本發(fā)明屬于現(xiàn)代環(huán)境科學技術領域，具體地涉及一種多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)。

背景技術：

水質檢測是開展水資源環(huán)境保護與治理的基礎,多參數水質檢測是現(xiàn)代環(huán)境科學技術的重要發(fā)展方向之一。多參數水質檢測儀的控制系統(tǒng)設計是實現(xiàn)儀器智能化、自動化、網絡化的核心技術之一。多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)控制儀器各個單元有序地完成指定動作,是保證儀器穩(wěn)定運行和自動化測量的關鍵,具有重要的研究意義。

目前,多參數水質檢測儀器控制系統(tǒng)大多基于PLC,該控制系統(tǒng)設計成熟、穩(wěn)定性高,但是價格昂貴,若采用此系統(tǒng)設計水質檢測儀器控制系統(tǒng),會大幅提高成本,降低儀器競爭力。近幾年,國內一些科研單位提出了一些以單片機為核心的控制系統(tǒng),例如：重慶大學微系統(tǒng)中心研制的第一代多參數水質檢測儀,該儀器的控制系統(tǒng)以S3C2410為核心,并以51單片機為輔助,對儀器進行控制；浙江大學研制的基于分光光度法的多參數水質監(jiān)測儀,該儀器控制系統(tǒng)采用“工控機+單片機”的結構,以工控機為上位機對儀器進行控制。這些控制系統(tǒng)雖然成本較低,但是,運行速度較低、平臺開發(fā)周期長且調試困難、系統(tǒng)穩(wěn)定性能欠佳、軟硬件升級困難。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是針對目前水質檢測系統(tǒng)的價格昂貴、自動化程度較低、開發(fā)周期長的問題，提供一種多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)；本發(fā)明具有開發(fā)周期短、易升級、處理速度快、在線調試方便、運行穩(wěn)定等優(yōu)點,達到了實用化的要求。

為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案。

本發(fā)明一種多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)，包括流路控制系統(tǒng)、中央控制單元、光源、光譜儀、檢測室；其結構要點是：所述流路控制系統(tǒng)包括蒸餾水、注射泵、儲液環(huán)、多位閥，試劑1、試劑2、試劑3、步進電機蠕動泵，廢液池、第一直流電機蠕動泵、第二直流電機蠕動泵、三通閥；所述蒸餾水與注射泵連接，注射泵與儲液環(huán)連接，儲液環(huán)與多位閥的進液端連接；所述試劑1、試劑2均與多位閥的進液端連接，所述多位閥的出液端與檢測室連接；所述試劑3連接步進電機蠕動泵的進液端，步進電機蠕動泵的出液端連接檢測室；所述廢液池連接第一直流電機蠕動泵的進液端，第一直流電機蠕動泵的出液端連接三通閥的一端，三通閥的另一端連接檢測室，三通閥的最后一端連接第二直流電機蠕動泵的進液端。

所述中央控制單元通過GPIO端口和UART串口與流路控制系統(tǒng)相連，中央控制單元通過另一GPIO端口和UCB接口分別對應連接光源和光譜儀。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述中央控制單元采用樹莓派B型，所述樹莓派B型為單板機計算機。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述光源采用6V/5W的鹵鎢燈，所述光源的供電電源采用LM2596芯片構成，所述LM2596芯片的使能端ON/OFF端口與中央控制單元的一個GPIO端口相連。

本發(fā)明的有益效果是。

1、本發(fā)明提供一種多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)，采用樹莓派B型單板機計算機為中央控制單元，通過GPIO、UART、USB等接口實現(xiàn)對儀器各部分的控制,并利用樹莓派wiringPi集成庫進行應用開發(fā),編寫了控制軟件；具有開發(fā)周期短、易升級、處理速度快、在線調試方便、運行穩(wěn)定等優(yōu)點,達到了實用化的要求。

2、本發(fā)明實現(xiàn)了對光源、步進電機、注射泵、多位閥等單元的控制,工作穩(wěn)定,抗干擾能力強；控制軟件完成了對樹莓派硬件的驅動且操作界面友好、響應速度快,結合控制系統(tǒng)硬件電路,實現(xiàn)了水質參數的自動化測量；對儀器自動化控制,且操作友好、運行穩(wěn)定、易升級,滿足多參數水質檢測儀實際應用需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)的總體架構示意圖。

圖2是本發(fā)明一種多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)的光源的供電電源模塊連接圖。

