专利名称：水污染监测自动采样决策系统及采样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水质监测、污废水排放监管技术及其设备。特别涉及一种用于污废水非法排放监管系统中的自动采样装置及其决策系统。
背景技术：
现有水质在线监测系统的应用如城市污水处理厂水质在线监测系统，由污水处理厂现场监测站、监测中心、管理中心和通讯网络系统组成。
监测站一般设置在各期工程的进、出水口附近，一般每台分析仪器只分析一种水质指标，且需要配备一台水质采样器，当同一监测点需要监测多项水质指标时，需要配置几种不同的水质采样器来满足各在线监测分析仪器的需要。因为要得到比较准确的在线监测数据，在分析以前要对采集的样品进行预处理(设备结构复杂，成本高)。其工作过程是监测站设备连续不间断地按设定采样时间间隔，重复进行采样并预处理、在线监测分析、对分析数据采集并传输出去，如有水质参数超标，就报警并留取水样备实验室检测核对。也就是说，水质在线自动监测系统是先采样，后分析，当水质指标超标时再留样报警。为了使污水排放监管更有力，除在各排污口正常设立监测采样点之外，还应在距离外排污废水企业较远的下游增设监采点，这样可以应对隐蔽排污口排污，防范人为破坏排污口的监采设备等。目前，国内外现有的监采器都做不到这一点。因为经混流、稀释，水体成分要比排污口复杂得多，相关污染物浓度也要下降许多，要采集到有价值的水样，除了对传感器有更高的要求外，还需要增设专门的采样决策系统，采样决策系统是排污口下游自动采样装置能否采到有效水样的关键，是自动采样装置的核心，决定着整个监采系统的性能。
发明内容本实用新型的目的是提供一种水污染监测自动采样决策系统及采样装置，以解决一台水质采样器在同一监测点，能够监测多项水质指标，并且结构简单、使用成本低和监采系统的工作流程更合理等技术问题。为了实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案一种水污染监测自动采样决策系统，包括在线检测传感器、预处理电路、单片机、无线传输模块和采样装置；其中的在线检测传感器为含有PH值、电导率、溶解氧及浊度和温度的五个传感器组构成的在线监测传感系统，该在线监测传感系统通过预处理电路将采集的多路信号送入具有PH值、电导率、溶解氧及浊度、温度五个水质常规参数的绝对值和相对值算法的单片机信号输入端；该单片机通过接口电路与无线传输模块实现通信连接；该单片机的控制输出端通过接口电路与采样装置的驱动电路连接。所述的单片机还具有USB接口。一种用于水污染监测自动采样决策系统的采样装置，包括一组样品瓶、分流接头、管线、泵和电磁阀；所述一组样品瓶分别通过管线和管线上的电磁阀与分流接头一端连接，该分流接头的另一端通过管线和管线上的泵接入被检测水中；所述一组样品瓶还分别通过另一组管线和管线上的电磁阀与另一个分流接头连接，该另一个分流接头与清净水源连接。本实用新型的优点是I、采用的自动采样系统是先决策判断、后采样报警，再送样精细分析。本实用新型使用了较为复杂的智能采样决策判断系统和性能可靠的采样装置，提高超标采样的可靠性，减少漏报和误报率。2、本实用新型所述的自动采样决策系统及配套的采样装置，在水体较为复杂的情 况下仍由较高的决策力，可提高采样的有效性和可靠性，能在排污口下游已混流的沟河对污废水非法排放进行在线监测并有低的误报和漏报率，为污染源追责提供物证。3、与传统的水质在线自动监测系统相比，不但大大节省成本，而且适合对隐蔽排污口的监测管理，使污废水排放监管能有效实施和推广，对提高水流质量具有现实意义。4、本实用新型的自动采样装置，适合各种现场的污水排放监管采样，其最大优点在于对被监控水体污染程度的响应的在线性、及时性，能够在水体出现超标事件后第I时间完成水体样品(物证)的自动采集、保存，并第I时间迅速以手机短信的形式告知接警手机，以便监管者做出及时的响应。它体积小，监测项目多，成本低、灵敏可靠，便于推广。
图I是本实用新型的系统组成框图。图2是本实用新型的自动采样装置结构图。图3是本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
本实用新型的系统组成参见图1，该水污染监测自动采样决策系统包括在线检测传感器、预处理电路、单片机、无线传输模块和采样装置；其中的在线检测传感器为含有PH值、电导率、溶解氧及浊度和温度的五个传感器组构成的在线监测传感系统，该在线监测传感系统通过预处理电路将采集的多路信号送入具有PH值、电导率、溶解氧及浊度、温度五个水质常规参数的绝对值和相对值算法的单片机信号输入端；该单片机通过接口电路与无线传输模块实现通信连接；该单片机的控制输出端通过接口电路与采样装置的驱动电路连接。所述的单片机还具有USB接口。本实用新型的用于水污染监测自动采样决策系统的采样装置参见图2，包括一组样品瓶I、分流接头3、6、管线、蠕动泵5和两位两通电磁阀2 ;所述一组样品瓶I分别通过管线和管线上的电磁阀2与分流接头6 —端连接，该分流接头6的另一端通过管线和管线上的泵5接入被检测水7中；所述一组样品瓶I还分别通过另一组管线和管线上的电磁阀2与另一个分流接头3连接，该另一个分流接头3与清净水源4连接。