多参数水质分析系统的制作方法

本实用新型涉及水质测量技术领域，更具体地说，它涉及一种多参数水质分析系统。

背景技术：

电化学电极法是通过测量水样被测成分的活度，从而得到其在溶液的浓度。电化学电极法因其安装成本低，操作简单、配置灵活、不污损被测水样或溶液体系、而被快捷应用于流动监测和自动化检测系统，尤其适合于在线检测和监控等大数据采集，如：科研、实验室的小试或中试阶段的参数试验或终极产品寿命极限，资源勘探的成分分析、生产线的投料、产品的过程变化，农作渔业的水质检测、生态环境水样的质监等。常用的电化学电极法，是通过配置各种对应参数的电极，如：酸碱度的pH电极、含氧度的溶氧电极等，把电极插入固定在专门设计的流通池，直接测量引流的原始水样，但是该种方法往往会带来一系列的问题：

1、电极的尺寸各异。通用型实验室电极的直径：温度电极是3至6mm，pH和离子等其他电极是8至16mm。通常电极都是与各自的品牌仪器配置的，同一种电极，不同生产厂家所设计的直径也不尽其同，未必可以对接第三方仪器，每次测量均需要设计不同的流通池，劳动强度大，成本高；而工业电极型的电极由于配上了加固保护设计，体积更大，无法对小容器的样品测量，并且，安装困难，成本更高；

2、通用型实验室电极不适用于恶劣环境的现场在线工作，工业型电极可直接使用在一些开发式的生产现场或流通槽，但时常受限于其体积和不菲的价格。如果被测水样是在封闭环境，如：锅炉、食品发酵槽等，开拓一个容纳多电极的工作面，则需更高昂和复杂的安装的代价；

3、流通池的水体流速过高，可能会对电极的测量敏感元件产生一定冲击，加快磨损、减少工作寿命；

4、电极在不断变速的流动水体中，回路电场也在不断地变化，引致测量数据的不稳定。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种操作方便、适用范围广，有效提高测量准确性的多参数水质分析系统。

本实用新型的技术方案是这样的：一种多参数水质分析系统，包括计算机电脑和测量电极，还包括可将被测水样从水源引向测量区域或实验室并可控制被测水样匀速稳压流动的控制蠕动泵和与该控制蠕动泵连通并可至少安装一个所述测量电极的集成式流通池模块以及通过导线与所述流通池模块上的测量电极相连以获取数据的多参数电极数据采集仪；所述的计算机电脑通过导线与所述的多参数电极数据采集仪相连以对其发送命令，并且，所述的计算机电脑上安装有可对多参数电极数据采集仪收集的数据信号进行处理分析的电极数据处理系统。

进一步地，所述的流通池模块包括流通池本体，所述的流通池本体上下两侧均设有水平布置的截平面，所述的其中一个截平面上设有多个并列布置的电极孔，所述的多个电极孔上设有用于安装测量电极的电极固套或用于封闭所述电极孔的密封压盖中的至少一种与其相连。

进一步地，所述的流通池本体两端还设有可供被测水样进出的流体孔，所述的流通池本体内设有将所述流体孔与各个所述电极孔连通的流体腔。

进一步地，所述的多参数电极数据采集仪上设有多个与将电极测量信号收集的信号输入接口，所述的信号输入接口与所述流通池模块上的测量电极的数量、类型一一对应，相应的，所述的多参数电极数据采集仪上还设有多个将转化后的数据信号输出的信号输出接口。

进一步地，所述的控制蠕动泵上设有进水泵管与被测水样的现场水源的水管相连，相应的，所述的控制蠕动泵上设有出水泵管与所述流通池模块的水管相连。

有益效果

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、本实用新型设计合理，其测量系统校正通过控制蠕动泵使标样自动循环形成搅拌动作，无需搅拌器，可进行现场校正，更有效地保证测量系统的准确性；

