水质自动采样方法及装置与流程

本发明涉及水质监测领域，特别涉及一种采用单混匀桶实现采样与分析同时进行的水质自动采样方法及装置。

背景技术：

目前，传统水质在线监测系统由于水样采集间隔长(通常为1～2小时)，水样代表性差，应对污染物扩散，响应速度慢，使得监管企业偷排漏排盲区大；而且在水样浓度变化大的场合进行测量时，由于采样时间短，使得水样检测结果偏差大，准确性低。

作为配套的水质自动采样器承担着越来越重要的作用，目前传统的水质自动采样器主要负责采样或超标留样，不具有混合采样功能，水样暂存功能，也无循环供样、自动清洗及排空。新型化水质采样器需同时实现自动混合样采集、分析仪表供样、超标留样和排空清洗等功能，为了能是实现自动排空清洗的功能，目前的水质采样器通过在留样瓶底部设置夹管阀(如专利CN200620147018.4)或带弹簧的排液嘴结构(如专利CN200410046969.9)，但均存在缺陷：

1.采用夹管阀底部排水和清洗，在水质较差的场合，夹管阀容易堵塞，导致水样漏出，维护相当麻烦；同时，底部进水清洗，清洗效果差，对下次水样造成干扰；

2.采用带弹簧的排液嘴、同时采用密封圈密封的结构，可靠性差，在有泥沙杂质的情况下，底部容易密封不好，出现漏水情况。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种稳定性好，可靠性高，除混合单元供样、排样外无采样盲区的水质自动采样方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种水质自动采样方法，所述水质自动采样方法包括以下步骤：

(A1)控制单元接收采样命令，控制采样泵将待测水样采集至混合单元；

(A2)当次采样结束，供样泵将当次水样同时输出两路，一路输送至分析仪分析，一路输送至留样单元留样；

(A3)排空混合单元内当次水样，下次采样开始；

(A4)所述分析仪分析当次水样，并将分析结果传送至控制单元进行判断：若水样超标，则控制单元控制留样单元保留当次水样；若水样符合标准，则控制单元控制供样泵反向转动，排空所述当次水样；所述(A4)步骤与下次水样采集同时进行。

根据上述的水质自动采样方法，优选地，输送至分析仪的多余当次水样循环回到所述混合单元。

根据上述的水质自动采样方法，优选地，当次采样结束，采样泵反向转动，排空混合单元上游的采样管路内的当次水样。

根据上述的水质自动采样方法，优选地，所述留样单元留样步骤如下：

(B1)选定空置留样瓶，控制单元控制旋转定位装置将所述空置留样瓶旋转至轴向定位装置下方；

(B2)控制单元控制所述轴向定位装置上下移动并停在留样位对所述当次水样进行留样。

根据上述的水质自动采样方法，优选地，所述留样单元排空步骤如下：

(C1)选定待排空留样瓶，控制单元控制所述轴向定位装置上下移动并停在排空位；

(C2)供样泵反向转动，排空所述待排空留样瓶内的当次水样。

根据上述的水质自动采样方法，优选地，所述留样单元清洗步骤如下：

(D1)选定待清洗留样瓶，控制单元控制所述轴向定位装置上下移动并停在清洗位；

(D2)开启清洗水，清洗水充满所述待清洗留样瓶；

(D3)供样泵反向转动，排空所述待清洗留样瓶内的清洗水。

本发明还提供应用上述水质自动采样方法的自动采样装置，所述自动采样装置包括：控制单元和采样泵，所述自动采样装置进一步包括：

混合单元，所述混合单元内的混匀桶有且仅有一个；

供样泵，所述供样泵连接所述混合单元，正向转动时将当次水样同时输送至分析仪和留样单元，反向转动时将留样单元内的水样或清洗水排空；

留样单元，所述留样单元包括：

至少二个留样瓶，所述至少二个留样瓶放置在旋转定位装置上；

旋转定位装置，所述旋转定位装置用于将所述至少二个留样瓶中指定的留样瓶旋转至轴向定位装置下方；

轴向定位装置，所述轴向定位装置上设有留样位、排空位和清洗位，移动所述轴向定位装置对留样单元进行留样、排空和清洗。

根据上述的水质自动采样装置，优选地，所述留样位与所述清洗位处于所述轴向定位装置的同一个位置。

根据上述的水质自动采样装置，优选地，所述旋转定位装置进一步包括：

动力机构，所述动力机构包括：第一电机、第一同步带轮和第一同步带；

定位机构，所述定位机构进一步包括：

固定块；

旋转轴承，所述旋转轴承设置在固定块上；

第一同步惰轮，所述第一同步惰轮与所述第一同步带轮通过所述第一同步带相连，在所述第一电机的带动下运动；所述旋转轴承嵌在所述第一同步惰轮内；

定位码盘，所述定位码盘上设有狭缝，所述狭缝的位置与所述至少二个留样瓶一一对应；所述狭缝包括特征狭缝和普通狭缝，所述特征狭缝有且仅有一个，用于确定所述定位码盘的初始位置；

