一种水质在线监测设备

技术领域：

本发明属于水质在线监测技术领域，具体涉及一种水质在线监测设备。

背景技术：

在水环境治理行动中水环境的保障需要长效的监管措施。

目前市场上常见的水质在线监测技术方案，是通过将常规实验室分析方法涉及的设备进行自动化、小型化集成改造后，装入箱体中，放置在目标水源附近。人工实验室分析不仅人力投入大，还会引入大量人为误差和系统误差，数据完整性和时效性差，很难快速获取水质概况。传统的环保监测站往往需要配备复杂在线仪表系统，投资巨大，单个站点的投资成本高，此外还需要铺设供电和网络等基础设施。这些监测站数量极少，虽然在主要河道国控省控断面上有部署，但是对于数量巨大的农村分散式污水处理设施，很难做到全覆盖以掌握全局的水质信息，只能采用低频次的人工监测的方法来获取极其有限水质数据，该监管体系不仅耗材耗力，而且成本高。

发明内容：

本发明提供了一种水质在线监测设备，其目的在于解决了传统的环保监测站对于数量巨大的农村分散式污水处理设施，很难做到全覆盖以掌握全局的水质信息，只能采用低频次的人工监测的方法来获取极其有限水质数据，该水质监管体系不仅耗材耗力，而且成本高的问题。

在一实施例中，本发明提供了一种水质在线监测设备，包括：

中央处理模块，与云端服务器连接，以在二者间进行信息交互；

传感器模块，包括氨氮传感器、多参数传感器和COD传感器；

其中，氨氮传感器，与所述中央处理模块电性连接，以将其检测出的水样氨氮数据反馈给所述中央处理模块；

多参数传感器，与所述中央处理模块电性连接，以将其检测出的水样多参数数据反馈给所述中央处理模块；

COD传感器，与所述中央处理模块电性连接，以将其检测出的水样COD数据反馈给所述中央处理模块；以及

检测箱，用于装载所述中央处理模块和所述传感器模块。

在另一实施例中，所述水质在线监测设备还包括：用于对待检测水样预先进行过滤的过滤模块。

在另一实施例中，所述过滤模块包括：

微孔陶瓷；以及

端头夹片，用于固定所述微孔陶瓷的微孔陶瓷膜。

在另一实施例中，所述水质在线监测设备还包括前置处理模块，其包括：

前置预处理箱；

水泵，设置在所述前置预处理箱内；

第一继电器，设置在所述前置预处理箱内且与所述中央处理模块电性连接；

第二继电器，设置在所述前置预处理箱内且与所述中央处理模块以及所述水泵电性连接；

第一水管，一端与所述过滤模块的出水端连接而另一端与所述水泵的进水端连接；

第二水管，一端与所述水泵的出水端连接而另一端与所述检测箱连接；以及

第一电磁阀，安装在所述第一水管上以及位于所述前置预处理箱内且与所述第一继电器电性连接。

在另一实施例中，所述前置处理模块还包括：

气泵，设置在所述前置预处理箱内且与所述第二继电器电性连接；

第三继电器，设置在所述前置预处理箱内且与所述中央处理模块连接；

第一气管，一端与所述第一水管连接而另一端与所述气泵连接；

第二电磁阀，安装在所述第一气管上以及位于所述前置预处理箱内且与所述第三继电器电性连接。

在另一实施例中，所述前置处理模块还包括：

第四继电器，设置在所述前置预处理箱内且与所述中央处理模块电性连接；

第二气管，一端与所述第一气管连接而另一端与所述检测箱连接；以及

第三电磁阀，安装在所述第二气管上以及位于所述前置预处理箱内且与所述第四继电器电性连接。

在另一实施例中，所述水质在线监测设备还包括：

取水模块，用于对由所述前置处理模块进入所述检测箱内的待测水样进行流量测定以及二次过滤，其设置在所述检测箱内且与所述中央处理模块电性连接。

在另一实施例中，所述检测箱的进水端、所述取水模块、所述COD传感器、所述多参数传感器、所述氨氮传感器、所述检测箱的出水端依次通过水管路连接，所述前置处理模块中的待测水样依次经过所述检测箱的进水端、所述取水模块、所述COD传感器、所述多参数传感器并从所述检测箱出水端排出。

