專利名稱：多參數(shù)綜合的cod水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水質(zhì)有機物污染的監(jiān)測系統(tǒng)，特別是一種多參數(shù)綜合的COD 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
化學(xué)需氧量(COD)是對水中的有機物和無機氧化物濃度的測量，反映了水體受還原性物質(zhì)污染的程度，是水質(zhì)評價的重要指標。水體受到有機物污染非常普遍，因此COD常被作為反映有機物污染程度的指標之一。紫外吸光度(UVA)作為一項有機污染的綜合指標已問世多年，它是一項純物理光學(xué)指標，測定過程中不使用化學(xué)試劑，無二次污染，與傳統(tǒng)的化學(xué)氧化法的測定有著本質(zhì)上的區(qū)別，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的在線監(jiān)測；目前在國內(nèi)外出現(xiàn)了部分產(chǎn)品，得到了一些應(yīng)用。但是目前現(xiàn)有的該類產(chǎn)品由于選擇參數(shù)的單一性等問題，所以導(dǎo)致所得的關(guān)于化學(xué)需氧量 (COD)的檢測結(jié)果不太準確，導(dǎo)致該產(chǎn)品不能規(guī)?；耐茝V使用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種多參數(shù)綜合的COD水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)；采用該監(jiān)測系統(tǒng)能獲得更加準確的化學(xué)需氧量數(shù)據(jù)。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種多參數(shù)綜合的COD水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)， 包括無線傳輸系統(tǒng)、位于遠離待測水域且位于監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)測終端和至少一個的放置于待測水域的多參數(shù)傳感終端；每個多參數(shù)傳感終端均與無線傳輸系統(tǒng)的進口端相連，無線傳輸系統(tǒng)的出口端與監(jiān)測終端相連。作為本實用新型的多參數(shù)綜合的COD水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的改進多參數(shù)傳感終端包括分別與傳感器太陽能電池板相連的傳感探頭、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、傳感器微處理器和傳感器無線收發(fā)模塊，傳感探頭、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、傳感器微處理器和傳感器無線收發(fā)模塊依次相連，傳感器無線收發(fā)模塊與傳感探頭相連；無線傳輸系統(tǒng)包括GPRS遠程網(wǎng)中繼站和至少一個的ZigBee局域網(wǎng)中繼站；每個ZigBee局域網(wǎng)中繼站包括分別與太陽能電池板I相連的微處理器I、存儲器 I和無線收發(fā)模塊I，微處理器I分別與無線收發(fā)模塊I和存儲器I相連；GPRS遠程網(wǎng)中繼站包括分別與太陽能電池板II相連的微處理器II、存儲器II和無線收發(fā)模塊II，微處理器II分別與存儲器II和無線收發(fā)模塊II相連；監(jiān)測終端包括顯示器、工控機和終端無線收發(fā)模塊，工控機分別與顯示器和終端無線收發(fā)模塊相連；每個傳感器無線收發(fā)模塊與一個無線收發(fā)模塊I無線相連，每個無線收發(fā)模塊I 與無線收發(fā)模塊II無線相連；無線收發(fā)模塊II與終端無線收發(fā)模塊無線相連。作為本實用新型的多參數(shù)綜合的COD水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的進一步改進傳感探頭由紫外吸收傳感探頭、濁度傳感探頭、溫度傳感探頭和PH值傳感探頭這4種傳感探頭組成。發(fā)明人在實際的發(fā)明過程中發(fā)現(xiàn)在UVA法的COD測定中有各種干擾COD測定的因素，除了最常見的濁度外，UVA方法測得的吸光系數(shù)還與水體的溫度和pH值兩個參數(shù)有密切關(guān)系。因此設(shè)置了本實用新型的監(jiān)測系統(tǒng)。