所述一组样品瓶I放置在固定台面9上。图2中，8是传感器。本实用新型采用五因素双水平的多传感器组合决策算法。从物证学和概率学的角度来看，基于三因素单水平的比对认定的漏误率一般不超过1%;基于四因素单水平的比对认定的漏误率在0.1%以下。本系统采用五因素双水平(绝对值+变化量)的多传感器组合决策设计，即PH值、电导率、溶解氧及浊度、温度五个水质常规参数的绝对值和相对值算法。采用本方法，可进一步提高采样的有效性与可靠性。[0023]将在线监测传感系统(多个传感器组成)和非法超排决策系统(绝对值、相对值比较算法)有机结合进行监测和判断整体设计，从理论和技术两个层面保证自动采样装置的足够小的低漏误率。另外，考虑到污水偷排的时间、总量，设计了程序延时多次采样。图3为自动采样装置软件流程图，应用软件程序和设置参数通过UBS接口输入单片机内部存储器，传感器组实时监测“污废水”的5项常规水质参数，送入预处理电路，经信号调理、模数转换等处理后，送入单片机进行决策运算(与设定的告警阈值比较)，当某项参数超标后，单片机立即输出控制信号，保存告警时的水体参数并通过无线通信模块传送报警数据和时间等信息内容。同时启动水体样品采集程序，控制相应的泵、阀等部件按顺序以固定时间间隔将水体样品采集到5个样品瓶中， 以备监管者取走做进一步分析、处理。当使用一段时间之后，如果“样品瓶”中有脏污情况出现，“纯净水”通过下方分流接头及冲洗电磁阀可以依次清洗“样品瓶”，避免对所采集样品造成污染而影响分析结果。无线传输模块发送告警信息到指定的监控部门及其手机上，以便对告警事件做出及时的处理(通过获取的告警参数类别、实测数据、超限事件发生时间等信息进行判断，决定是否到现场取走样品做进一步分析)。其最大的优点在于对被监控水体污染程度的响应的在线性、及时性，能够在水体出现超标事件后第I时间完成水体样品(物证)的自动采集、保存，并第I时间迅速以手机短信的形式告知接警手机，以便监管者做出及时的响应。例I :安装在排污口附近，及时监控处理。自动采样装置，可安装在排污口附近，监测污废水的排放，一旦水质参数超标，自动采样装置立即告警，将告警参数类别、实测数据、超限事件发生时间等信息保存起来，并以短信形式发送到接警手机和环保管理服务器上，以便及时制止排放和作出相应处理。例2 :安装在远离排污口的地方，用于监控水质和处理排污纠纷。为了应对偷排现象，将自动采样装置安装在远离排污口的下游，但是上游可能有不止一家涉污企业，因为有本实用新型的采样决策系统(5多个高灵敏度的传感器组合，可使自动监采器具备高灵敏、低遗漏率的性能，五因素双水平(绝对值+变化量)的超标决策系统，可使自动监采样器具备了低误判率。)仍然能够可靠高效的监测水质参数，一旦水质参数超标，自动采样装置立即告警，并采集水样，经无线通信模块将报警时的实时数据传至环保工作人员手机或客户端服务器，工作人员及时取走样品并送实验室做进一步精细分析，再根据相关涉污企业的指纹档案进行排污追责。例3 :可根据上游涉污企业的多少和污染指标不同，更换不同传感器和相应门限参数设置，适应不同指标的监测需要，也可将决策算法扩展至十因素双水平。
权利要求1.ー种水污染监测自动采样决策系统，其特征在于，包括在线检测传感器、预处理电路、单片机、无线传输模块和采样装置；其中的在线检测传感器为含有PH值、电导率、溶解氧及浊度和温度的五个传感器组构成的在线监测传感系统，该在线监测传感系统通过预处理电路将采集的多路信号送入具有PH值、电导率、溶解氧及浊度、温度五个水质常规參数的绝对值和相对值算法的单片机信号输入端；该单片机通过接ロ电路与无线传输模块实现通信连接；该单片机的控制输出端通过接ロ电路与采样装置的驱动电路连接。
2.根据权利要求I所述的ー种水污染监测自动采样决策系统，其特征在于，所述的单片机还具有USB接ロ。
3.一种用于根据权利要求I所述的水污染监测自动采样决策系统的采样装置，其特征在于，包括一组样品瓶、分流接头、管线、泵和电磁阀；所述ー组样品瓶分别通过管线和管线上的电磁阀与分流接头一端连接，该分流接头的另一端通过管线和管线上的泵接入被检测水中；所述ー组样品瓶还分别通过另ー组管线和管线上的电磁阀与另ー个分流接头连接，该另ー个分流接头与清浄水源连接。
专利摘要本实用新型公开了一种水污染监测自动采样决策系统及采样装置，包括在线检测传感器、预处理电路、单片机、无线传输模块和采样装置；其中的在线检测传感器为含有pH 值、电导率、溶解氧及浊度和温度的五个传感器组构成的在线监测传感系统，该在线监测传感系统通过预处理电路将采集的多路信号送入具有pH值、电导率、溶解氧及浊度、温度五个水质常规参数的绝对值和相对值算法的单片机信号输入端；该单片机通过接口电路与无线传输模块实现通信连接；该单片机的控制输出端通过接口电路与采样装置的驱动电路连接。本实用新型可以解决一台水质采样器在同一监测点，能够监测多项水质指标，并且结构简单、使用成本低和监采系统的工作流程更合理等技术问题。
文档编号G01N1/14GK202648999SQ20122016335
公开日2013年1月2日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者万平英, 李红星, 宋静华, 王志广, 孙艳芝 申请人:北京联合大学