在另一实施例中，所述COD传感器、所述多参数传感器和所述氨氮传感器均通过气管路与所述前置预处理模块中的反冲洗气体连通。

在另一实施例中，所述水质在线监测设备还包括：

蠕动泵，设置在所述检测箱内且与所述中央处理模块电性连接；

第一引流管，一端与所述检测箱的引流端连接而另一端与所述蠕动泵的进水端连接；

第二引流管，一端与所述蠕动泵的出水端连接而另一端接入所述水管路中。

本发明通过构建覆盖水质监测区域的物联网监测管控系统，以水质在线监测系统感知监测区域内水环境风险隐患，做到实时采集数据，以便于有效且智慧管控，该水质在线监测设备不仅可以将单个站点的投资成本降低到传统系统的十分之一，且能够做到体积小巧，通过测定衡量水质优劣的重要监测指标的水质关键参数，达到趋势预测的目的，以达到预警、应对对策目标，为精细化管理提供依据，并且该水质在线监测设备更是采用了模块化的设计，不同水质参数器件分开布置，单个水质参数器件的损坏不影响整个设备系统工作，解决了传统的环保监测站对于数量巨大的农村分散式污水处理设施，很难做到全覆盖以掌握全局的水质信息，只能采用低频次的人工监测的方法来获取极其有限水质数据，该水质监管体系不仅耗材耗力，而且成本高的问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明：

通过结合附图考虑以下详细描述，可以容易地理解本发明的教导，其中：

图1示出了本发明的一个实施例中水质在线监测设备中检测箱部分的结构示意图；

图2为图1中水质在线监测设备中检测箱部分控制线路示意图；

图3为本发明一实施例中过滤模块的结构示意图；

图4为本发明一实施例中水质在线监测设备中前置处理模块的结构示意图；

图5为图4中前置处理模块控制线路示意图；

图6为图4中前置处理模块气水管线路示意图；

图7为图1中水质在线监测设备中检测箱部分水管线路示意图。

具体实施方式：

为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明的一个实施例中水质在线监测设备的一部分，即核心检测部分，包括：检测箱30，在水质在线监测设备中充当着保护壳的作用。该检测箱30尺寸和形状设计成便于搬运，例如长方体状且小巧型的。

中央处理模块10装载在检测箱30内，其具备工控机功能。该中央处理模块10与云端服务器连接，以在二者间进行信息交互，例如，中央处理模块10集中处理并产生的水样数据发至云端服务器，或将云端服务器指令下发给中央处理模块10。在另一实施例中，在检测箱30的左上端安装无线接收器120，中央处理模块10上具有I/O1快插接头，无线接收器同中央处理模块10上的I/O1快插接头电性连接，以此实现中央处理模块10和云端服务器之间的信息交互采用目的。该检测箱30内采用模块化设计理念，构造清晰明了，检修方便，扩展能力强，中央处理模块10预留多个快插头，集中供电与控制信号线接口，分别对应连接各器件模块，即插即用。

如图2所示，传感器模块20包括氨氮传感器201、多参数传感器202和COD传感器203。传感器模块20装载在检测箱30内。其中，氨氮传感器201采用RMD-ISNH4，多参数传感器202采用多参数RMD-ISCOD，COD传感器203采用RMD-H8000-A。

其中，氨氮传感器201与中央处理模块10电性连接(例如，中央处理模块10上具有I/O2快插接头，氨氮传感器201同中央处理模块10上的I/O2快插接头电性连接)，以将其检测出的水样氨氮数据反馈给中央处理模块10。

多参数传感器202与中央处理模块10电性连接(例如，中央处理模块10上具有多参数模块快插接头，多参数传感器202同中央处理模块10上的多参数模块快插接头电性连接)，以将其检测出的水样多参数数据(例如，温度、PH、溶解氧等)反馈给中央处理模块10。

其中，在一实施例中，氨氮传感器201和多参数传感器202采用传感器固定模块对其固定，方便更换，而传感器固定模块与检测箱30固定安装。

COD传感器203与中央处理模块10电性连接(例如，中央处理模块10上具有COD传感器快插接头，COD传感器203同中央处理模块10上的COD传感器快插接头电性连接)，以将其检测出的水样COD数据反馈给中央处理模块10。在一实施例中，COD传感器203采用COD传感器托盘对其固定和支撑，而COD传感器203与检测箱30固定安装。