在本實用新型中，多參數(shù)傳感終端由傳感探頭(為多參數(shù)傳感探頭)、電源(傳感器太陽能電池板)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、傳感器微處理器等部分組成，負責(zé)待測水域中各種參數(shù)的傳感、數(shù)據(jù)采集等功能。在本實用新型中，無線傳輸系統(tǒng)負責(zé)將各個多參數(shù)傳感終端的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測終端，同時將監(jiān)測終端的指令傳輸至各個多參數(shù)傳感終端。在本實用新型中，監(jiān)測終端由工控機、顯示器等組成，工控機負責(zé)將收集到的傳感數(shù)據(jù)進行多參數(shù)綜合分析處理，計算得出準確的體現(xiàn)水質(zhì)有機物污染的COD數(shù)據(jù)。本實用新型的工作機理是位于待測水域的多個多參數(shù)傳感終端，將采集到的UVA、溫度、濁度、pH值等參數(shù)信號初步處理后，通過無線傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進行無線發(fā)射，最終被位于監(jiān)測終端的終端無線收發(fā)模塊接收，并在監(jiān)測終端(具體在工控機內(nèi))進行多參數(shù)綜合的數(shù)據(jù)分析處理。本實用新型中，多參數(shù)傳感終端，是指至少能夠探測待測水域中UVA、溫度、濁度、 PH值四個參數(shù)的一體化綜合傳感裝置，包括各種具體實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和類型。與已有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1.多參數(shù)測量。本實用新型除了測量待測水域的COD數(shù)據(jù)外，還可同時獲得濁度、 溫度、PH值等其他水質(zhì)數(shù)據(jù)以供參考。2.多參數(shù)計算。本實用新型采用UVA、溫度、濁度、pH值四個參數(shù)綜合的計算方法， 與只基于UVA或者只基于UVA和濁度的傳統(tǒng)計算方法相比，測得的COD數(shù)據(jù)具有更高的精度。3.無線遠程傳輸。本實用新型采用無線傳輸?shù)姆绞竭M行數(shù)據(jù)傳輸，可實現(xiàn)對大面積水域的分布式、遠距離實時監(jiān)測。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細說明。

圖1是本實用新型的多參數(shù)綜合的COD水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的連接關(guān)系示意圖。
具體實施方式
實施例1、圖1給出了一種多參數(shù)綜合的COD水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，包括無線傳輸系統(tǒng)2、 位于遠離待測水域且位于監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)測終端3和至少一個的放置于待測水域的多參數(shù)傳感終端1。每個多參數(shù)傳感終端1包括分別與傳感器太陽能電池板11相連的傳感探頭12、 A/D轉(zhuǎn)換模塊13、數(shù)據(jù)采集模塊14、傳感器微處理器15和傳感器無線收發(fā)模塊16，由傳感器太陽能電池板11負責(zé)提供能源。傳感探頭12、A/D轉(zhuǎn)換模塊13、數(shù)據(jù)采集模塊14、傳感器微處理器15和傳感器無線收發(fā)模塊16依次相連，傳感器無線收發(fā)模塊16與傳感探頭12 相連。傳感探頭12由紫外吸收傳感探頭、濁度傳感探頭、溫度傳感探頭和pH值傳感探頭這4種傳感探頭組成，即，多參數(shù)傳感終端1為用于采集紫外吸收、濁度、溫度、PH值四個參數(shù)的傳感終端。無線傳輸系統(tǒng)2包括一個GPRS遠程網(wǎng)中繼站和至少一個的ZigBee局域網(wǎng)中繼站。每個ZigBee局域網(wǎng)中繼站包括分別與太陽能電池板I 21相連的微處理器I 22、 存儲器I 23和無線收發(fā)模塊I對，即，太陽能電池板I 21負責(zé)供電，從而使整個ZigBee局域網(wǎng)中繼站可在野外離網(wǎng)長期獨立運行；為了圖面的清晰，該連接關(guān)系在圖1中作了省略處理。存儲器I 23和無線收發(fā)模塊I M分別與微處理器I 22相連。該ZigBee局域網(wǎng)中繼站通過ZigBee相關(guān)協(xié)議進行數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。