2、本实用新型采用控制蠕动泵来获取匀速常压的被测水样，为测量电极提供稳定的工作环境，使之处于最佳的工作状态，提高测量的精度，避免了由于被测水样与测量电极之间的流体冲击，对电极测量元件的磨损，延长了电极的工作寿命，并且，其蠕动泵可以吸取远距离的被测量水样，使多参数水质测量系统可以在远离现场恶劣环境处安装，为后继测量装置与一线现场留足了充裕的工作空间，无需特意改变生产设置，适用于不同的行业和不同的工作环境；

3、本实用新型通过可以安装多个测量电极的集成式流通池模块，可以根据实际需要，在流通池模块上安装与所需要测量参数的实验室型测量电极，实现同时测量多种参数的水质，打破了通用型实验室电极一线现场使用的局限性，为推广电极法于工业一线现场的应用提供了坚厚的技术支持，加快了研发与产业之间的转化步伐。并且，流通池的电极可以共享一个参考系统，无需另置参考电极，大大降低了测量难度和测量成本；

4、本实用新型中的模块式流通池构件、模块式的电极数据采集卡，在提供全方位的多参数技术的同时，更可以灵活地为不同的行业和应用专项，提供最佳的解决方案、配置相应的组合测量参数系统，更有效地推广电极法的多参数水质测量的应用，并且，其一线数据的采集与实时显示、处理、分析、储存等，均可通过运行专用软件，在电脑荧屏操作控制，实时检测与监控，操作十分方便；

5、本实用新型的分析系统所获得的数据格式兼容，测量数据可以以文本格式(CSV)储存，可以快速导出至深度研究的第三方系统，或者二次研发、远程交换，并且，可以外置兼容与共享，专用的电极数据处理系统软件全面支持微软操作系统Windows XP/7/8/10，无需专列购置，在节省费用的同时，充分享用微软平台的其它功能。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理图；

图2为本实用新型中流通池模块的结构示意图；

图3为本实用新型中控制蠕动泵的结构示意图；

图4为本实用新型安装后的立体结构示意图。

其中：1-控制蠕动泵、2-流通池模块、3-测量电极、4-多参数电极数据采集仪、5-计算机电脑、6-电极数据处理系统、7-信号输入接口、8-信号输出接口、1a-进水泵管、1b-出水泵管、2a—流通池本体、2b-截平面、2c-电极孔、2d-电极固套、2e-密封压盖、2f-流体孔、2g-流体腔、2h-固定螺孔。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

参阅图1-4，本实用新型的一种多参数水质分析系统，包括计算机电脑5和测量电极3，还包括可将被测水样从水源引向测量区域或实验室并可控制被测水样匀速稳压流动的控制蠕动泵1和与该控制蠕动泵1连通并可至少安装一个所述测量电极3的集成式流通池模块2以及通过导线与所述流通池模块2上的测量电极3相连以获取数据的多参数电极数据采集仪4；所述的计算机电脑5通过导线与所述的多参数电极数据采集仪4相连以对其发送命令，并且，所述的计算机电脑5上安装有可对多参数电极数据采集仪4收集的数据信号进行处理分析的电极数据处理系统6。本实用新型采用控制蠕动泵1来获取匀速常压的被测水样，为测量电极3提供稳定的工作环境，使之处于最佳的工作状态，提高测量的精度，避免了由于被测水样与测量电极3之间的流体冲击，对电极测量元件的磨损，延长了电极的工作寿命，并且，其蠕动泵可以吸取远距离的被测量水样，使多参数水质测量系统可以在远离现场恶劣环境处安装，为后继测量装置与一线现场留足了充裕的工作空间，无需特意改变生产设置，适用于不同的行业和不同的工作环境。

