專利名稱：一種多點(diǎn)連續(xù)自動水質(zhì)監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水質(zhì)監(jiān)測裝置，尤其涉及池塘養(yǎng)殖水體。
背景技術(shù)：
水質(zhì)實時自動監(jiān)測技術(shù)依賴于自動化技術(shù)、信息技術(shù)和儀表技術(shù)的發(fā)展，尤其是可以長期、連續(xù)在野外條件下工作的在線水化學(xué)儀表的發(fā)展水平。歐美及日本等國在20世紀(jì)70年代已有便攜式水質(zhì)監(jiān)測儀出售，但屬于瞬時測定儀，只能測定水質(zhì)參數(shù)的瞬間值，帶有很大的不確定性和偶然性。 連續(xù)多參數(shù)水質(zhì)測定儀是在80年代才開始使用的，我國于1988年設(shè)立了第一個水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，對井或江河湖泊等水質(zhì)的溶解氧，PH， ORP(氧化還原電位)，溫度，電導(dǎo)率，濁度，鹽度，總?cè)芙夤腆w，總?cè)芙鈿怏w，氨氮，硝酸鹽，氯化物，葉綠素，藍(lán)綠藻，光合有效輻射，深度等參數(shù)連續(xù)自動監(jiān)測。所用的自動分析儀表多為進(jìn)口設(shè)備，價格昂貴，且運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，主要應(yīng)用在水利、環(huán)境水質(zhì)等關(guān)系國計民生的重大項目中。 從上世紀(jì)80年代后期起，國外進(jìn)口的工廠化養(yǎng)殖車間和水族館中陸續(xù)配備了水
質(zhì)自動監(jiān)控，主要監(jiān)測溶解氧、酸堿度和溫度等水質(zhì)參數(shù)，并以監(jiān)測到的參數(shù)控制相關(guān)設(shè)
施。但這種在線監(jiān)測儀器儀表價格也很昂貴，多點(diǎn)連續(xù)自動監(jiān)測投入成本非常高。 我國目前水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)狀，80%以上還是以池塘養(yǎng)殖為主，池塘養(yǎng)殖水面大、面積
廣，工廠化養(yǎng)殖車間和水族館中使用的水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)并不適用于室外池塘養(yǎng)殖，而且
過高的監(jiān)測成本與現(xiàn)有養(yǎng)殖模式的投入與產(chǎn)出水平并不相符，無法在大規(guī)模集約化池塘養(yǎng)
殖水體監(jiān)測中推廣應(yīng)用。 我國目前池塘養(yǎng)殖水質(zhì)的采樣、監(jiān)測方式，還停留在手持試管采集、再送入實驗室化驗分析的原始階段，無法對養(yǎng)殖水體進(jìn)行實時、在線、自動連續(xù)監(jiān)測，不僅取樣化驗的過程繁瑣，監(jiān)測數(shù)據(jù)有一定的延遲性，而且水樣經(jīng)過較遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸后，化驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不能保證，目前的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)在室外池塘養(yǎng)殖的應(yīng)用上還處于空白。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可以對池塘養(yǎng)殖水體進(jìn)行實時、在線、多點(diǎn)連續(xù)自動監(jiān)測，并且監(jiān)測成本較低的采樣監(jiān)測裝置。[0008] 本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 —種多點(diǎn)連續(xù)自動水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于所述系統(tǒng)包括傳感器、數(shù)據(jù)采集
槽，微處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、至少一路水樣輸送管和一路排水管，其中 傳感器、數(shù)據(jù)采集槽，微處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器設(shè)置在養(yǎng)殖池塘塘基上， 傳感器設(shè)置在數(shù)據(jù)采集槽上方，傳感器的探頭伸入數(shù)據(jù)采集槽中，數(shù)據(jù)采集槽上
