本發(fā)明涉及一種水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備，具體涉及一種熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極，屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和城市化水平的不斷提高，水質(zhì)污染日益嚴(yán)重，如何保護(hù)水資源并對(duì)污水排放進(jìn)行在線監(jiān)控，已成為國家可持續(xù)性發(fā)展的重要國策之一。傳統(tǒng)的環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作主要以人工現(xiàn)場采樣、實(shí)驗(yàn)室儀器分析為主，實(shí)驗(yàn)室分析存在測(cè)量頻次低、采樣誤差大、不能及時(shí)反映污染變化等缺陷，難以滿足政府和企業(yè)有效管理水環(huán)境的需求。為準(zhǔn)確測(cè)量水體中污染物濃度，及時(shí)掌握水質(zhì)狀況，監(jiān)督總量排放和達(dá)標(biāo)情況，需要發(fā)展水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。

目前我國的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備以機(jī)柜式為主，多采用化學(xué)分析原理，需要使用多種試劑并可能產(chǎn)生二次污染，此外還有測(cè)量時(shí)間較長、檢測(cè)因子單一等不足。

因此，為解決上述問題，確有必要提供一種創(chuàng)新的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)多種因子，無需試劑，無二次污染的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極，其包括傳感器單元、控制單元、防水接頭及密封組件；其中，所述傳感器單元集成于密封組件上；所述控制單元位于密封組件內(nèi)，其電性連接傳感器單元；所述防水接頭安裝于密封組件的一端。

本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極進(jìn)一步為：所述密封組件由密封組件外殼、電池、電池箱蓋、傳感器安裝座、校準(zhǔn)池和校準(zhǔn)底座組成；所述電池與控制單元連接，并能為控制單元供電；所述傳感器底座上集成若干傳感器單元。

本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極進(jìn)一步為：所述傳感器單元具體為pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、葉綠素傳感器、藍(lán)綠藻傳感器以及水中油傳感器；上述傳感器能自由組合，最多可集成7個(gè)傳感器單元。

本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極進(jìn)一步為：所述傳感器單元包括多芯連接器、傳感器單元外殼、傳感器單元密封O圈、傳感器單元鎖緊螺栓；所述多芯連接器與傳感器安裝座接頭連接；所述傳感器單元外殼采用耐腐蝕性材料；所述感器單元鎖緊螺栓將傳感器單元與傳感器安裝座固定；傳感器單元與傳感器安裝座之間放置兩個(gè)所述傳感器單元密封O圈。

本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極進(jìn)一步為：所述溶解氧傳感器由紅色光源、藍(lán)色光源、光電檢測(cè)器、敏感膜片、溶解氧濾光片、聚焦透鏡組成；所述藍(lán)色光源發(fā)射出脈沖調(diào)制激發(fā)光，波長是465nm；所述紅色光源發(fā)射出與藍(lán)色光源28相同頻率的脈沖光，波長是620nm；激發(fā)的熒光經(jīng)溶解氧濾光片和聚焦透鏡聚焦后到達(dá)光電檢測(cè)器；所述溶解氧濾光片為窄帶濾光片，中心波長為620nm，半寬＜30nm，峰值透過率＞80％，截止深度為OD4。

本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極進(jìn)一步為：所述葉綠素傳感器、藍(lán)綠藻傳感器、水中油傳感器基于熒光檢測(cè)技術(shù)，由光源、光電檢測(cè)器、發(fā)射濾光片、接收濾光片、發(fā)射光纖、接收光纖以及清洗電機(jī)組成；所述光源發(fā)出調(diào)制激發(fā)光，經(jīng)發(fā)射濾光片、發(fā)射光纖后，照射到待測(cè)水樣中；水樣中待測(cè)物質(zhì)受激發(fā)射出熒光，熒光經(jīng)接收光纖、接收濾光片后進(jìn)入光電檢測(cè)器，測(cè)量熒光強(qiáng)度計(jì)算水樣中葉綠素、藍(lán)綠藻或水中油濃度；清洗電機(jī)泵定期清洗測(cè)量端面。

本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極進(jìn)一步為：所述葉綠素傳感器所用光源為中心波長為(465±10)nm，藍(lán)綠藻傳感器所用光源32中心波長為(590±10)nm，水中油傳感器所用光源32的中心波長為(360±10)nm；所述光電檢測(cè)器39波長響應(yīng)范圍是(320-1100)nm，峰值響應(yīng)波長是(960±20)nm，響應(yīng)度是0.6A/W，關(guān)斷頻率＞25MHz；所述發(fā)射濾光片33為窄帶濾光片，其中心波長與光源32中心波長一致，發(fā)射濾光片33的半寬＜30nm，峰值透過率＞70％，截止深度為OD4。

