一种基于光谱技术的自动水质检测装置及其使用方法

1.本发明涉及水质检测领域，尤其涉及了一种基于光谱技术的自动水质检测装置及其使用方法。


背景技术：

2.水是生命之源，随着水污染问题的越来越严重，人们对日常的饮水安全关注度也逐渐升高。
3.常用的水质检测方法有化学检测法和光学检测法。化学检测法主要有酸碱滴定法、配位滴定法、沉淀滴定法和氧化还原滴定法等，这些检测方法均需要采集试样，操作较为复杂，并且不能够对于外界环境中的水进行连续检测。光学检测法是利用水中的污染物可以吸收光波这一特性对水质进行检测，由于不同类型的污染物对不同波长的光波的吸收特性不同，因此可以对水中的污染物进行有效检测。
4.如申请号：cn201320837808.6公开的一种光谱水质检测仪，包括用于盛装被测试水样的样品池、与样品池上所开进水口相接的进水管、安装在进水管上且按预先设定的时间间隔由先至后分多次将被测试水样注入样品池的蠕动泵和对样品池内所装被测试水样的水质进行检测的水质检测装置，水质检测装置包括光源、平面光栅单色仪、聚光透镜、带动平面光栅单色仪的光栅进行旋转的步进电机、微弱光检测装置、按照预先设定的采样频率对微弱光检测装置所检测信号进行采集的a/d转换器和与a/d转换器相接的数据处理器。
5.如申请号：cn201720779235.4公开的水质检测仪，包括电源管理电路、处理器、光源、微型光谱仪和样品室；电源管理电路给处理器、光源和微型光谱仪供电，光源和微型光谱仪均与处理器电连接；光源发出的光线通过样品室后输入微型光谱仪中；水质检测仪还包括试剂量检测电路和恒温控制电路，电源管理电路给试剂量检测电路和恒温控制电路供电，试剂量检测电路和恒温控制电路均与处理器电连接。
6.然而对于水源管道和给水系统的水质检测，传统的方法是先采集样本，再拿去送检，导致了检验周期长，经济成本高，且检验结果具有延迟性不能反映当前水质状况。