設(shè)有進(jìn)水口和出水口， 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和微處理器設(shè)置在傳感器一側(cè)，傳感器與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通過信號傳送線路連接，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通過數(shù)據(jù)傳送線路與中央控制系統(tǒng)相連，[0013] 水樣輸送管設(shè)置在數(shù)據(jù)采集槽下方，其上端與數(shù)據(jù)采集槽的進(jìn)水口相連，下端埋入塘基、伸入養(yǎng)殖池塘中，水樣輸送管伸入養(yǎng)殖池塘中的那一端端口上設(shè)有濾罩，水樣輸送管上設(shè)有取樣泵， 排水管上端與數(shù)據(jù)采集槽的出水口相連，下端伸入養(yǎng)殖池塘排水溝中，[0015] 微處理器通過控制線路與傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、取樣泵相連，[0016] 傳感器包括溶解氧濃度、酸堿度、鹽度、溫度傳感器。 室外池塘養(yǎng)殖的敏感參數(shù)主要包括有溶解氧濃度，酸堿度，鹽度，溫度，通過對這
些參數(shù)的有效監(jiān)控，就能為池塘養(yǎng)殖提供一個較好的水體環(huán)境；由一套傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器
對不同池塘、不同采樣點(diǎn)的進(jìn)樣順次分別進(jìn)行水質(zhì)分析，不必為每一個養(yǎng)殖池塘的每一個
采樣點(diǎn)配置一套傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，能有效控制水質(zhì)監(jiān)測成本的投入，經(jīng)濟(jì)性好。 —輪采樣監(jiān)測開始時，微處理器開啟數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、傳感器和第一路水樣輸送管上
的采樣泵，由該采樣泵將水樣泵入數(shù)據(jù)采集槽，通過設(shè)置在那里的傳感器探頭采樣，獲得的
采樣數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及傳送單元轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號、傳送給較遠(yuǎn)處控制室內(nèi)的中央控制系統(tǒng)
進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，作出相應(yīng)的后續(xù)處理，水樣在槽內(nèi)停留一段時間后，由出水口進(jìn)入排
水管排出；在完成第一路進(jìn)樣的采樣監(jiān)測后，微處理器關(guān)閉該路采樣泵，該路進(jìn)樣水不再進(jìn)
入數(shù)據(jù)采集槽，微處理器順次開啟下一路水樣泵，進(jìn)行下一路水樣的采樣監(jiān)測，以此類推，
直至至少一路進(jìn)樣采樣監(jiān)測完畢，微處理器關(guān)閉數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、傳感器，該輪采樣監(jiān)測結(jié)束。 水樣輸送管伸入養(yǎng)殖池塘的下端設(shè)有過濾罩，以避免養(yǎng)殖池塘內(nèi)的養(yǎng)殖體或雜質(zhì)
被泵入取樣管路中造成堵塞；監(jiān)測系統(tǒng)的大部分裝置集成設(shè)置在養(yǎng)殖池塘塘基上，便于安
裝和調(diào)試；水樣輸送管除端口部位外、中間部分埋入塘基內(nèi)，無需占用地面鋪設(shè)管路、不易破損。 進(jìn)一步的，為保證傳感器探頭的有效部位能與進(jìn)樣水充分接觸，宜將數(shù)據(jù)采集槽的進(jìn)水口和出水口設(shè)置為相同尺寸，且進(jìn)水口低于傳感器探頭，出水口高于傳感器探頭設(shè)置，這樣傳感器探頭部位能完全浸沒入槽內(nèi)進(jìn)、出水口之間的進(jìn)樣水體內(nèi)，確保采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 再進(jìn)一步，考慮到數(shù)據(jù)采集槽位于池塘采樣點(diǎn)的上方，且數(shù)據(jù)采集槽的出水口高于進(jìn)水口 ，每一路采樣完成后，槽底會殘留部分前次水樣，可能會污染下次進(jìn)樣，造成采樣數(shù)據(jù)的不能如實反映水樣的真實值，一種優(yōu)選的管路連接方式為將至少一路水樣輸送管的上端通過輸送總管與數(shù)據(jù)采集槽的進(jìn)水口相連，每路水樣輸送管均設(shè)有單向止回閥，單向止回閥與濾罩之間設(shè)有Y型過濾器，以進(jìn)一步過濾水樣中可能含有的顆粒狀雜質(zhì)；輸送總管通過電磁閥與排水管相連；輸送總管、電磁閥、輸送總管與排水管的連接點(diǎn)均低于數(shù)據(jù)采集槽的進(jìn)水口設(shè)置；數(shù)據(jù)采集槽的進(jìn)水口位于數(shù)據(jù)采集槽的底部最低處；電磁閥通過控制線路與微處理器相連。 