水质在线监测系统及方法与流程

1.本发明涉及水质监测，特别涉及水质在线监测系统及方法。


背景技术：

2.基于湿化学分析平台的水质自动分析仪被广泛应用于水中总氮、总磷、氨氮、需氧量、重金属等参数的自动分析中。近年来，随着社会对水环境质量关注度的不断提升，水质自动分析技术也得到迅速发展，水质自动分析仪表也随之不断更新迭代。然而，各类水质自动分析仪仍存在以下不足：
3.1.仪表体积大，便携性差，为水质应急快速监测带来不便；
4.2.一台仪表仅能测定一种参数，仪表功能单一，通用性差；
5.3.光度检测均采样单光路测量或单色光参比光路，引入杂散光和波长标度尺误差，影响吸光值检测稳定性；
6.4.试剂模块设计不合理，仪表运输过程中易因震动试剂发生泄漏，不但会对仪器造成腐蚀，更存在安全隐患。


技术实现要素：

7.为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种水质在线监测系统。
8.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
9.水质在线监测系统，水质在线监测系统，所述水质在线监测系统包括光学单元、流路单元和试剂；所述水质在线监测系统还包括：
10.第一壳体和第二壳体，所述光学单元设置在所述第一壳体内，所述流路单元设置在第二壳体内，所述第二壳体设置在第一壳体的下侧；所述试剂单元设置在所述流路单元的底侧；
11.支撑件，至少二个支撑件固定在所述第二壳体的下侧，并沿着上下方向延伸；
12.第三壳体，所述第三壳体设置在所述第二壳体的下侧，并用于容纳所述试剂单元；所述第三壳体内具有允许所述支撑件上下移动的通道，在所述第三壳体的顶端具有凹槽，所述凹槽与所述通道相邻，所述凹槽的宽度允许所述支撑件的底部通过。
13.本发明的目的还在于提供了根据本发明的水质在线监测系统的水质在线监测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
14.根据本发明的水质在线监测系统的水质在线监测方法，所述水质在线监测方法包括分析阶段和试剂更换阶段，所述试剂更换阶段为：
15.向上拉动第二壳体，支撑件在第三壳体的通道内向上移动；
16.旋转第二壳体，支撑件从通道进入凹槽内移动；
17.试剂模块处于第二壳体和第三壳体之间，支撑件被所述凹槽的底壁支撑；
18.取下试剂瓶，更换试剂。
19.与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
20.1.操作方便；
21.利用支撑件、通道和凹槽的组合设计，使得安装在流路单元底侧的试剂单元暴露在第二壳体和第三壳体之间(本来处于第三壳体内)，方便操作人员更换试剂；
22.2.安全性好；
23.凹槽和支撑件均采用上窄下宽的结构设计，凹槽阻挡了支撑件的向上完全拉出，有效地防止了第二壳体和第三壳体间完全脱离，提高了安全性；
24.3.占地面积小；
25.光学单元、流路单元和试剂单元的聚类分离式设计，且在上下方向重叠设置，显著地降低了占地面积；
26.利用本发明方案可制成24cm
×
24cm
×
54cm的超微型水质在线监测站，占地面积仅有0.0576m2，仅为市场上已有的最小水站占地面积的1/20，实现真正意义上的建设周期短、现场工程简易、方便移动、异地重建快；
27.4.检测准确度高；
28.使用了实时参比，提高了检测准确度；
29.5.监测参数多。
附图说明
30.参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
31.图1是根据本发明实施例的水质在线监测系统的结构示意图。
具体实施方式
32.图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
33.实施例1：
34.图1示意性地给出了本发明实施例的水质在线监测系统的结构简图，如图1所示，所述水质在线监测系统包括：
35.光学单元、流路单元和试剂单元21，光学单元包括光源、比色皿和光谱仪等涉及光学部分的器件，流路单元包括管道、泵和阀等涉及水样和试剂流动的器件，试剂单元21包括各种试剂瓶；
36.第一壳体11和第二壳体12，所述光学单元设置在所述第一壳体11内，所述流路单元设置在第二壳体12内，所述第二壳体12设置在第一壳体11的下侧；所述试剂单元21设置在所述流路单元的底侧；
37.支撑件31，至少二个支撑件31固定在所述第二壳体12的下侧，并沿着上下方向延伸；
38.第三壳体13，所述第三壳体13设置在所述第二壳体12的下侧，并用于容纳所述试剂单元21；所述第三壳体13内具有允许所述支撑件31上下移动的通道，在所述第三壳体13的顶端具有凹槽，所述凹槽与所述通道相邻，所述凹槽的宽度允许所述支撑件的底部通过。