技术实现要素：

7.为了解决对于水源管道和给水系统的水质检测，传统的方法是先采集样本，再拿去送检，导致了检验周期长，经济成本高，且检验结果具有延迟性不能反映当前水质状况的问题，本发明提供了一种基于光谱技术的自动水质检测装置及其使用方法，来解决该问题。
8.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种基于光谱技术的自动水质检测装置，包括：连接段、进水段、加热导流段、沉淀测试段、光谱测试段、液位检测段和电控盒，所述连接段一端与外部水源管道连接，连接段另一端与进水段一端连接，进水段另一端与加热导流段一端连接，加热导流段另一端与沉淀测试段一端连接，沉淀测试段另一端与光谱测试段一端连接，光谱测试段另一端与液位检测段开口端连接，电控盒一端与光谱测试段上侧连接，电控盒另一端与加热导流段上侧
连接。
10.优选地，所述加热导流段包括：加热导流外壳和加热板，所述加热板设置在加热导流外壳内靠近沉淀测试段的一侧，加热导流外壳上侧与电控盒另一端连接，加热板与电控盒电连接，加热导流外壳一端与进水段另一端螺纹连接，加热导流外壳另一端与沉淀测试段一端螺纹连接。
11.优选地，所述沉淀测试段包括：沉淀测试外壳、沉淀区和沉淀观察窗，所述沉淀区设置在沉淀测试外壳下侧，沉淀区与沉淀测试外壳内部联通，沉淀观察窗设置在沉淀区一侧，沉淀测试外壳一端与加热导流外壳另一端螺纹连接，沉淀测试外壳另一端与光谱测试段一端螺纹连接。
12.优选地，所述光谱测试段包括：光谱测试外壳、第一透光窗、第二透光窗、发光板和光电传感器，所述第一透光窗设置在光谱测试外壳下侧，发光板设置在第一透光窗下侧，发光板上设置有发光器件，第二透光窗设置在光谱测试外壳上侧，光电传感器设置在第二透光窗上侧，发光板与光电传感器位置相对，光谱测试外壳外侧与电控盒一端连接，光电传感器和发光板与电控盒电连接，光谱测试外壳一端与沉淀测试外壳另一端螺纹连接，光谱测试外壳另一端与液位检测段开口端螺纹连接。
13.优选地，所述液位检测段包括：液位检测壳、液位显示柱、出气口、密封圈和锁紧扣，所述液位显示柱设置在液位检测壳顶部，液位显示柱侧面设置有刻度线，液位显示柱上设置有出气口，出气口与锁紧扣通过螺纹连接，出气口与锁紧扣之间设置有密封圈，液位检测壳开口端与光谱测试外壳另一端螺纹连接。
14.优选地，所述电控盒包括：控制主板、显示屏、电源和处理器，所述控制主板一端与光谱测试段上侧连接，控制主板另一端与加热导流段上侧连接，显示屏、电源和处理器设置在控制主板上，控制主板分别与显示屏、电源、加热板、发光板、处理器和光电传感器电连接。
15.优选地，所述连接段、进水段、加热导流段、沉淀测试段、光谱测试段和液位检测段的连接处均设置有环形密封。
16.优选地，所述连接段一端还设置有保护套，所述保护套开口端与连接段一端螺纹连接。
17.一种基于光谱技术的自动水质检测装置的使用方法，包括以下步骤：
18.s1：先取下与连接段一端螺纹连接的保护套。
19.s2：将连接段一端于被测试水源管道一端密封连接。
20.s3：开启水源管道向本装置内注入水源，随后拧动锁紧扣将本装置中的气体排出至本装置中水源在液位显示柱中可见。
21.s4：通过电控盒启动加热板，使加热板温度至40-60度，静置10-30min。
22.s5：通过电控盒启动发光板向光电传感器发射可见光进行水质检测，检测参数显示在显示屏上。
23.s6：根据沉淀观察窗的沉淀情况和显示屏上显示数值判断水质状况。
24.本发明的优点在于：本发明通过使用连接段，方便与水源管道对接，通过使用加热导流段，可以促进管道中的水源流入沉淀测试段和光谱测试段内，进而使沉淀测试段和光谱测试段内的水源与管道中的水源水质均匀，便于得到较为精确的水质数据，通过使用沉
淀测试段，可以观测出水源中的沉淀物质多少，通过使用光谱测试段可以对水质进行光学检测，通过使用液位检测段可以检测到本装置内部水源是否充满，便于光学检测的准确性，且通过使用锁紧扣可以适当的对本装置排出气体，使水源充满沉淀测试段和光谱测试段。
附图说明
25.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
26.图1是本发明的结构示意图；
27.图2是本发明的主视图；
28.图3是本发明加热导流段的结构示意图；
29.图4是本发明沉淀测试段的结构示意图；
30.图5是本发明光谱测试段的截面图；
31.图6是本发明液位检测段的截面图；
32.图7是本发明处理器的结构示意图。
33.附图标记说明：
34.1、连接段；2、进水段；3、加热导流段；4、沉淀测试段；5、光谱测试段；6、液位检测段；7、电控盒；31、加热导流外壳；32、加热板；41、沉淀测试外壳；42、沉淀区；43、沉淀观察窗；51、光谱测试外壳；52、第一透光窗；53、第二透光窗；54、发光板；55、光电传感器；61、液位检测壳；62、液位显示柱；63、出气口；64、密封圈；65、锁紧扣；71、控制主板；72、显示屏；73、电源；8、保护套。
具体实施方式
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.实施例一，结合图1和图2进行说明：
39.一种基于光谱技术的自动水质检测装置，包括：连接段1、进水段2、加热导流段3、