本发明实施例中的水质在线监测设备通过构建覆盖水质监测区域的物联网监测管控系统，以水质在线监测系统感知监测区域内水环境风险隐患，做到实时采集数据，以便于有效且智慧管控，该水质在线监测设备不仅可以将单个站点的投资成本降低到传统系统的十分之一，且能够做到体积小巧，通过测定衡量水质优劣的重要监测指标的水质关键参数，达到趋势预测的目的，以达到预警、应对对策目标，为精细化管理提供依据，并且该水质在线监测设备更是采用了模块化的设计，不同水质参数器件分开布置，单个水质参数器件的损坏不影响整个设备系统工作，解决了传统的环保监测站对于数量巨大的农村分散式污水处理设施，很难做到全覆盖以掌握全局的水质信息，只能采用低频次的人工监测的方法来获取极其有限水质数据，该水质监管体系不仅耗材耗力，而且成本高的问题。

如图3所示，在一实施例中，水质在线监测设备还包括：用于对待检测水样预先进行过滤的过滤模块40，该过滤模块40作为取水系统中的第一过滤措施，去除水中绝大部分颗粒杂质，整个过滤模块40独立于检测箱30外。在其他实施例中，过滤模块40也可以设计集成于检测箱30内。

如图3所示，在一实施例中，过滤模块40包括：微孔陶瓷401和端头夹片402，该端头夹片402用于固定微孔陶瓷401的微孔陶瓷膜。微孔陶瓷401在过滤模块40中主要发挥着过滤的功能。首次使用陶瓷膜作为过滤材质，孔径小且不易堵塞，有效过滤精度达到0.2μm，减少了水样中杂质对在线监测结果的影响，提高了准确度。

如图4所示，在一实施例中，水质在线监测设备还包括前置处理模块50，其包括：前置预处理箱501，该前置预处理箱501为前置处理模块50中组成部件提供保护，其可以是PVC壳体。

水泵502设置在前置预处理箱501内，该水泵502为设备抽取水样提供动力。

如图5所示，第一继电器503设置在前置预处理箱501内且与中央处理模块10电性连接，第二继电器504设置在前置预处理箱501内且与中央处理模块10以及水泵502电性连接(例如，在一实施例中，前置预处理箱的右上端具有线孔，控制线一端与中央处理模块电性连接而另一端分叉分别与第一继电器以及第二继电器电性连接)，第一水管505一端与过滤模块40的出水端连接而另一端与水泵502的进水端连接(例如，在过滤模块40的微孔陶瓷401的出水端安装有陶瓷出水管快插接头，在前置预处理箱501的左下端安装有前置进水管快插接头，陶瓷出水管快插接头和前置进水管快插接头之间通过第一水管505的部分管段连接，而第一水管505的一端通过陶瓷出水管快插接头与过滤模块40的出水端(微孔陶瓷的底端出水口位置)连接)，第二水管506一端与水泵502的出水端连接而另一端与检测箱30连接(例如，在前置预处理箱501的左侧壁中间偏上部分安装有前置出水管快插接头，第二水管506的部分管段与前置出水管快插接头连接)，第一电磁阀507安装在第一水管505上以及位于前置预处理箱501内且与第一继电器503电性连接。其中，第一继电器503、第二继电器504分别控制着第一电磁阀507、水泵502的开关。

中央处理模块10控制第一继电器503和第二继电器504，进而促使第一电磁阀507和水泵502打开，水样从过滤模块40接出，依次经过第一水管505、第二水管506进入检测箱30内。

如图6所示，在一实施例中，前置处理模块50还包括：气泵508。

气泵508设置在前置预处理箱501内且与第二继电器504电性连接，第三继电器509设置在前置预处理箱501内且与中央处理模块10电性连接，第一气管5010一端与第一水管505连接而另一端与气泵508连接，第二电磁阀5011安装在第一气管5010上以及位于前置预处理箱501内且与第三继电器509电性连接。其中，气泵508提供高压气体。

以上组成部件处于反冲洗模式时，气泵508开启，第一电磁阀507关闭，第二电磁阀5011打开，反冲洗气体沿着由第一气管5010和第一水管505组成的一条反冲洗路径进入过滤模块40，达到清洗微孔陶瓷401的目的。

