一种多参数水质实时在线检测装置的制作方法

本实用新型涉及电器，特别是一种多参数水质实时在线检测装置。

背景技术：

水是人类赖以生存和发展的必要资源，在地球生态系统的运转过程中起着至关重要的作用，但是，由于工农业的快速发展以及对水环境保护的忽视，使得水资源污染事件频发，水资源的污染与恶化严重影响人们的健康生活水平以及生态环境系统的良性循环，最终对人类的日常生活和社会的发展造成严重的影响。在我国的农村，农村饮水安全工程、及农村改水改厕工作等方面进行了多方面大量的投入，虽然收到了很多的成效且极大改善了农村饮水安全状况，但是，农村饮水安全工程仍然面临着许多问题。我国农村水污染主要表现在：(1)招商引资、污染工业向农村的转移，导致了农村工业项目逐年増加；(2)农药、化肥的大量使用、乱用以及滥用，导致了农田大量退化及其污染；(3) 环保部口监管不善等原因，废水污染了沿线的河流，进而污染了农田。

我国农村生活饮用水的发展明显落后于城市生活饮用水，其根本原因在于人口密度的不同，人口密集的区域，资金密集，居民对饮水水质的要求，也有量变到质变的过程。而广大农村地区，虽然总人口数量大，但是由于人口分布分散导致从集资到资金的使用都难以形成合力。同时，严重缺乏必要的消毒及处理设施设备、水质问题难以解决、设施建设质量问题多、供水设施管理人员素质普遍较差、管理维护不及时不合理、农村人口饮水安全意识差等问题始终困扰着农村饮水安全，构成农村饮水安全的隐患。

水质监测是监视和测定水体中参数的种类、各类参数的浓度及变化趋势、评价水质状况的过程。农村生活饮用水则缺少投入资金和技术力量，基本没有水质检验能力，设施的维护维修随意性强，整个供水系统运行缺少有效的安全保障和循环资金保障，没有完整的管理体系。农村地区受地理限制和经济条件的影响，开展水质监测工作难度非常大，导致很多地区水质监测管理落后，跟不上城市水平口。依目前的状况要完成所有农村水质监测工作确实困难很大。

目前，我国已经面临如何实现重点水域水质与重大水污染事件实时监测的巨大挑战，迫切需要尽快实现对重点水域水质的多参数、网络化在线监测与预警。面对水资源的短缺与污染，对水质监测技术的要求提高，于原来仪器方法的检出限值提出了挑战，我国在线水质检测技术起步较晚，目前人工采样，实验室分析仍是主要技术手段之一。因此，水质实时在线检测设备上的改进和创新势在必行。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供

一种多参数水质实时在线检测装置，可有效解决多参数水质实时在线检测的问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括壳体及其控制电路，壳体前面板上设有LCD显示屏和电源开关按钮及工作指示灯，壳体顶面上装有天线，所述的控制电路包括置于壳体内的信号调理器、A/D转换器、中央处理器（CPU）、储存器和电源以及置于壳体外的溶解氧传感器、温度传感器、电导率传感器、盐度传感器、PH值传感器、透明度传感器和氨氮值传感器，中央处理器（CPU）经GPRS模块与壳体上的天线相连，工作指示灯、存储器、LCD显示屏、电源分别中央处理器（CPU）相连，壳体上的电源按钮开关与电源相连，溶解氧传感器、温度传感器、电导率传感器、盐度传感器、PH值传感器、透明度传感器、氨氮值传感器经信号调理器和A/D转换器与中央处理器（CPU）相连，构成多参数水质实时在线检测结构。

本实用新型结构简单，新颖独特，有效解决了根据饮用水水质指标常规要求以及农村饮用水工程的特点，融合嵌入式技术、通信技术、数据处理技术和传感器技术，提供一种多参数水质实时在线检测装置，实时在线检测水质参数的异常变化，解决了多参数水质的实时在线检测难题，确保居民饮水安全，经济和社会效益显著。

附图说明

图1为本实用新型的外部壳体立体结构图；

图2为本实用新型的控制电路结构框式图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明：

如图1、图2所示，本实用新型包括壳体5及其控制电路，壳体5前面板上设有LCD显示屏4和电源开关按钮2及工作指示灯3，壳体5顶面上装有天线1，所述的控制电路包括置于壳体5内的信号调理器、A/D转换器、中央处理器（CPU）、储存器和电源以及置于壳体5外的溶解氧传感器、温度传感器、电导率传感器、盐度传感器、PH值传感器、透明度传感器和氨氮值传感器，中央处理器（CPU）经GPRS模块与壳体5上的天线1相连，工作指示灯3、存储器、LCD显示屏4、电源分别中央处理器（CPU）相连，壳体5上的电源按钮开关与电源相连，溶解氧传感器、温度传感器、电导率传感器、盐度传感器、PH值传感器、透明度传感器、氨氮值传感器经信号调理器和A/D转换器与中央处理器（CPU）相连，构成多参数水质实时在线检测结构。

