一种氨氮在线监测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种氨氮在线监测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 水体的氨氮含量是指以游离态氨順3和铵离子NH4+形式存在的化合态氮的总量， 是反映水体污染的一个重要指标，游离态的氨氮到一定浓度时对水生生物有毒害作用，氨 氮在水中的溶解度在不同pH值下是不同的，当pH值偏高时，游离氨的比例较高。氨氮的浓 度反映着水环境受（NH3)和（NH4+)的污染程度，为保障养殖水中水生生物的生长，需要测定 水质中氨氮浓度。
[0003] 水体氨氮的测量方法有很多种，主要分为光度法和电极法两种测量方法，传统的 纳氏试剂分光光度法检测水中的氨氮含量不能准确、及时地测出养殖水中氨氮含量，需要 对样品水进行复杂的预处理，并且产生的废液为含汞的重度污染物，需具备相应的处理能 力，所以该方法不能满足监测要求，其应用受到一定限制。
[0004] 现有关于氨氮在线监测系统中，有的采用水氧酸光度比色测量，虽然采用了全自 动化的分析方法，但是采用水杨酸光度比色法，降低了氨氮测量的准确度，精度和测量的速 度，系统运用到过多阀门，采样环和试剂瓶等设备使整个系统装置复杂化也使控制过程复 杂化。现有采用电极法测量氨氮的在线监测系统大多存在以下弊端：
[0005] 温度传感器设置于流路之外，测量的温度信号不是待测液实际温度，易造成测量 偏差；没有对测量池中的pH进行测量，不能确定水样中的氨氮全部转换为氨气逸出，造成 测量不准确；反应池中的反应液由样品和试剂混合，存在混合不均匀，造成测量偏差；流 路设计和操作程序较繁杂，测试效率低，测试成本及设备成本均很高。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种氨氮在线监测系统及方法，该装置克 服了现有氨氮检测设备需要人工操纵，精度低，误差大等缺陷。
[0007] 第一方面，本发明提供一种氨氮在线监测系统，包括：采样模块、信号检测模块、信 号处理模块和计算控制模块；
[0008] 所述采样模块与所述信号检测模块相连，所述信号检测模块与所述信号处理模块 相连，所述信号处理模块和所述计算控制模块相连；
[0009] 所述采样模块，用于获取待测池塘中的待测样品；
[0010] 所述信号检测模块，用于通过将待测样品与试剂NaOH溶液混合得到采集水体，使 得采集水体的pH大于11，氨氮全部转换为游离态的氨（NH3)，并检测采集水体的氨氮浓度 信号、pH值信号以及温度值信号；
[0011] 所述信号处理模块，用于分别对所述信号检测模块检测的采集水体的氨氮浓度信 号、pH值信号以及温度值信号进行处理，获取氨氮浓度电压信号、pH值电压信号和温度值 电压信号；
[0012] 所述计算控制模块，用于根据所述信号处理模块传入的氨氮浓度电压信号、pH值 电压信号和温度值电压信号，通过数据融合算法计算出采集水体中氨氮的含量并得出游离 态的氨的含量。
[0013] 可选的，所述采样模块包括：蠕动泵、试剂容器、标样容器、电磁阀和采样装置；
[0014] 所述试剂容器、标样容器和采样装置分别连接所述电磁阀，并通过所述电磁阀的 管道与所述蠕动泵相连。
[0015] 可选的，所述信号检测模块包括复合传感器、恒温装置和搅拌装置；
[0016] 所述信号检测模块为密封模块，用于防止待测样品与试剂NaOH溶液混合产生的 NH3溢出；
[0017] 所述复合传感器，用于检测采集水体的氨氮浓度信号、pH值信号以及温度值信 号；
[0018] 所述恒温装置，用于控制所述信号检测模块中的采集水体的温度；
[0019] 所述搅拌装置，用于搅拌所述采集水体。
[0020] 可选的，所述信号处理模块包括：顺序连接的放大电路、滤波电路、凋零电路和温 度补偿电路。
[0021] 可选的，所述计算控制模块包括：CPU芯片、电源模块、A/D转换模块、存储TEDS表 格的存储器、通信接口模块和数据传输模块；
[0022] 所述电源模块、A/D转换模块、存储TEDS表格的存储器、通信接口模块和数据传输 模块均与所述CPU芯片相连。
[0023] 可选的，所述系统还包括：废液处理模块，所述废液处理模块包括：清洗剂容器和 废液处理容器；
[0024] 所述清洗剂容器连接所述电磁阀，并通过所述电磁阀的管道与所述蠕动泵相连；
[0025] 所述废液处理容器与所述信号检测模块相连，用于存储所述信号检测模块中的废 液。