如图6所示，在另一实施例中，前置处理模块50还包括：第四继电器5012。

第四继电器5012设置在前置预处理箱501内且与中央处理模块10电性连接；

第二气管5013一端与第一气管5010连接而另一端与检测箱30连接；以及

第三电磁阀5014安装在第二气管5013上以及位于前置预处理箱501内且与第四继电器5012电性连接。

以上组成部件处于反冲洗模式时，气泵508开启，第一电磁阀507关闭，第三电磁阀5014打开，反冲洗气体沿着由沿着由第一气管5010和第二气管5013组成的另一条反冲洗路径进入检测箱30，达到水质检测器件(例如，各种传感器)的目的。

如图7所示，在一实施例中，水质在线监测设备还包括：取水模块60。

取水模块60用于对由前置处理模块50进入检测箱30内的待测水样进行流量测定以及二次过滤，其设置在检测箱30内(例如，其设置在检测箱的底部区域附近)且与中央处理模块10电性连接。取水模块60主要由过滤装置和水流量测定装置组成，如采用KAMOER-KHS。

如图7所示，在一实施例中，检测箱的进水端(例如，在一实施例中，检测箱的进水端通过在检测箱的左下端安装检测箱进水快插头形成)、取水模块60、COD传感器203、多参数传感器202、氨氮传感器201、检测箱的出水端(例如，在一实施例中，检测箱的出水端通过在检测箱的右下端安装检测箱出水快插头形成)依次通过水管路70连接，前置处理模块50中的待测水样依次经过检测箱的进水端、取水模块60、COD传感器203、多参数传感器202、氨氮传感器201并从检测箱出水端排出。关于上述结构的具体结构，在一实施例中，该取水模块上具有取水模块出水快插接头，以便水管路连接，从而使的COD传感器能够接收取从取水模块流出水样。COD传感器在下部具有COD传感器进水快插接头且在上部具有COD传感器出水快插接头，COD传感器的COD传感器进水快插接头和取水模块的取水模块出水快插接头之间接通有水管路的部分管段，以实现二者的连接。在多参数传感器和氨氮传感器的下部相接通有水样储存模块，水样储存模块的左侧壁上安装有水样储存模块进水快插头而在右侧壁上具有水样储存模块出水快插头，水样储存模块的水样储存模块进水快插头和COD传感器的COD传感器出水快插接头之间接通有水管路的部分管段。水样储存模块的水样储存模块出水快插头和检测箱的出水端之间接通有水管路的部分管段。由此，前置处理模块中的待测水样实现依次经过检测箱的进水端、取水模块、COD传感器、多参数传感器并从检测箱出水端排出的流动路径目标。水样从前置预处理箱经检测箱的进水端流入，在取水模块中深度过滤后，从取水模块的取水模块出水快插接头流出，依次流经COD传感器、多参数传感器、氨氮传感器后，经水样储存模块的水样储存模块出水快插头，检测箱的出水端流出仪器。

如图7所示，在一实施例中，COD传感器203、多参数传感器202和氨氮传感器201均通过气管路80与前置预处理模块50中的反冲洗气体连通，该反冲洗气体对所有传感器进行冲洗，清洗出整个检测系统中残留的旧水样与杂质。

具体地，在一实施例中，检测箱30的右下端具有检测箱快接插头用于接入气管路80，以接收前置预处理模块50中的反冲洗气体。

如图7所示，在一实施例中，水质在线监测设备还包括：蠕动泵90。

蠕动泵90设置在检测箱30内且与中央处理模块10电性连接；

第一引流管100一端与检测箱的引流端连接而另一端与蠕动泵的进水端连接；

第二引流管110一端与蠕动泵的出水端连接而另一端接入水管路70中。

蠕动泵90开启，标准溶液从检测箱30的引流端，类似水样路线，经过COD传感器203、多参数传感器202、氨氮传感器201，根据传感器对标准溶液的测量数值，校准传感器参数，纠正误差，保证仪器的准确性。

该水质在线监测设备采用模块化设计，便于维护过滤，模块化设计敖阔前置处理、核心监测三大子系统分开设计，减少相互之间的干扰；核心检测箱内部设计将各不同水质参数分开布置，单个参数器件损坏不影响整个设备系统工作；自带反冲洗系统，跟市面上常规仪器相比，增加气泵装置，通过各个电磁阀联动，达到对整个水管线路进行气体冲洗，排出残留在管道中杂质的作用，提高设备运行稳定率；设备整体重量不超过10KG，可安装在墙面，也可立式安装在基础上，方便移动和固定，具有轻便小巧，方便部署的特点。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。