39.为了支撑向上移动后的第二壳体，进一步地，当所述第二壳体12旋转时，所述支撑件31从所述通道进入与其相邻的凹槽内，并被所述凹槽的底壁支撑，使得试剂单元暴露在第二壳体12和第三壳体13之间，便于试剂的更换。
40.为了防止误操作而拉出支撑件以使得第二壳体和第三壳体完全脱离，进一步地，所述凹槽底部的宽度大于上部的宽度，所述支撑件的底端的宽度大于所述凹槽上部的宽度。
41.为了防止误操作而拉出支撑件以使得第二壳体和第三壳体完全脱离，进一步地，所述凹槽延伸到所述通道的上侧，凹槽阻挡了支撑件的进一步上移。
42.为了不影响试剂的更换，进一步地，所述支撑件固定在第二壳体的转角的下侧，所述通道设置在所述第三壳体的转角。
43.为了提高检测的准确度，进一步地，所述光学单元包括：
44.光源和分束模块，所述光源发出的光经过所述分束模块后分为检测光和参比光；
45.第一比色皿，所述检测光穿过所述第一比色皿；
46.光纤和光谱仪，参比光和穿过所述第一比色皿的检测光分别通过所述光纤耦合进所述光谱仪；
47.切换模块，所述切换模块用于使所述检测光和参比光选择性地耦合进所述光谱仪。
48.为了传输光信号，进一步地，穿过第一比色皿的参比光被耦合进入所述光纤内。
49.为了方便地上移第二壳体，进一步地，所述水质在线监测系统还包括：
50.弹簧，至少二个弹簧设置在所述第二壳体和第三壳体之间；
51.连接机构，所述连接机构用于连接所述第二壳体和第三壳体，使得在工作时，连接机构将第二壳体和第三壳体固定在一起，在更换试剂时，连接机构分开，也即第二壳体和第三壳体不再固定在一起，此时弹簧推动第三壳体上移，第二壳体和第三壳体分离。
52.本发明实施例的水质在线监测方法，也即根据本实施例的水质在线监测系统的工作方法，所述水质在线监测方法包括分析阶段和试剂更换阶段，所述试剂更换阶段为：
53.向上拉动第二壳体，支撑件在第三壳体的通道内向上移动；
54.旋转第二壳体，支撑件从通道进入凹槽内移动；
55.试剂模块处于第二壳体和第三壳体之间，支撑件被所述凹槽的底壁支撑；
56.取下试剂瓶，更换试剂。
57.实施例2：
58.根据本发明实施例1的水质在线监测系统及方法的应用例。
59.在该应用例中，如图1所示，第一壳体11、第二壳体12和第三壳体13在竖直方向上层叠放置，且三个壳体在水平面上的截面为矩形；第三壳体13的底壁处设置排液口41；
60.四个支撑件31分别固定在第二壳体12的四个角的底侧，并沿着竖直方向延伸；相对应地，第三壳体13的四个角具有竖直方向设置的通道，与通道相邻地，凹槽底部的宽度大于上部的宽度，支撑件31的底端的宽度大于所述凹槽上部的宽度，所述凹槽延伸到所述通
道的上侧，凹槽阻挡了支撑件31的进一步上移；
61.四个弹簧分别设置在所述第二壳体和第三壳体之间；连接机构(如卡扣结构)用于连接所述第二壳体和第三壳体，使得在工作时，连接机构将第二壳体和第三壳体固定在一起，在更换试剂时，连接机构分开，也即第二壳体和第三壳体不再固定在一起，此时弹簧推动第三壳体上移，第二壳体和第三壳体分离；
62.光学单元包括：光源采用氙灯，发出的光经过分束模块(如半透半反镜)后分为检测光和参比光；检测光穿过第一比色皿，待测水样通过第一比色皿，参比光被反射镜反射后和检测光平行；参比光和穿过第一比色皿的检测光分别通过“y”型光纤耦合进光谱仪；切换模块设置在参比光光路上，以及第一比色皿和光纤之间，用于使(穿过第一比色皿后的)检测光和参比光选择性地进入光纤。
63.本发明实施例的水质在线监测方法，也即根据本实施例的水质在线监测系统的工作方法，所述水质在线监测方法包括分析阶段和试剂更换阶段，所述试剂更换阶段为：
64.连接机构分开，也即第二壳体和第三壳体不再固定在一起，此时弹簧推动第三壳体上移，第二壳体和第三壳体分离；
65.向上拉动第二壳体，支撑件在第三壳体的通道内向上移动；
66.旋转第二壳体，支撑件从通道进入凹槽内移动；
67.试剂模块处于第二壳体和第三壳体之间，支撑件被所述凹槽的底壁支撑；
68.取下试剂瓶，更换试剂；
69.所述分析阶段为：
70.光源发出的光经过分束模块(如半透半反镜)后分为检测光和参比光；检测光穿过第一比色皿，待测水样通过第一比色皿，参比光被反射镜反射后和检测光平行；参比光和穿过第一比色皿的检测光分别通过光纤耦合进光谱仪，也即参比光无吸收；切换模块设置在参比光光路上，以及第一比色皿和光纤之间，用于使(穿过第一比色皿后的)检测光和参比光选择性地进入光纤，从而提供了实时参比，排除了杂散光的干扰。
71.实施例3：
72.根据本发明实施例1的水质在线监测系统及方法的应用例，与实施例2不同的是：
73.第二比色皿设置在参比光光路上，第二比色皿和第一比色皿相同，但内部是空的。