樣中的離子選擇電極17的電壓，通過模擬 鍵盤與RS232模塊12將測試數據輸入到ARM -體機11 ;
[0034] 該ARM -體機11集成了 TFT顯示屏及配套的觸摸屏、ARM處理平臺20、RL45網絡 接口 27及RS232接口 26 ;在ARM處理平臺20中設置有參數選擇模塊23、讀數模塊21、計算 模塊22以及存儲和顯示模塊24 ;其中：參數選擇模塊23用于選擇測量參數；讀數模塊21 用于讀取分光光度計14和離子電位計13的測試數據；計算模塊22用于將測試數據轉換成 離子濃度數據；存儲和顯示模塊24用于將測試數據、離子濃度數據存儲和顯示。
[0035] 在ARM處理平臺20中還設置有接口模塊25 ;接口模塊25通過RL45網絡接口 27 和無線WIFI15與PC機通訊。ARM -體機可以保存測量數據，也可通過無線WIFI15將測量 數據共享，其它PC機可以通過無線WIFI網絡接收測量數據；用戶可以在水質分析系統上直 接操作，也能使用其它PC機通過無線WIFI網絡對本水質分析系統實現遠程控制。即水質 分析可以由ARM-體機完成整個分析過程，也可以由其它PC機完成水質分析。
[0036] 參見圖3,在具體實施例中，ARM -體機11設置在水質分析儀主機1中，在水質分 析儀主機1中還設置有電極接口 3和比色皿槽8 ;在水質分析儀主機1的面板2上還設置 有電源輸入接口 6、電源開關按鈕7 ;在進行溶液的吸光度測試時，將比色皿18放置在比色 皿槽8中；電極接口 3為離子選擇電極17與離子電位計13連接的接口；電極接口 3用于插 入離子選擇電極17的信號輸出端；比色皿槽8為帶遮光板的比色皿槽8 ;模擬鍵盤與RS232 模塊12使用的芯片為MAX202、CD4066 ;ARM-體機11為LJD-eWIN7S，ARM -體機的ARM核 心處理器是ARM920T，ARM -體機還集成了 7. 0寸的TFT ;無線WIFI15可以實現WIFI無線 網路與RJ45網口相互轉換。
[0037] 電源轉換模塊16由3節4A/H串聯鋰電池及電池充電電路、電源處理電路構成，輸 出12VDC ;野外工作時，由鋰電池供電；為滿足井下使用要求，水質分析系統還對電源轉換 模塊進行了防爆處理，使本發明達到本質安全的防爆要求。
[0038] 實施例1 :集成式多參數礦用水質分析方法，包括如下步驟：
[0039] 第一步、建立集成式多參數礦用水質分析系統，該系統包括ARM-體機11、模擬鍵 盤與RS232模塊12、無線WIFI15、電源轉換模塊16、離子電位計13和分光光度計14 ;電源 轉換模塊16為各電路單元供電；ARM-體機11通過模擬鍵盤與RS232模塊12分別連接分 光光度計14與離子電位計13 ;
[0040] 第二步、在ARM-體機11中設置參數選擇模塊23、讀數模塊21、計算模塊22、接口 模塊25以及存儲和顯示模塊24 ;參數選擇模塊23用于選擇測量參數；讀數模塊21用于讀 取分光光度計和離子電位計的測試數據；計算模塊22用于將測試數據轉換成離子濃度數 據；存儲和顯示模塊24用于將測試數據、離子濃度數據存儲和顯示；接口模塊25用于通過 RL45網絡接口 27和無線WIFI15與PC機通訊；
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