GPRS遠程網(wǎng)中繼站包括分別與太陽能電池板II 25相連的微處理器II 26、存儲器II 27和無線收發(fā)模塊II觀，即，太陽能電池板II 25負責(zé)供電，從而使整個GPRS遠程網(wǎng)中繼站可在野外離網(wǎng)長期獨立運行；為了圖面的清晰，該連接關(guān)系在圖1中作了省略處理。存儲器II 27和無線收發(fā)模塊II觀分別與微處理器II沈相連。該GPRS遠程網(wǎng)中繼站通過GPRS協(xié)議進行數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。監(jiān)測終端3包括顯示器31、工控機32和終端無線收發(fā)模塊33，工控機32分別與顯示器31和終端無線收發(fā)模塊33相連。每個傳感器無線收發(fā)模塊16均與一個無線收發(fā)模塊I M無線相連，每個無線收發(fā)模塊I M均與無線收發(fā)模塊II觀無線相連；無線收發(fā)模塊II觀和終端無線收發(fā)模塊 33無線相連。一種利用上述監(jiān)測系統(tǒng)進行的多參數(shù)綜合COD水質(zhì)監(jiān)測方法，事先在工控機32內(nèi)保存有以下信息每個參數(shù)傳感終端1所對應(yīng)的編號，一個待測區(qū)域有多少個子區(qū)域組成， 每個子區(qū)域內(nèi)設(shè)置的參數(shù)傳感終端1的編號；然后依次進行以下步驟1、一個待測區(qū)域?qū)?yīng)一個GPRS遠程網(wǎng)中繼站和多個ZigBee局域網(wǎng)中繼站。首先根據(jù)ZigBee局域網(wǎng)的覆蓋范圍，將待測水域劃分為多個子區(qū)域，每個子區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個 ZigBee局域網(wǎng)中繼站和若干個的多參數(shù)傳感終端1 (最多可為255個)。2、多參數(shù)傳感終端1負責(zé)監(jiān)測待測水域的紫外吸收、濁度、溫度和pH值這4個參數(shù)；具體如下1)、將傳感探頭12放置于待測水域，傳感探頭12負責(zé)采集待測水域的紫外吸光度 (UVA)、濁度、溫度和pH值這4種數(shù)據(jù)；每個傳感探頭12發(fā)送的上述數(shù)據(jù)上均附帶有該多參數(shù)傳感終端1所對應(yīng)的編號值；2)、傳感探頭12將上述4種數(shù)據(jù)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換模塊13，A/D轉(zhuǎn)換模塊13負責(zé)對該4種數(shù)據(jù)分別進行各自的模數(shù)轉(zhuǎn)換；即，將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；3)、數(shù)據(jù)采集模塊14負責(zé)采集上述信息，并傳遞至傳感器微處理器15，傳感器微處理器15將上述接收到的信息傳遞至傳感器無線收發(fā)模塊16、并命令傳感器無線收發(fā)模塊16向外發(fā)送。3、多參數(shù)傳感終端1將上述4個參數(shù)通過無線傳輸系統(tǒng)2傳遞給監(jiān)測終端3，具體如下1)、每個傳感器無線收發(fā)模塊16將上述信息傳遞給該子區(qū)域內(nèi)所對應(yīng)的無線收發(fā)模塊I 24，根據(jù)ZigBee局域網(wǎng)中繼站的設(shè)置原則，每個ZigBee局域網(wǎng)中繼站內(nèi)的無線收發(fā)模塊I M只接收該子區(qū)域內(nèi)的參數(shù)傳感終端1所發(fā)送的信號。無線收發(fā)模塊I M將上述信息傳遞給微處理器I 22 ；2)、微處理器I 22—方面將上述信息傳遞至存儲器I 23進行數(shù)據(jù)歸類性質(zhì)的存儲，具體為將每個參數(shù)傳感終端1監(jiān)測到的內(nèi)容存儲在各自名下(根據(jù)參數(shù)傳感終端1的編號進行設(shè)定保存)，從而使每個參數(shù)傳感終端1監(jiān)測到的內(nèi)容進行分別保存。微處理器I 22另一方面將上述信息傳遞至無線收發(fā)模塊I 24，并命令無線收發(fā)模塊124向外無線傳遞至無線收發(fā)模塊II 28 ；3)、每個子區(qū)域內(nèi)的無線收發(fā)模塊I M均將其所收到的每個多參數(shù)傳感終端1監(jiān)測到的信息傳遞給無線收發(fā)模塊II 28，無線收發(fā)模塊II觀將上述信息傳遞給微處理器 II 26 ；4)、微處理器II 26內(nèi)事先設(shè)定了每個子區(qū)域所對應(yīng)的參數(shù)傳感終端1的編號。