具有电极自动清洗和标定的水质在线监测系统的制作方法

本发明涉及环境监测
技术领域：
，尤其是一种水质在线监测系统，具有水质在线监测、电极自动清洗和标定功能。
背景技术：
：近年来，随着工业的发展和大气污染加重，水资源也遭到了严重的污染，加强对水资源的保护和监测工作迫在眉睫。多年来，水环境管理工作方式是人工采集样本，人工分析数据，手工汇总制表等，采样间隔时间长，数据分析汇总慢，难以及时、有效、准确地反映水环境的状况。现有的水质在线监测系统由于受工作环境影响，工作一段时间后电极传感器特性会发生改变，需要定期进行人工标定和清洗，难以保证数据的准确性和有效性，运行成本高，工作效率低，且也会存在一定水质监测真空期，不能满足日益发展的水域环境监测管理需求。技术实现要素：为了克服已有水质检测方式的及时有效性较差、准确性较差、无法实现电极自动清洗和标定、运行成本高、工作效率低的不足，本发明提供一种及时有效性较好、准确性较高的具有电极自动清洗和标定的水质在线监测系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有电极自动清洗和标定的水质在线监测系统，所述水质在线监测系统包括水样采集机构、储水仓、水样监测箱和水质监测传感器，所述水样采集机构与所述储水仓的入口连通，所述储水仓的出口与所述水样监测箱的上部的水样入口连通，所述水样监测箱的底部出口与水样回收仓入口连通；所述的水样监测箱顶部设置了一个安装孔，所述水质监测传感器穿过所述安装孔伸入所述水样监测箱内，所述水质监测传感器固定在支撑平台上，所述支撑平台与用于带动所述支撑平台上下运动的升降模块连接。进一步，所述水质在线监测系统还包括清洗机构，所述清洗机构包括用于将水质监测传感器实现移位的传感器移位模块和用于实现水质监测传感器清洗的超声波清洗模块，所述传感器移位模块位于所述支撑平台上，所述传感器移位模块处于清洗工位时所述水质监测传感器位于所述超声波清洗模块的超声波清洗池内。再进一步，所述的传感器移位模块包括竖向滑动槽、竖向滑块、水平滑动槽、水平滑块和连杆，所述升降模块包括固定管和升降管，所述固定管位于标定液箱下方，所述升降管的底部与支撑平台相连，所述升降管可上下升降地套装在固定管上，所述升降管的外壁安装所述竖向滑动槽，所述竖向滑块套可滑动地在所述竖向滑动槽内，所述竖向滑块与所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与所述水平滑块铰接，所述水平滑块可滑动地套装在水平滑动槽内，所述水平滑动槽位于支撑平台上，当所述水平滑块位于水平滑槽的最外端时所述水质监测传感器位于所述水样监测箱；当所述水平滑块位于水平滑槽的最外端时所述水质监测传感器位于所述超声波清洗模块的超声波清洗池内。更进一步，所述水样监测箱与超声波清洗模块位于同一个工作平台上，所述超声波清洗模块位于所述工作平台的中央，所述水样监测箱位于所述工作平台的外围一圈。所述水质在线监测系统还包括标定液箱，所述标定液箱通过管路与所述水样监测箱的上部的标定液流入口连通，所述水样监测箱的底部出口与标定液回收仓入口连通。所述储水仓位于所述标定液箱的上部，所述标定液箱位于所述支撑平台的上方，所述水样监测箱位于所述支撑平台的下方。所述超声波清洗模块包括超声波清洗池、超声波清洗器和超声波清洗液储存仓，所述超声波清洗液储存仓通过管道与所述超声波清洗池连通，所述超声波清洗器位于所述超声波清洗池内。所述水样监测箱的底部出口与水样回流流路和标定液回流流路连接，所述标定液回收箱包括标定液回收仓和水样回流仓，所述水样回流流路与标定液回收箱内的水样回收仓连通，所述标定液回流流路与标定液回收箱内的标定液回收仓连通，所述水样回流仓与水样排放流路连通，所述标定液回收仓与废液排放流路连通所述的水样采集机构包括一个采样泵和一个过滤箱，采样泵进水口的进水流道深入待测水样中，采样泵出水口通过管道与过滤箱进水口相连，过滤箱出水口通过管道与储水仓相连。