为了保证使用效果和使用方便，所述的壳体5为立方形。

所述的中央处理器（CPU）为低功率ARM嵌入式处理器，型号为STM32F103VB。

所述的存储器为32MB存储器，型号为W25Q32。

所述的LCD显示屏4为10寸触摸高亮真彩液晶显示屏。

所述的壳体5上设有RS232/485通讯接口，用于与外部管理系统进行通讯联系。

所述的GPRS模块为能实现远程的无线数据通信模块DTU，经RS232通讯接口与中央处理器（CPU）相连。

在上述结构中，溶解氧传感器、温度传感器、电导率传感器、盐度传感器、PH值传感器、透明度传感器和氨氮值传感器用于实现水质参数的信号检测，根据多参数水质检测的功能需要，选用的传感器主要检测的水质参数为：溶解氧、温度、电导率、盐度、PH值、透明度、总溶解固体和氨氮值等8个水质参数。

通过对应的水质传感器，将水质参数的非电量信号转换为电信号，设计了信号处理电路实现信号的放大、滤波，利用A/D转换，将水质参数转化为数字信号，提供给中央处理器（CPU）并由中央处理器（CPU）进行进一步的信号处理。同时，通过采集模块的扩展，可以灵活扩展其他水质参数传感器；

中央处理器（CPU）用来完成数据的处理、远程数据通信以及各个模块之间的协作。

数据传输用来完成数据的上传和远程控制指令的下发。测量终端将采集到的水质参数数据以及状态数据通过移动网络将上传到远程的服务器并接收服务器的控制指令，采用GPRS(General Packet Radio Service)通信方式，GPRS具有充分利用现有的网络、资源利用率高、始终在线、传输速率高、资费合理等特点，我们选用GPRS无线通信方式，适用于野外环境，充分利用共享无线信道，特别适用于水质监测的长时间在线、通信数据量少的特点。

通信规约满足《水资源监控管理项目数据传输规约》(SZY206-2012)，该规约是由水利部发布了一系列用于指导水资源管理信息项目建设的规范和标准，采用该规约能够加快建设水资源管理信息项目，实行最严格的水资源管理制度，建立用水效率控制制度，建立水资源管理责任和考核制度。本实用新型能满足上述的要求，为农村饮用水的采样、检验及检测数据提供一种高效低成本的远程水质监测装置，提高水质监测信息数据的传输和分析效率，预防农村饮水安全隐患，保障农村居民的健康，促进农村地区的经济建设与发展，为当地行政部口制定农村饮水安全相关的政策法规及发展规划提供科学依据。

本实用新型使用时，(1)传感器的选定

主要测量的水质参数描述为：溶解氧、温度、电导率、盐度、PH值、透明度、总溶解固体和氨氮值，这些参数基本可以对水质作比较全面的分析，同时，通过采集模块的扩展，可以灵活扩展其他水质参数传感器，主要的传感器描述如下：

溶解氧：空气中的分子态氧溶解在水中成为溶解氧，水中溶解氧含量的多少是衡量水体自净能力的一个指标。采用溶解氧值传感器获取该水质参数。

温度：采用热电偶进行温度的可靠测量，该热电偶是将温度转换为电势大小，叫热电势温度传感器。

电导率：采用水质电导率传感器；

盐度：采用水质盐度传感器；

PH值：PH值是水溶液酸碱度的标志，是衡量水质好坏的一个重要指标。当被测溶液的酸碱度不同时，PH值传感器复合电极生成的直流电位就会发生变化，这样我们采集到的电信号就可以衡量溶液的酸碱度。

透明度：透明度是一项很重要的水质指标，水质浊度的变化必然伴随着无机物、有机物或细菌的出现，直接反应了供水水质是否受到了污染，浊度的变化，采用散射式浊度传感器。

总溶解固体：称溶解性固体总量，它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体。

氨氮值：氨氮以溶解状态的分子氨和以铵盐的形式存在于水体中，两者的比例取决于水的PH值和水温，通常以含N元素的量来表示氨氮的含量，选用氨氮传感器。

(2) 数据处理

数据处理由中央处理器（CPU）来完成，该模块由32位ARM处理器控制的智能现场设备，中央处理器（CPU）主要完成与监测计算机和水文传感器的双向数据传输，是水文传感器与监测计算机连接的枢纽，主要的功能为：

实时多参数水质数据采集；

数据汇总统计，历史数据存储查询；

参数变化趋势曲线，同比变化对比；

采用10寸彩屏，实时显示当前的水质参数；

通过扩展采集端口，扩大水质参数的数量。

(3) 数据传输

检测装置通过数据传输规约接受远程监测中心的传来的指令并上传远程监测中心，具有两种工作方式：

定时上报：定时的时间可以由用户自行设置。定时时间一到，自动读取一次水质参数数据，加报条件后就上报给远程监测中心。

远程召测数据：采集终端接收GPRS召测命令，然后通过GPRS上线将数据上报给远程监测中心。 当远程监测中心发送召测指令时，采集装置将多参数水质实时数据发送给远程监测中心。

由上述可以清楚的看出，本实用新型是一种多参数水质实时检测装置，有效用于水质实时在线多参数的检测，方便、快速、效果好，有效满足了我国现代水污染监测与治理的迫切需求和提升我国水污染监测与预警装备技术水平具有重要的科学意义，有很强的使用价值，经济和社会效益显著。