每一路采樣開始前，微處理器首先開啟該路取樣泵，然后打開電磁閥，由于數(shù)據(jù)采集槽的進(jìn)水口高于輸送總管、電磁閥、輸送總管與排水管的連接點(diǎn)，且數(shù)據(jù)采集槽的進(jìn)水口位于數(shù)據(jù)采集槽的底部最低處，因此殘留在采集槽內(nèi)的水樣會由進(jìn)水口下落至輸送總管，經(jīng)電磁閥、排水管排出，殘留在輸送總管內(nèi)的水樣會隨取樣泵泵入的水樣經(jīng)電磁閥、排水管排出，排水一段時間后，微處理器關(guān)閉電磁閥，水樣只能沿輸送總管上行進(jìn)入采集槽，此時該路采樣開始。[0023] 再進(jìn)一步，考慮到數(shù)據(jù)采集槽內(nèi)的水樣在采樣時是動態(tài)流動、并在槽內(nèi)保持相對穩(wěn)定的水位，適合的水樣流量更有利于傳感器的取樣，因此可以將輸送總管通過流量調(diào)節(jié)器與數(shù)據(jù)采集槽的進(jìn)水口相連，將進(jìn)入槽內(nèi)的水樣流量控制在3 5cm/s的范圍內(nèi)。[0024] 再進(jìn)一步，考慮到大規(guī)模池塘養(yǎng)殖中池塘的分布特點(diǎn)，所述至少一路進(jìn)樣優(yōu)選為3 5路。 再進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)傳送線路可以根據(jù)實際情況選擇使用包括有線數(shù)據(jù)傳輸、無
線數(shù)據(jù)傳輸、有線和無線相結(jié)合數(shù)據(jù)傳輸在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)傳送線路。 本實用新型的有益效果在于 ①本裝置由一套傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器對不同池塘的多個采樣點(diǎn)在一個監(jiān)測時間段內(nèi)連續(xù)進(jìn)行采樣監(jiān)測，水質(zhì)監(jiān)測本低，經(jīng)濟(jì)性好，符合我國目前池塘養(yǎng)殖的現(xiàn)狀；[0028] ②就近采樣監(jiān)測，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，能充分確保每次采樣數(shù)據(jù)實時反映養(yǎng)殖水體的真實情況； ③通過本裝置對養(yǎng)殖水質(zhì)進(jìn)行連續(xù)自動在線監(jiān)測，管理人員能夠及時掌握實時水質(zhì)數(shù)據(jù)、采取相應(yīng)措施，可避免因養(yǎng)殖水質(zhì)變化對水產(chǎn)品造成的危害。

圖1為本裝置的一種優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)圖[0031] 圖2為圖1裝置的一種優(yōu)選控制流程圖 圖1 2中1為傳感器，2為數(shù)據(jù)采集槽，3為進(jìn)水口 ， 4為流量調(diào)節(jié)器，5為輸送總管，6為單向止回閥，7為水樣輸送管，8為Y型過濾器，9為取樣泵，10為濾罩，11為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，12為數(shù)據(jù)傳送線路，13為中央控制系統(tǒng)，14為微處理器，15為控制線路，16為排水管，17為出水口， 18為電磁閥，19為排水溝，20為養(yǎng)殖池塘。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。 圖1中，微處理器14、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器11、傳感器1、數(shù)據(jù)采集槽2設(shè)置在養(yǎng)殖池塘20的塘基上，傳感器1設(shè)置在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器11 一側(cè)，包括溶解氧濃度、酸堿度、鹽度、溫度傳感器，傳感器1與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器11通過信號傳送線路連接；傳感器1下方設(shè)有數(shù)據(jù)采集槽2，傳感器1的探頭伸入數(shù)據(jù)采集槽2內(nèi)，數(shù)據(jù)采集槽2上設(shè)有進(jìn)水口 3和出水口 17，進(jìn)水口 3位于數(shù)據(jù)采集槽2的底部最低處，出水口 17高于傳感器1的探頭，至少一路水樣輸送管7上端通過輸送總管5與數(shù)據(jù)采集槽2的進(jìn)水口 3相連，輸送總管5上設(shè)有流量調(diào)節(jié)器4，每路水樣輸送管7均帶有單向止回閥6，單向止回閥6與濾罩10之間設(shè)有Y型過濾器8，水樣輸送管7伸入養(yǎng)殖池塘20中的那一端端口上設(shè)有濾罩IO，水樣輸送管7上設(shè)有取樣泵9，排水管16上端與數(shù)據(jù)采集槽2的出水口 17相連，下端伸入養(yǎng)殖池塘排水溝19中，輸送總管5通過電磁閥18與排水管16相連，輸送總管5、電磁閥18、輸送總管5與排水管16的連接點(diǎn)均低于數(shù)據(jù)采集槽2的進(jìn)水口 3設(shè)置，微處理器14設(shè)置在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器11下方，通過控制線路15與傳感器1、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器11、取樣泵9、電磁閥18相連。 