沉淀测试段4、光谱测试段5、液位检测段6和电控盒7，所述连接段1一端与外部水源管道连接，连接段1另一端与进水段2一端连接，进水段2另一端与加热导流段3一端连接，加热导流段3另一端与沉淀测试段4一端连接，沉淀测试段4另一端与光谱测试段5一端连接，光谱测试段5另一端与液位检测段6开口端连接，电控盒7一端与光谱测试段5上侧连接，电控盒7另一端与加热导流段3上侧连接，如此设置，连接段1的一端端口直径适配水源管道端口，便于连接段与水源管道密封连接，进水段2起到了水源进入的缓冲作用，加热导流段3使装置内水源温度升高，加速整个系统水源流动，进而使装置内得水源水质均匀，确保后续进行检测时数据准确，沉淀测试段4用于检测水源中的沉淀物，光谱测试段5利用光学检测法检测水源水质，液位检测段6用于显示装置内水源进入量，电控盒7用于控制各电学元件工作，进而显示水质参数。
40.实施例二，在实施例一的基础上，结合图3进行说明：
41.所述加热导流段3包括：加热导流外壳31和加热板32，所述加热板32设置在加热导流外壳31内靠近沉淀测试段4的一侧，加热导流外壳31上侧与电控盒7另一端连接，加热板32与电控盒7电连接，加热导流外壳31一端与进水段2另一端螺纹连接，加热导流外壳31另一端与沉淀测试段4一端螺纹连接，如此设置，通过使用加热板32对加热导流区域进行加热，使水管中的水源流动起来，混合均与，进而使装置内的水源与管道中的水源水质接近，便于后续检测数据的准确性。
42.实施例三，在实施例二的基础上，结合图4进行说明：
43.所述沉淀测试段4包括：沉淀测试外壳41、沉淀区42和沉淀观察窗43，所述沉淀区42设置在沉淀测试外壳41下侧，沉淀区42与沉淀测试外壳41内部联通，沉淀观察窗43设置在沉淀区42一侧，沉淀测试外壳41一端与加热导流外壳31另一端螺纹连接，沉淀测试外壳41另一端与光谱测试段5一端螺纹连接，如此设置，工作人员可以通过沉淀观察窗43观测到沉淀物的多少，便于使用。
44.实施例四，在实施例三的基础上，结合图5进行说明：
45.所述光谱测试段5包括：光谱测试外壳51、第一透光窗52、第二透光窗53、发光板54和光电传感器55，所述第一透光窗52设置在光谱测试外壳51下侧，发光板54设置在第一透光窗52下侧，发光板54上设置有发光器件，第二透光窗53设置在光谱测试外壳51上侧，光电传感器55设置在第二透光窗53上侧，发光板54与光电传感器55位置相对，光谱测试外壳51外侧与电控盒7一端连接，光电传感器55和发光板54与电控盒7电连接，光谱测试外壳51一端与沉淀测试外壳41另一端螺纹连接，光谱测试外壳51另一端与液位检测段6开口端螺纹连接，如此设置，发光器件采用多波长组合led的形式，分别有深紫外、可见、近红外、红外等不同波长的led发光光源组成，根据功能扩展的需要可以增加不同波长的led，此外，也可以用激光二极管代替led形成单色性能更好的激光光源来满足其他水质参数的检测；光电传感器55，包括但不限于红外探测器、热释电传感器、红外热电堆、ccd(图像控制器)、cmos(互补金属氧化物半导体)图像传感器等光电传感器。
46.实施例五，在实施例四的基础上，结合图6进行说明：
47.所述液位检测段6包括：液位检测壳61、液位显示柱62、出气口63、密封圈64和锁紧扣65，所述液位显示柱62设置在液位检测壳61顶部，液位显示柱62侧面设置有刻度线，液位显示柱62上设置有出气口63，出气口63与锁紧扣65通过螺纹连接，出气口63与锁紧扣65之
间设置有密封圈，液位检测壳61开口端与光谱测试外壳51另一端螺纹连接，如此设置，通过向外转动锁紧扣65，可以使装置内外压强相等，当水源进入时，排出装置内的气体，保证装置内的水源量充足，便于后续检测结果的准确性。
48.实施例六，在实施例五的基础上，结合图7进行说明：
49.所述电控盒7包括：控制主板71、显示屏72、处理器和电源73，所述控制主板71一端与光谱测试段5上侧连接，控制主板71另一端与加热导流段3上侧连接，显示屏72、电源73和处理器设置在控制主板71上，控制主板71分别与显示屏72、电源73、加热板32、发光板54和光电传感器55电连接，如此设置，光电传感器55通过数据线与处理器进行通信，处理器根据光电传感器55采集到的信息计算出水样的水质参数，显示屏72用于显示水质参数，电源73用于给控制主板71供电，处理器使用申请号：cn201720644280.9公开的检测电路和信号处理模块的组合，处理器用于接收光电传感器55采集到的信号，并依据信号强度计算出管道水源参数的信息。
50.实施例七，在实施例六的基础上进行说明：
51.所述连接段1、进水段2、加热导流段3、沉淀测试段4、光谱测试段5和液位检测段6的连接处均设置有环形密封，如此设置，环形密封起到密封作用，防止液体渗出，保证水质检测数据的准确性。
52.实施例八，在实施例七的基础上，结合图1进行说明：
53.所述连接段1一端还设置有保护套8，所述保护套8开口端与连接段1一端螺纹连接，如此设置，保护套8起到了连接段1的端部保护作用，在不使用本装置时，防止灰尘进入或者保护连接段1的端部不受外力破坏，延长本装置的使用寿命。
54.本发明的工作原理：先取下与连接段1一端螺纹连接的保护套8，将连接段1一端于被测试水源管道一端密封连接，开启水源管道向本装置内注入水源，随后拧下锁紧扣65，使本装置中的气体随着水源的注入而排出，液位显示柱62可显示本装置中水源是否充满，水源充满后，通过控制主板7启动加热板32，使加热板32温度至50度，静置30min，通过控制主板7启动发光板54向光电传感器55发射可见光进行水质检测，检测参数显示在显示屏72上，根据沉淀观察窗43的沉淀情况和显示屏72上显示数值判断水质状况，本发明结构简单，使用方便，可以对水源管道和给水系统进行实时水质检测，无需采集样本，成本低廉，便于多次检测。
55.对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
56.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。