所述水样采集机构与所述储水仓的入口之间的管道、所述储水仓与所述水样监测箱之间的管道、所述标定液箱与所述水样采集箱之间的管道、水样监测箱底部出口的水样回流流路和水样排放流路、水样监测箱底部出口的标定液回流流路以及废液排放流路上均设置受控电磁阀，所述受控电磁阀、受控采样泵、受控电机和水质监测传感器均与用于实现在线监测、电极自动清洗和标定的控制器连接。本发明的有益效果主要表现在：1、及时有效性较好、准确性较高；2、采用自动标定和清洗装置，可以及时对电极传感器进行重新标定和清洗，减少采集数据的误差，有效提高水质监测数据的准确性和可靠性，缩短人工维护时间，减少维护成本，本发明对水域环境保护有重要的意义。附图说明图1为水质在线监测、电极自动清洗和标定装置示意图。图2为水样储存箱示意图。图3为标定液箱示意图。图4为传感器支撑平台升降模块和传感器移位模块结构示意图。图5为水样监测箱和超声波清模块示意图。图6为标定液回收箱示意图。图7为控制系统原理图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步描述。参照图1～图7，一种具有电极自动清洗和标定的水质在线监测系统，所述水质在线监测系统包括水样采集机构A、储水仓121、水样监测箱5和水质监测传感器，所述水样采集机构A与所述储水仓121的入口连通，所述储水仓121的出口与所述水样监测箱5的上部的水样入口连通，所述水样监测箱5的底部出口与水样回收仓42入口和标定液回收仓41入口连通，水样回收仓42出口与水样排放流路36连通，标定液回收仓41出口与废液排放流路32路连通；所述的水样监测箱5设置了4个：PH监测箱51、溶解氧监测箱52、电导率监测箱53、浊度监测箱54，水样监测箱5顶部设置了一个安装孔511，所述水质监测传感器穿过所述安装孔伸入所述水样监测箱51内，所述水质监测传感器固定在支撑平台7上，所述支撑平台7与用于带动所述支撑平台7上下运动的升降模块9连接。进一步，所述升降模块9包括固定管91和和升降管92，所述固定管91位于标定液箱10下方，所述升降管92的底部与支撑平台7相连，所述升降管92可上下升降地套装在固定管91上。再进一步，所述水质在线监测系统还包括清洗机构B，所述清洗机构B包括用于将水质监测传感器实现移位的传感器移位模块8和用于实现水质监测传感器清洗的超声波清洗模块6，所述传感器移位模块8位于所述支撑平台7上，所述传感器移位模块8处于清洗工位时所述水质监测传感器位于所述超声波清洗模块6的超声波清洗池62内。所述水质在线监测系统还包括标定液箱10和受控电磁阀11，所述标定液箱10通过管路与所述水样监测箱5的上部的标定液流入口连通。所述水质在线监测系统还包括连接块13和箱体14，所述水样存储箱12、标定液箱10以及水质监测支撑平台55通过连接块13固定在箱体14上。本实施例中，以PH电极传感器监测、自动标定和清洗方法为例进行详细讲述。表1为PH标定液与温度关系对应表：温度/℃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为邻苯二甲酸氢钾溶液，PH7为混合磷酸盐盐溶液，PH9为四硼酸钠溶液。PH电极传感器有四种状态：PH监测状态、PH电极传感器标定检测状态、PH电极传感器清洗状态和PH电极传感器标定状态。一般情况下都处于PH监测状态，每隔一定周期进行一次PH电极传感器标定检测，判断PH电极传感器是否需要重新标定，当经过PH电极测得标定液的数值与已知标定液的标准数值相差超过一定值时，则对PH电极传感器进行清洗和标定，本实施例优选为2％，具体值视监测系统精度要求而定，如不超过，则保持正常水质监测状态。正常PH监测时，先将进水管31插入待测水面下方，启动采样泵1，水样通过采样泵1流入过滤箱2，经过滤箱2过滤后的水样直接流入水样储存仓121，当水样储存仓121内部的液位传感器显示水位达到水样储存仓121深度的1/2时，开通流向PH监测箱51的水样流路39，待PH监测箱51的液位浸没PH电极传感器探头时，开通PH监测箱51底部的水样回流流路34和水样排放流路36，让水样流出，并保持PH监测箱51的液位始终处于电极传感器探头上方。