本实施例中，其流通池模块2包括流通池本体2a，为一个独立横放的圆柱体构件，在流通池本体2a的上下两侧均设有水平布置的截平面2b，为对称布置的两个平面，使流通池可以平稳的放置在实验台上，便于测量，在其中的一个截平面2b上设有多个并列布置的电极孔2c，沿流通池本体2a的轴向方向等距离排列，在多个电极孔2c上设有用于安装测量电极3的电极固套2d或用于封闭电极孔2c的密封压盖2e中的至少一种与其相连，其中，电极通过电极固套2d安装在电极孔2c内，实际应用时，只需要调整电极固套2d，即可以把测量参数所需要的电极固定在流通池，无需修改流通池，而电极固套2d是含橡皮圈的密封接头，用于紧固与密封电极，防止电极产生轴向位移与径向旋转，影响电极正常工作，密封压盖2e通过螺纹连接等方式连接在电极孔2c上，应用过程中，可以把暂时不需要测量的参数，通过密封压盖2e将电极孔2c关闭即可；在流通池本体2a两端还设有可供被测水样进出的流体孔2f，用于连接其他仪器或进出水泵管道，在流通池本体2a内设有将流体孔2f与各个电极孔2c连通的流体腔2g，形成一个液体流通通道，以便对水质进行测量。本实用新型结构简单，便于安装，其一体式的结构，减小了流通池的体积，集成了多种类型电极的安装，扩展了流通池的适用范围，通用性强，可独立置于试验台，操作灵活方便。

其中，控制蠕动泵1上设有进水泵管1a与被测水样的现场水源的水管相连，相应的，控制蠕动泵1上设有出水泵管1b与流通池模块2的水管相连；在控制蠕动泵1上还设有可控制被测水样的流速和水压的控制按钮；其流体孔2f可与控制蠕动泵1的出水泵管1b或流通池模块2的水管道或扩展模块中的任意一种连接，当流体孔2f与控制蠕动泵1连接时，控制蠕动泵1的进水泵管1a通过管道连接被测水样源，其出水泵管1b连接流通池模块2的一个流体孔2f，如此，流通池模块2的另一侧的流体孔2f，可连接流通池模块2的水管或连接扩展模块，形成完整的测量管路，以达到排出被测水样或扩展测量电极3的数量，而蠕动泵的作用是控制被测水样的进/出，提供缓动流体，保证电极处于正常的工作环境；上述的各个仪器或管路之间的密封件是O型橡胶密封圈，确保管路密封性。

其中，电极固套2d的直径范围在3mm～16mm之间，可与pH电极、溶氧电极、氧化还原电极、电导电极、温度电极、或各类离子选择电极中的任意一种连接，即具有对应各种类型电极尺寸的电极固套2d，在实际应用的过程中，只需要调整电极固套2d，即可以把测量参数所需要的电极固定在流通池，无需修改流通池；同时，在电极固套2d与电极孔2c之间、电极固套2d与密封压盖2e之间以及流体孔2f与控制蠕动泵1或流通池出管或扩展模块之间均设有橡胶密封圈(图中未显示)，确保流通池模块2与各种仪器和电极之间的密封性；其流体孔2f的轴心线与流体腔2g的轴心线相重合，防止液体流通方向变化而使液体中离子状态变化，便于液体的流通，并且，电极孔2c的轴心线均与流体腔2g的轴心线相垂直，确保电极与液体液面接触；最后，在与电极孔2c相背对的一侧的截平面2b上设有多个用于安装流通池模块2的固定螺孔2h，可以通过螺栓固定在工作台上，使流通池模块2既可以独立置于实验台，也可以固定安装在工作面或机箱，安装方便。

本实施例中，在多参数电极数据采集仪4上设有多个与将电极测量信号收集的信号输入接口7，并且，信号输入接口7与流通池模块2上的测量电极3的数量、类型一一对应，相应的，在多参数电极数据采集仪4上还设有多个将转化后的数据信号输出的信号输出接口8，该信号输出接口8为RS232通信接口，在计算机电脑5上设有USB/RS232接口，其多参数电极数据采集仪4通过数据线与计算机电脑5连接，相应的，在电极数据处理系统6上设有与多参数电极数据采集仪4上的信号输出接口8对应的USB/RS232通信接口，以形成完整的信号传递回路。

一种多参数水质分析方法，包括以下步骤：

(1)水样获取：通过控制蠕动泵1将被测水样从恶劣环境的现场水源引流至测量区域或实验室，以获取稳压稳速流动的被测水样，其中，测量区域或实验室设置在远离现场水源的位置，其控制蠕动泵1设置在测量区域或实验室内，被测水样通过水管引流；