圖3是本發(fā)明一種多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)的多位閥與注射泵的控制電路圖。

具體實施方式

如圖1所示，為本發(fā)明一種多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)的總體架構示意圖。圖中，包括流路控制系統(tǒng)、中央控制單元、光源、光譜儀、檢測室；其結構要點是：所述流路控制系統(tǒng)包括蒸餾水、注射泵、儲液環(huán)、多位閥，試劑1、試劑2、試劑3、步進電機蠕動泵，廢液池、第一直流電機蠕動泵、第二直流電機蠕動泵、三通閥；所述蒸餾水與注射泵連接，注射泵與儲液環(huán)連接，儲液環(huán)與多位閥的進液端連接；所述試劑1、試劑2均與多位閥的進液端連接，所述多位閥的出液端與檢測室連接；所述試劑3連接步進電機蠕動泵的進液端，步進電機蠕動泵的出液端連接檢測室；所述廢液池連接第一直流電機蠕動泵的進液端，第一直流電機蠕動泵的出液端連接三通閥的一端，三通閥的另一端連接檢測室，三通閥的最后一端連接第二直流電機蠕動泵的進液端。

所述中央控制單元通過GPIO端口和UART串口與流路控制系統(tǒng)相連，中央控制單元通過另一GPIO端口和UCB接口分別對應連接光源和光譜儀。

所述中央控制單元采用樹莓派B型，所述樹莓派B型為單板機計算機；樹莓派B型提供了主頻700MHz處理器、1080p解碼器、1個以太網接口、2個USB口和1個26針外圍設備接口。此外,樹莓派內嵌基于Debian的Linux操作系統(tǒng),有著豐富的開源軟件資源,支持C、C++、Java、Python等語言，在嵌入式開發(fā)領域發(fā)展迅猛。相對比傳統(tǒng)S2C24x0、S3C6410等嵌入式開發(fā)平臺,其在集成度、速度、價格、開發(fā)環(huán)境、效率上有明顯的優(yōu)勢。

結合本發(fā)明附圖和上述技術方案闡述工作流程：首先，控制步進電機蠕動泵、注射泵進行抽推，配合多位閥進行管路切換，根據順序注射技術使待測水樣、測試用試劑、蒸餾水等多種液體高精度進樣到檢測室；然后,通過控制三通閥與直流電機蠕動泵，向檢測室鼓吹空氣，利用氣泡對檢測室中液體進行攪拌，加快其反應速度；然后打開光源，控制光譜儀采集光譜數據,并將數據傳送到樹莓派進行光譜分析，得到某一特定水質參數的含量；最后控制三通閥與直流電機蠕動泵排掉檢測室中液體，再控制注射泵、多位閥等完成檢測室的清洗工作，最終完成水質參水檢測。

所述光源采用6V/5W的鹵鎢燈，所述光源的供電電源采用LM2596芯片構成，所述LM2596芯片的使能端ON/OFF端口與中央控制單元的一個GPIO端口相連。

如圖2所示，為本發(fā)明一種多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)的光源的供電電源模塊連接圖。圖中，包括LM2596芯片，電阻R1、R2、R3，電容C1、C2、Cin、Cout，電感L1、L2、二極管D1；所述LM2596芯片的FEEDBACK端口連接電阻R1、R2，電容C1的一端；所述LM2596芯片的Vin端口連接電容Cin的一端；所述LM2596芯片的Vout端口連接電感L1的一端和二極管的陰極；所述LM2596芯片的使能端ON/OFF端口還與電阻R3的一端連接。電源模塊輸入電壓Vin為24 V, 電源模塊輸出電壓Vout為6V電壓。

如圖3所示，為本發(fā)明一種多參數水質檢測儀控制系統(tǒng)的多位閥與注射泵的控制電路圖。其中,MAX3232實現(xiàn)3.3 V TTL電平到RS232電平的轉換，CD4052 芯片實現(xiàn)串口拓展；CD4052芯片為二輸入獨立四通道數據選擇器,具有二進制控制引腳S0、S1,禁止輸入引腳E，AN、BN 為公共通道,通過S0、S1狀態(tài),選擇一組導通通道與AN、BN 相連,本發(fā)明將1個串口拓展成2個,因此只需要1個控制引腳S0,而將S1接地,使其一直處于低電平狀態(tài)。

可以理解的是，以上關于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之內。