同时PH监测箱51内的PH电极传感器采集到的mV级电压信号经过放大电路、滤波电路后转换成0—5V的电压信号，再经过A/D转换处理后送至CPU，CPU分析处理后将得到的PH值，实时在触摸屏上显示出来，并通过通信模块将数据同步发送到水质监测工作站进行保存。PH电极传感器标定检测时，PH电极传感器标定周期一般为2—3个月，本实施例中PH电极传感器标定检测周期优选为30天，具体标定检测周期视PH电极传感器水域环境而定，水域环境污染越严重，标定检测周期越短。PH电极传感器标定检测时，先关闭采样泵1，关断水样储存仓121和PH监测箱51之间的水样流路39，开通PH监测箱51底部的水样回流流路34，将PH监测箱51内的水样全部排出后关断水样回流流路34，开通混合磷酸盐标定液仓101和PH监测箱51之间的标定液流路37，待混合磷酸盐溶液冲洗水质PH采集箱51后关断通标定液流路37并开通标定液回收流路33，将混合磷酸盐溶液排出，关断标定液回收流路33然后开通标定流路37，让混合磷酸盐溶液浸没电极探头后关断通标定液流路37，待PH电极传感器信号稳定后，将测得的数值与已知当前温度下混合磷酸盐溶液的标准数值进行对比，如数值误差大于2％，则对PH电极传感器先进行清洗然后再标定，如数值误差小于2％，则排出PH监测箱51内的混合磷酸盐溶液，注入水样，转换成水质监测状态。PH电极清洗时，启动支撑平台升降模块9，通过升降管92开始带动支撑平台7向上运动，从而带动PH电极传感器向上运动，待PH电极传感器完全脱离PH监测箱51后，启动传感器移位模块8，电机带动竖向滑块85向上滑动，通过连杆84从而带动水平滑块82向内滑动，使PH电极传感器位于超声波清洗池62上方，然后支撑平台7向下运动，让PH电极传感器插入超声波清洗池62内，开通超声波清洗液仓122的超声波清洗液流路38，待超声波清洗液浸没电极传感器探头时，关断超声波清洗液流路38，超声波清洗器61开始工作，对PH电极进行清洗，清洗完成后，开通超声波清洗液回收流路35，排出超声波清洗液，同时支撑平台升降模块9控制支撑平台7向上运动，电机控制竖向滑块85向下滑动，通过连杆84从而带动水平滑块82向外滑动，使PH电极传感器位回到PH监测箱51电极安装孔511正上方后支撑平台7向下运动直到PH电极传感器插入PH监测箱51内，PH电极传感器自动清洗完成。PH电极标定时，经过超声波清洗后的PH电极传感器插入到PH监测箱51内的混合磷酸盐标定液中，待信号稳定后将测量值更新为当前温度下已知的混合磷酸盐标定液的PH值。开通标定液回收流路33，将混合磷酸盐标定液排放干净后关断标定液回收流路33，开通邻苯二甲酸氢钾标定液仓102或四硼酸钠标定液仓103和PH采集箱51之间的标定液流路37，当监测水样为酸性时，用邻苯二甲酸氢钾标定液标定，为碱性时，用四硼酸钠标定液标定，待邻苯二甲酸氢钾标定液或四硼酸钠标定液冲洗水质PH监测箱51后关断通标定液流路37并开通标定液回收流路33，将邻苯二甲酸氢钾标定液或四硼酸钠标定液排出，关断标定液回收流路33然后开通标定流路37，让邻苯二甲酸氢钾标定液或四硼酸钠标定液浸没电极探头后关断通标定液流路37，待PH电极传感器信号稳定后，将PH电极传感器测量值更新为已知当前温度下邻苯二甲酸氢钾标定液或四硼酸钠标定液的标准数值，至此，PH电极传感器的两点标定完成。排空PH监测箱51内的邻苯二甲酸氢钾标定液或四硼酸钠标定液，注入水样，转换成水质监测状态。此实施例为PH电极传感器的监测、自动标定和清洗方法，其它电极传感器例如溶解氧电极传感器，电导率传感器，浊度传感器等参照上述实施例便可完成电极传感器的监测、自动标定和清洗。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页1 2 3