[0026] 可选的，所述采样模块中的试剂容器和标样容器，以及所述废液处理模块中的清 洗剂容器中均设置液位传感器，所述液位传感器与所述计算控制模块相连；
[0027] 所述计算控制模块在所述液位传感器检测的试剂容器中，控制试剂容器进样量， 使检测装置中的pH大于11。所述计算控制模块在所述液位传感器检测的试剂容器、标样容 器，和/或清洗剂容器中的液位低于预设阈值时，发出报警信息。
[0028] 可选的，所述计算控制模块与所述电磁阀相连，用于控制各个阀门的开启或关 闭；
[0029] 所述计算控制模块，还用于与所述信号检测模块相连，用于控制所述信号检测模 块中的恒温装置和搅拌装置动作。
[0030] 第二方面，本发明还提供了基于上述装置中任一项所述的系统的氨氮在线监测方 法，包括：
[0031] 通过获取标样容器中的液体，对信号检测模块中的复合传感器进行标定；
[0032] 对所述信号检测模块进行清洗；
[0033] 对所述信号检测模块清洗后，获取试剂容器中的液体，同时通过采样模块中的采 样装置采集现场养殖水中的待测样品，将试剂容器中的液体和待测样品混合得到pH大于 11的采集水体，通过所述信号检测模块获取所述采集水体中的氨氮浓度信号、pH值信号以 及温度值信号；
[0034] 对所述信号检测模块采集到的水体的氨氮浓度信号、pH值信号以及温度值信号进 行处理，转换成氨氮浓度电压信号、pH值电压信号和温度值电压信号；
[0035] 根据氨氮浓度电压信号、pH值电压信号和温度值电压信号，通过数据融合算法计 算出采集水体中氨氮的含量并得出游离态的氨的含量；
[0036] 在获取所述游离态的氨的含量后，对所述信号检测模块再次进行清洗。
[0037] 可选的，所述对所述信号检测模块采集到的水体的氨氮浓度信号、pH值信号以及 温度值信号进行处理，转换成氨氮浓度电压信号、pH值电压信号和温度值电压信号，包括：
[0038] 将采集水体的氨氮浓度信号、pH值信号以及温度值信号通过放大电路、滤波电路、 凋零电路和温度补偿电路处理后，获取氨氮浓度电压信号、pH值电压信号和温度值电压信 号。
[0039] 由上述技术方案可知，本发明提供的一种氨氮在线监测系统及方法，该装置通过 采样模块采集待测样品，信号检测模块检测待测样品的氨氮浓度信号，通过信号处理模块 对该信号处理后，使得计算控制模块通过融合算法计算出氨氮含量，该装置结构简单，能够 准确，及时的在线监测出养殖水中的氨氮含量。
【附图说明】
[0040]图1为本发明一实施例提供的一种氨氮在线监测系统的结构示意图；
[0041] 图2为本发明一实施例提供的信号处理模块的信号处理示意图；
[0042]图3为本发明一实施例提供的信号检测模块的结构示意图；
[0043]图4为本发明一实施例提供的计算控制模块的结构示意图；
[0044]图5为本发明一实施例提供的氨氮在线监测方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图，对发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清 楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0046] 本发明涉及一种用于渔业养殖水中对于氨氮含量测量的监测系统。目的在于克服 现有氨氮分析仪需要人工操纵，精确度地和速度慢，氨氮测量仪误差较大，故障率较高，维 护成本大等问题。提供一种氨氮在线监测系统，用以准确、及时地在线监测出养殖水中的氨 氮含量。
[0047]图1示出了本发明一实施例提供的一种氨氮在线监测系统的结构示意图，如图1 所示，该系统包括：采样模块1、信号检测模块2、信号处理模块3和计算控制模块4;
[0048] 所述采样模块与所述信号检测模块相连，所述信号检测模块与所述信号处理模块 相连，所述信号处理模块和所述计算控制模块相连；
[0049] 所述采样模块，用于获取待测池塘中的待测样品；
[0050] 所述信号检测模块，用于通过将待测样品与试剂NaOH溶液混合得到pH值大于11 的采集水体，并检测采集水体的氨氮浓度信号、pH值信号以及温度值信号；
[0051] 所述信号处理模块，用于分别对所述信号检测模块采集到的水体的氨氮浓度信 号、pH值信号以及温度值信号进行处理，转换成氨氮浓度电压信号、pH值电压信号和温度 值电压信号；
[0052] 所述计算控制模块，用于根据所述信号处理模块传入的氨氮浓度电压信号、pH值 电压信号和温度值电压信号，通过数据融合算法计算出采集水体中氨氮的含量并得出游离 态的氨的