微處理器II 26 一方面將每個子區(qū)域的參數(shù)傳感終端1檢測到的內(nèi)容存儲在存儲器II 27內(nèi)的每個子區(qū)域所對應(yīng)的名下，從而使每個子區(qū)域監(jiān)測到的內(nèi)容能分別進行保存。另一方面，微處理器II沈還將上述信息通過無線收發(fā)模塊II觀無線傳遞至終端無線收發(fā)模塊33。4、監(jiān)測終端3將接收到的數(shù)據(jù)進行以下處理1)、終端無線收發(fā)模塊33將接收到的信息傳遞給工控機32，工控機32根據(jù)以下公式進行計算出COD COD = af+b, (A254-A546) +b2pH+b3T+c (1)式(1)中，COD代表待測水域的化學(xué)需氧量，a為二階比例系數(shù)，bi、b2、bd^為一階比例系數(shù)，c為補償系數(shù)，T為溫度，pH為pH值，A254為2Mnm紫外光的吸收系數(shù)，A546為通過M6nm可見光的吸收系數(shù)測得的濁度；公式(1)中a、bi、b2、b3、C均為加權(quán)系數(shù)，可事先通過在使用前對系統(tǒng)進行標定的方法獲得(此為本行業(yè)的常規(guī)技術(shù))(1)、取得待測水域較高濃度的水樣，然后依次改變L次水樣的濃度(例如每次稀釋一倍)、M次水樣的溫度(例如每次降低或增加0. 1°C )和N次水樣的pH值(例如每次增加或降低0. 01)，在每次改變水樣的情況下，利用多參數(shù)傳感終端獲得一套關(guān)于A254、A546、 T、pH自變量的數(shù)值；并同時利用標準COD儀器測量得到相對應(yīng)的COD標準值。這樣一共獲得 L*M*N 個(A254、A546、T、pH、COD 標準值)的數(shù)組。(2)將每個(A254、A546、T、pH、C0D標準值)數(shù)組代入公式⑴，求得可以使公式成立的0個加權(quán)系數(shù)組(a、bp b2、b3、c)。這樣一共獲得L*M*N*0個(a、b” b2、b3、c)加權(quán)系數(shù)組。(3)將L*M*N*0個(a、b!、b2、b3、c)加權(quán)系數(shù)組分別代入公式(1)，再將L*M*N個水樣測得的(A254、A546, Τ、pH)也代入公式(1)，計算共可得到L*M*N*0*L*M*N個COD計算值。將每個(a、V b2、b3、c)加權(quán)系數(shù)組求得的L*M*N個COD計算值代入到式(2)中求得 L*M*N*0個相關(guān)系數(shù)r。YXcod - codicod'-cod'),。、r= ι(2)
^nifod-codj {cod'-cod'^式O)子中cod為COD標準值，—為COD標準值的平均值，cod'為COD計算值，
—為COD計算值的平均值。(4)選取使得L*M*N*0個相關(guān)系數(shù)r中獲得最大值的加權(quán)系數(shù)組(a、bp b2、b3、c) 作為式(1)中的加權(quán)系數(shù)。在計算允許的情況下，亦可通過其他方法預(yù)設(shè)更多的(a、bi、b2、 b3、c)加權(quán)系數(shù)組，以及增加水樣的組數(shù)，來選擇更加精確的加權(quán)系數(shù)，提高測量精度。將獲得的a、bi、b2、b3、c數(shù)值代入公式(1)，從而獲得a、bi、b2、b3、c為已知值的公式⑴。上述所得的為每個多參數(shù)傳感終端1的COD值。2)、工控機32將每個子區(qū)域內(nèi)的多參數(shù)傳感終端1的COD值進行平均處理，從而得到每個待測子區(qū)域的平均值；工控機32還將一個區(qū)域內(nèi)的多參數(shù)傳感終端1的COD值進行平均處理，從而得到一個待測區(qū)域的平均值。工控機32將上述每個待測子區(qū)域的平均值和一個待測區(qū)域的平均值均在顯示器31進行顯示。從而使用戶能清晰的得知檢測結(jié)果。3)、在工控機32內(nèi)預(yù)先設(shè)有每個多參數(shù)傳感終端1的監(jiān)測時間間隔(可依據(jù)多參數(shù)傳感終端1各自的編號進行區(qū)分)；每當設(shè)定的監(jiān)測時間到后，工控機32就依次通過終端無線收發(fā)模塊33、無線收發(fā)模塊II 28、無線收發(fā)模塊I M和傳感器無線收發(fā)模塊16向特定的多參數(shù)傳感終端1發(fā)送工作指令；從而控制相應(yīng)的多參數(shù)傳感終端1進行檢測。多參數(shù)傳感終端1每次檢測完成后，就自動停止檢測。直至再次收到工控機32發(fā)來的檢測命令才再次啟動工作。為了證明本實用新型的檢測效果，發(fā)明人進行了如下的對比實驗實驗1、以某造紙廠排放的處理后的污水為例。