圖2為圖1所示裝置的一種優(yōu)選控制流程，每一輪取樣開始時，微處理器14開啟數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器11、傳感器1和第一路采樣泵9，然后打開電磁閥18排空系統(tǒng)內(nèi)的殘留水樣，排
5水3 5min后，微處理器14關(guān)閉電磁閥18，此時第一路采樣開始采樣泵9將水樣泵入數(shù)據(jù)采集槽2內(nèi)，通過設(shè)置在那里的傳感器1探頭采樣，獲得的采樣數(shù)據(jù)傳輸給較遠(yuǎn)處的中央控制系統(tǒng)13進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，并顯示給管理人員，采樣監(jiān)測的時間約為10min左右，在完成第一路進(jìn)樣的采樣監(jiān)測后，微處理器14關(guān)閉該路采樣泵9，該路進(jìn)樣水不再進(jìn)入數(shù)據(jù)采集槽2，微處理器14順次開啟下一路水樣泵9和電磁閥18，排空殘留水樣后進(jìn)行下一路水樣的采樣監(jiān)測，以此類推，直至至少一路進(jìn)樣采樣監(jiān)測完畢，微處理器14關(guān)閉數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器11、傳感器l，該輪采樣監(jiān)測結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入暫停期，直至?xí)和Ｆ陂g結(jié)束，進(jìn)入下一輪采樣 由于室外池塘養(yǎng)殖水體水質(zhì)相對穩(wěn)定，通常情況下不會在短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變化，因此可以在每兩輪采樣監(jiān)測之間暫停6 8小時，在一天的期間內(nèi)，對每個采樣點(diǎn)的水樣間隔采樣、監(jiān)測若干次即可。 采樣時間的設(shè)置是為了避免取樣時間過短，偶然性的數(shù)據(jù)不能反映真實的水質(zhì)情況。 由于每個采樣點(diǎn)位置的不同，水泵9的揚(yáng)程依據(jù)管道長短距離不同以及各類壓力損失的不同選型。
權(quán)利要求一種多點(diǎn)連續(xù)自動水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于所述裝置包括傳感器(1)、數(shù)據(jù)采集槽(2)，微處理器(14)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(11)、至少一路水樣輸送管(7)和一路排水管(16)，其中傳感器(1)、數(shù)據(jù)采集槽(2)，微處理器(14)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(11)設(shè)置在養(yǎng)殖池塘(20)塘基上，傳感器(1)設(shè)置在數(shù)據(jù)采集槽(2)上方，傳感器(1)的探頭伸入數(shù)據(jù)采集槽(2)中，數(shù)據(jù)采集槽(2)上設(shè)有進(jìn)水口(3)和出水口(17)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(11)和微處理器(14)設(shè)置在傳感器(1)一側(cè)，傳感器(1)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(11)通過信號傳送線路連接，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(11)通過數(shù)據(jù)傳送線路(12)與中央控制系統(tǒng)(13)相連，水樣輸送管(7)設(shè)置在數(shù)據(jù)采集槽(2)下方，其上端與數(shù)據(jù)采集槽(2)的進(jìn)水口(3)相連，下端埋入塘基、伸入養(yǎng)殖池塘(20)中，水樣輸送管(7)伸入養(yǎng)殖池塘(20)中的那一端端口上設(shè)有濾罩(10)，水樣輸送管(7)上設(shè)有取樣泵(9)，排水管(16)上端與數(shù)據(jù)采集槽(2)的出水口(17)相連，下端伸入養(yǎng)殖池塘排水溝(19)中，微處理器(14)通過控制線路(15)與傳感器(1)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(11)、取樣泵(9)相連，傳感器(1)包括溶解氧濃度、酸堿度、鹽度、溫度傳感器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)連續(xù)自動水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集槽(2)的進(jìn)水口 (3)低于傳感器(1)的探頭，出水口 (17)高于傳感器(1)的探頭設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多點(diǎn)連續(xù)自動水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于所述至少一路水樣輸送管(7)上端通過輸送總管(5)與數(shù)據(jù)采集槽(2)的進(jìn)水口 (3)相連，每路水樣輸送管(7)均帶有單向止回閥(6)，單向止回閥(6)與濾罩(10)之間設(shè)有Y型過濾器(8)，輸送總管(5)通過電磁閥(18)與排水管(16)相連，輸送總管(5)、電磁閥(18)、輸送總管(5)與排水管(16)的連接點(diǎn)均低于數(shù)據(jù)采集槽(2)的進(jìn)水口 (3)設(shè)置，數(shù)據(jù)采集槽(2)的進(jìn)水口 (3)位于數(shù)據(jù)采集槽(2)的底部最低處，電磁閥(18)通過控制線路(15)與微處理器(14)相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多點(diǎn)連續(xù)自動水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于所述輸送總管(5)通過流量調(diào)節(jié)器(4)與數(shù)據(jù)采集槽(2)的進(jìn)水口 (3)相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多點(diǎn)連續(xù)自動水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于所述流量調(diào)節(jié)器(4)控制的流量范圍為3 5cm/s。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)連續(xù)自動水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于所述水樣輸送管(7)為3 5路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)連續(xù)自動水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳送線路(12)為有線數(shù)據(jù)傳輸線路和/或無線數(shù)據(jù)傳送線路。
專利摘要一種多點(diǎn)連續(xù)自動水質(zhì)監(jiān)測裝置，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集槽，微處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、至少一路水樣輸送管和一路排水管，傳感器、數(shù)據(jù)采集槽，微處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器設(shè)置在養(yǎng)殖池塘塘基上，水樣輸送管設(shè)置在數(shù)據(jù)采集槽下方，其上端與數(shù)據(jù)采集槽的進(jìn)水口相連，下端埋入塘基、伸入養(yǎng)殖池塘中，排水管上端與數(shù)據(jù)采集槽的出水口相連，下端伸入養(yǎng)殖池塘排水溝中。本實用新型的有益效果在于一套監(jiān)測設(shè)備、多路進(jìn)樣設(shè)置，水質(zhì)監(jiān)測本低，經(jīng)濟(jì)性好，符合我國目前池塘養(yǎng)殖的現(xiàn)狀；就近采樣監(jiān)測，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)谋O(jiān)測方式，能充分確保監(jiān)測數(shù)據(jù)實時反映養(yǎng)殖水體的真實情況；管理人員能夠及時掌握實時水質(zhì)數(shù)據(jù)、采取相應(yīng)措施、避免因養(yǎng)殖水質(zhì)變化對水產(chǎn)品的危害。
文檔編號G01N1/14GK201532390SQ20092021231
公開日2010年7月21日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者劉世晶, 湯濤林, 王鵬祥, 苗雷, 陳軍 申請人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所