(2)水样测量：将上述步骤1中的被测水样引流至可至少容纳一个电极的流通池模块2上，在流通池模块2中插接上与需要测量的参数对应的测量电极3，以实现同时测量具有多种参数的水质，其中，流通池模块2配套设有不同的电极，被测水样通过水管引流至流通池模块2的内腔，并使被测水样与电极的敏感元件接触，形成电势回路；

(3)数据采集：采用多参数电极数据采集仪4将各个测量电极3的测量信号收集，并经过缓冲除杂和格式转换形成数据信号；

(4)数据处理：将上述步骤3中的数据信号输送给在计算机电脑5，采用电极数据处理系统6将数据信号进行处理、分析、储存、显示，并以文本格式的形式保存以获取准确的测量数据。

本实施例中，该分析方法还包括测量系统校正的步骤，该步骤应用于步骤1之前，即为了提高测量的准确性，需要对测量的电极校正，该校正步骤的具体操作是把控制蠕动泵1的进水泵管1a和出水泵管1b同时放入校正容器内，然后开动控制蠕动泵1使标样自动循环形成搅拌动作，即可进行常规电极校正，无需搅拌器，可进行现场校正，更有效地保证测量系统的准确性。

本实施例中，在步骤1中，控制蠕动泵1是通过泵管进行交替挤压和释放来泵送被测水样，当控制蠕动泵1运行时，被测水样以均匀的流速、正常的工作水压流过流通池模块2，经过流通池模块2的水管道排出，当控制蠕动泵1停止时，水样被隔离在泵管中，被测水样停止进入流通池，在流通池模块2上的测量电极3处于正常的状态，不受外部被测水样变化的影响，即控制蠕动泵1起到保护测量电极3的作用，其中，控制蠕动泵1的转速保持在33ml/min～49ml/min之间，优选蠕动泵的转速保持在41ml/min，以进一步保证被测水样中各种待测成分的活度，为测量电极3提供正常的工作环境。

在步骤2中，经过流通池模块2的被测水样通过水管引回至水样源头、后继出水处理部或扩展模块，其中，被测水样直接引回水样源头或后继出水处理部可以避免污染环境，而被测水样引回至扩展模块，其扩展模块为与流通池模块2相同的结构，可以增加测量电极3的数量，实际上增加了同时测量的参数，在流通池模块2上的测量电极3为通用型实验室电极，打破了通用型实验室电极一线现场使用的局限性，为推广电极法于工业一线现场的应用提供了坚厚的技术支持，加快了研发与产业之间的转化步伐。并且，所有的测量电极3共享一个参考系统，如在1xpH、3x离子的四参数测量中，3支离子选择工作电极可以共享一支复合pH电极的参考系统，无需另置参考电极，降低测量成本。

在步骤3中，其多参数电极数据采集仪4针对不同种类的测量电极3，通过不同的电极卡分别对不同的信号进行处理以形成独立或组合形式的电极数据信号，送至其RS232数字接口，其中，依据电极的特性，多参数电极数据采集仪4的电极卡分别可以处理：pH/离子/氧化还原、溶解氧、电导、温度电极的信号。可以提供全方位的电极数据采集，也可以按需要提供组合的专项电极数据采集；在步骤4中，电极数据处理系统6在处理数据时，还同时对多参数数据采集仪4发送执行指令和采集数据的信号。本实用新型的分析方法，其一线数据的采集与实时显示、处理、分析、储存等，均可通过运行专用软件，在电脑荧屏操作控制，实现实时检测和监控；其测量数据以文本格式(CSV)储存，可以快速导出至深度研究的第三方系统，如：Labview等；二次研发；或远程交换，如：通过以太网进行局域交换，或通过Wifi云端对接等，实现数据格式兼容；其专用的电极数据处理系统6软件全面支持微软操作系统Windows XP/7/8/10，无需专列购置，在节省费用的同时，充分享用微软平台的其它功能，如：截屏、导出Excel享用其强大的报表、图文、打印等功能，实现了数据兼容与共享。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。