光电开关，所述光电开关固定在所述固定块上，且关于所述定位码盘上下设置，所述定位码盘在所述第一同步惰轮的带动下旋转，通过所述光电开关对所述狭缝进行定位和计数。

根据上述的水质自动采样装置，优选地，所述特征狭缝的宽度大于所述普通狭缝的宽度。

根据上述的水质自动采样装置，可选地，所述光电开关为一个或二个。

根据上述的水质自动采样装置，优选地，所述轴向定位装置进一步包括：

第二电机、第二同步带轮、第二同步带和第二同步惰轮；

滑台，所述滑台为滑块的移动轨道；

滑块，所述滑块与所述第二同步带固定连接，所述第二同步带在所述第二电机的带动下使得所述滑块在滑台上移动，进而带动固定在滑块上的固定管、留样管和清洗管上下移动；

上、下限位开关，所述上、下限位开关固定在所述滑台上，用于限制所述滑块的移动区域。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、本发明采用旋转定位装置实现留样瓶的精确定位，使得水样准确进入设定的留样瓶中；同时，所述旋转定位装置与轴向定位装置相配合，实现了平面旋转和轴向移动的三维运动，实现了留样瓶自动留样、排空和清洗的功能，稳定性好，可靠性高。

2、本发明通过采样泵、供样泵的设置以及留样瓶的旋转定位，在分析仪表分析、留样瓶排空、清洗的同时，混合单元已进行下次水样的采集；除混合单元供样、排样外无采样盲区，而混合单元供样、排样时间短，一般为3～5分钟，相较于本发明的采样时间几乎可以忽略，有效增加了采样覆盖的时间，最大程度地减少采样肓区。

附图说明

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：

图1是本发明实施例1的水质自动采样装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1的水质自动采样装置的旋转定位装置的结构示意图；

图3是本发明实施例1的水质自动采样装置的轴向定位装置的结构示意图。

具体实施方式

图1-3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。为了教导本发明技术方案，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实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1

图1示意性地给出了本实施例的水质自动采样装置的结构简图，图2示意性地给出了本实施例的水质自动采样装置的旋转定位装置结构简图，图3示意性地给出了本实施例的水质自动采样装置的轴向定位装置结构简图，如图1-3所示，所述自动采样装置包括：控制单元1和采样泵2，所述自动采样装置进一步包括：

混合单元3，所述混合单元内的混匀桶有且仅有一个；

供样泵4，所述供样泵连接所述混合单元，正向转动时将当次水样同时输送至分析仪和留样单元5，反向转动时将留样单元内的水样或清洗水排空；

留样单元，所述留样单元包括：

至少二个留样瓶51、52，所述至少二个留样瓶放置在旋转定位装置6上；

旋转定位装置，所述旋转定位装置用于将所述至少二个留样瓶中指定的留样瓶旋转至轴向定位装置下方；

轴向定位装置7，所述轴向定位装置上设有留样位、排空位和清洗位，移动所述轴向定位装置对留样单元进行留样、排空和清洗。

为了实现留样瓶的精确定位，故：

进一步地，所述旋转定位装置包括：

动力机构，所述动力机构包括：第一电机(图中未示出)、第一同步带轮61和第一同步带62；

定位机构，所述定位机构进一步包括：

固定块63；

旋转轴承64，所述旋转轴承设置在固定块上；

第一同步惰轮65，所述第一同步惰轮与所述第一同步带轮通过所述第一同步带相连，在所述第一电机的带动下运动；所述旋转轴承嵌在所述第一同步惰轮内；

定位码盘66，所述定位码盘上设有狭缝，所述狭缝的位置与所述至少二个留样瓶一一对应；所述狭缝包括特征狭缝661和普通狭缝662，所述特征狭缝有且仅有一个，用于确定所述定位码盘的初始位置；

光电开关67，所述光电开关固定在所述固定块上，且关于所述定位码盘上下设置，所述定位码盘在所述第一同步惰轮的带动下旋转，通过所述光电开关对所述狭缝进行定位和计数。

光电开关固定在所述固定块上静止，定位码盘在旋转的过程中，狭缝处于光电开关之间时，光电开关可以检测到信号，狭缝的宽度不同，光电开关可以检测到信号的时间不同，故：

进一步地，所述特征狭缝的宽度大于所述普通狭缝的宽度，当光电开光检测到信号的时间明显长于其他检测信号的时间，此狭缝位置即为初始位置。初始位置确定后，根据目标位置，计算出初始位置与目标位置的最短距离，定位码盘转动，光电开关计数，达到目标位置。