在M小時內(nèi)每間隔1小時進行測試，分別利用本實用新型的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、利用現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)(主要考慮紫外吸光度等參數(shù))、和利用標準COD儀器，測試的對比數(shù)據(jù)如下表1所示(單位mg/L)。由表1可見，在污水成分基本確定并且變化不大的情況下，本實用新型的檢測精度更高。表 權(quán)利要求1.多參數(shù)綜合的COD水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是包括無線傳輸系統(tǒng)O)、位于遠離待測水域且位于監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)測終端C3)和至少一個的放置于待測水域的多參數(shù)傳感終端 ⑴；所述每個多參數(shù)傳感終端(1)均與無線傳輸系統(tǒng)O)的進口端無線相連，所述無線傳輸系統(tǒng)O)的出口端與監(jiān)測終端(3)無線相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多參數(shù)綜合的COD水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述每個多參數(shù)傳感終端(1)包括分別與傳感器太陽能電池板(11)相連的傳感探頭 (12)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(13)、數(shù)據(jù)采集模塊(14)、傳感器微處理器(1 和傳感器無線收發(fā)模塊(16)，傳感探頭(12)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(13)、數(shù)據(jù)采集模塊(14)、傳感器微處理器(15)和傳感器無線收發(fā)模塊(16)依次相連，傳感器無線收發(fā)模塊(16)與傳感探頭(1 相連；所述無線傳輸系統(tǒng)(2)包括GPRS遠程網(wǎng)中繼站和至少一個的ZigBee局域網(wǎng)中繼站；所述每個ZigBee局域網(wǎng)中繼站包括分別與太陽能電池板K21)相連的微處理器 I (22)、存儲器I 03)和無線收發(fā)模塊I(M)，所述微處理器I 02)分別與無線收發(fā)模塊 I (24)和存儲器I (23)相連；所述GPRS遠程網(wǎng)中繼站包括分別與太陽能電池板II (25)相連的微處理器II (26)、存儲器II (27)和無線收發(fā)模塊II ( )，所述微處理器II (26)分別與存儲器II (27)和無線收發(fā)模塊II 08)相連；所述監(jiān)測終端C3)包括顯示器(31)、工控機(3 和終端無線收發(fā)模塊(33)，所述工控機(3 分別與顯示器(31)和終端無線收發(fā)模塊(3 相連；每個傳感器無線收發(fā)模塊(16)與一個無線收發(fā)模塊I 04)無線相連，所述每個無線收發(fā)模塊I 04)與無線收發(fā)模塊II (28)無線相連；無線收發(fā)模塊II (28)與終端無線收發(fā)模塊(33)無線相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多參數(shù)綜合的COD水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述傳感探頭 (12)由紫外吸收傳感探頭、濁度傳感探頭、溫度傳感探頭和PH值傳感探頭這4種傳感探頭組成。
專利摘要本實用新型公開了一種多參數(shù)綜合的COD水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，包括無線傳輸系統(tǒng)(2)、位于遠離待測水域且位于監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)測終端(3)和至少一個的放置于待測水域的多參數(shù)傳感終端(1)；每個多參數(shù)傳感終端(1)均與無線傳輸系統(tǒng)(2)的進口端無線相連，無線傳輸系統(tǒng)(2)的出口端與監(jiān)測終端(3)無線相連。采用該監(jiān)測系統(tǒng)對待測水域進行監(jiān)測，能獲得更加準確的化學(xué)需氧量數(shù)據(jù)。
文檔編號G01K1/02GK202093016SQ20112016595
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
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