根据光电开关检测到的特征狭缝信号的时长判断初始位置时，仅需设置一个光电开关即可。

同样地，也可以通过设定二个光电开关，当所述二个光电开关在一段时间内同时检测到信号且其中一个光电开关检测到的信号时间比较长，或其中一个光电开光提前检测到信号，也可判定检测到信号时间较长的位置或提前检测到信号的位置为初始位置。

为了实现自动采样、水样分析、留样瓶排空、留样瓶清洗的同时进行，大幅度减少采样盲区，故：

进一步地，所述轴向定位装置还包括：

第二电机711、第二同步带轮712、第二同步带713和第二同步惰轮714；

滑台72，所述滑台为滑块的移动轨道；

滑块73，所述滑块与所述第二同步带固定连接，所述第二同步带在所述第二电机的带动下使得所述滑块在滑台上移动，进而带动固定在滑块上的固定管741、留样管742和清洗管743上下移动；

上、下限位开关751、752，所述上、下限位开关固定在所述滑台上，用于限制所述滑块的移动区域。

为了简化装置结构，故：

进一步地，所述留样位与所述清洗位处于所述轴向定位装置的同一个位置。

本实施例还提供一种水质自动采样方法，所述水质自动采样方法包括以下步骤：

(A1)控制单元接收采样命令，控制采样泵将待测水样采集至混合单元；

(A2)当次采样结束，供样泵将当次水样同时输出两路，一路输送至分析仪分析，一路输送至留样单元留样；

(A3)排空混合单元内当次水样，下次采样开始；

(A4)所述分析仪分析当次水样，并将分析结果传送至控制单元进行判断：若水样超标，则控制单元控制留样单元保留当次水样；若水样符合标准，则控制单元控制供样泵反向转动，排空所述当次水样；所述(A4)步骤与下次水样采集同时进行。

进一步地，输送至分析仪的多余当次水样循环回到所述混合单元。

为了避免当次水样对下次水样造成干扰，故：

进一步地，当次采样结束，采样泵反向转动，排空混合单元上游的采样管路内的当次水样。

进一步地，所述留样单元留样步骤如下：

(B1)选定空置留样瓶，控制单元控制旋转定位装置将所述空置留样瓶旋转至轴向定位装置下方；

(B2)控制单元控制所述轴向定位装置上下移动并停在留样位对所述当次水样进行留样。

进一步地，所述留样单元排空步骤如下：

(C1)选定待排空留样瓶，控制单元控制所述轴向定位装置上下移动并停在排空位；

(C2)供样泵反向转动，排空所述待排空留样瓶内的当次水样。

进一步地，所述留样单元清洗步骤如下：

(D1)选定待清洗留样瓶，控制单元控制所述轴向定位装置上下移动并停在清洗位；

(D2)开启清洗水，清洗水充满所述待清洗留样瓶；

(D3)供样泵反向转动，排空所述待清洗留样瓶内的清洗水。

实施例2

本发明实施例1的水质自动采样装置在水质监测领域的应用例。

在该应用例中，所述混合单元包括一个混匀桶，所述混匀桶下方设有排液口；旋转定位装置的码盘上设有多个狭缝(如25个)，包括1个特征狭缝，其余为普通狭缝，旋转定位装置上且在每个狭缝对应的位置均放置有留样瓶；轴向定位装置上设有留样位/清洗位和排空位，所述排空位为轴向定位装置的下限位开关位置，留样位/清洗位设置在上、下限位开关之间。

本应用例的水质采样方法的操作流程如下：

S1.控制单元接收采样命令，控制采样泵将待测水样采集至混匀桶；所述采样命令为时间等比例采样或流量等比例采样；

S2.当次采样结束，采样泵反向转动，排空混合单元上游的采样管路内的当次水样；供样泵将当次水样同时输出两路，一路输送至分析仪分析，多余当次水样回混匀桶，一路输送至留样瓶留样：指定空置留样瓶，开启旋转定位装置将所述空置留样瓶旋转至轴向定位装置下方，开启所述轴向定位装置，滑块移动至留样位，当次水样进入所述空置留样瓶；

S3.打开混匀桶的排液口，排空当次水样，开始下次水样的采集；控制单元判断当次水样的分析结果：若水样超标，则启动旋转定位装置，将留样瓶从轴向定位装置下方转走；若水样符合标准，则将滑块移动至所述轴向定位装置的下限位开关位置，排空所述当次水样。