本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極進(jìn)一步為：葉綠素傳感器所用接收濾光片為窄帶濾光片，中心波長為(680±10)nm，半寬＜30nm，峰值透過率＞70％；藍(lán)綠藻傳感器所用接收濾光片為窄帶濾光片，中心波長為(650±10)nm，半寬＜30nm，峰值透過率＞70％；水中油傳感器所用接收濾光片為帶通濾光片，中心波長為(500±10)nm，帶通范圍是(410-610)nm，透過率＞65％，截止深度為OD4；所述述發(fā)射光纖和接收光纖為PMMA塑料光纖，直徑為3mm，數(shù)值孔徑為0.5，衰減＜200dB/km；所述清洗電極為直流減速電機(jī)，減速?。?00∶1，扭矩＞200mNm，其能帶動(dòng)清洗刷。

本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極進(jìn)一步為：所述控制單元包括電源模塊、通訊模塊、變送模塊8、數(shù)據(jù)處理模塊；所述通訊模塊連接葉綠素傳感器、藍(lán)綠藻傳感器、水中油傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器，通過RS485接口采集測(cè)量值信號(hào)；所述變送模塊連接pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器，采集原始信號(hào)并計(jì)算出測(cè)量值；所述數(shù)據(jù)處理模塊將所有傳感器單元的測(cè)量值記錄保存，并通過通訊模塊對(duì)外發(fā)送。

本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極還為：所述防水接頭由鎖緊螺栓、電纜固定頭、對(duì)外電纜、多芯連接器、密封O圈組成；所述鎖緊螺栓將防水接頭與密封組件后蓋固定；所述多芯連接器電氣位數(shù)4-8芯，呈半月型結(jié)構(gòu)；所述防水接頭與密封組件之間放置兩個(gè)密封O圈；所述密封O圈內(nèi)徑是13.8mm，線徑是2.4mm，氟橡膠材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1.本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極基于熒光法測(cè)量水體中葉綠素、藍(lán)綠藻、水中油、溶解氧濃度，基于光散射法測(cè)量濁度值，基于氧化還原電位法測(cè)量pH值，基于電極法測(cè)量電導(dǎo)率值，除可以測(cè)量水質(zhì)常規(guī)五參數(shù)(溫度、pH、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度)外，還可測(cè)量葉綠素、藍(lán)綠藻、水中油等因子，基于熒光測(cè)量原理，水樣無需預(yù)處理和萃取，無試劑、無二次污染，具有自清洗功能，尤其適用于河流斷面、湖泊水庫、近海岸等水體環(huán)境在線監(jiān)測(cè)，用于浮標(biāo)植物、藻類生長、水體富營養(yǎng)化的在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警預(yù)報(bào)。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極的感器單元分布圖。

圖3是本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極的傳感器單元結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極的溶解氧傳感器示意圖。

圖5是本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極的葉綠素傳感器結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明的熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極的防水接頭結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】

請(qǐng)參閱說明書附圖1至附圖6所示，本發(fā)明為一種熒光法多參數(shù)水質(zhì)電極，其由傳感器單元、控制單元7、防水接頭6和密封組件等幾部分組成，其可用于在線監(jiān)測(cè)，也可自帶電池供電用于便攜測(cè)量，具有優(yōu)秀的防水性能，可在水下600米正常工作。

其中，所述傳感器單元集成于密封組件上，用于測(cè)量各水質(zhì)因子的原因信號(hào)。所述控制單元7位于密封組件內(nèi)，其電性連接傳感器單元，其采集各傳感器單元信號(hào)，經(jīng)濾波放大等處理好，轉(zhuǎn)換成ModBus協(xié)議輸出。所述防水接頭6安裝于密封組件的一端，具有可插撥和防反插功能。所述密封組件用于將固定各單元，可水下600米正常工作。

進(jìn)一步的，所述傳感器單元具體為pH傳感器11、電導(dǎo)率傳感器13、溶解氧傳感器15、濁度傳感器12、葉綠素傳感器17、藍(lán)綠藻傳感器14、水中油傳感器16；上述傳感器能自由組合，最多可集成7個(gè)傳感器單元。

所述傳感器單元結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由多芯連接器19、傳感器單元外殼20、傳感器單元密封O圈21、傳感器單元鎖緊螺栓22組成。多芯連接器19與傳感器安裝座接頭18連接，呈半月結(jié)構(gòu)，具有可插撥和防反插功能。傳感器單元外殼20采用耐腐蝕性材料，如PVC或316不銹鋼。傳感器單元鎖緊螺栓22用于將傳感器單元與傳感器安裝座23固定。傳感器單元與傳感器安裝座之間放置兩個(gè)傳感器單元密封O圈21，為氟橡膠材料，內(nèi)徑是14.8mm，線徑是2.4mm。傳感器單元具有可拆卸、可更改、防插反及防水功能。

所述溶解氧傳感器15基于熒光猝滅檢測(cè)技術(shù)，由紅色光源25、藍(lán)色光源28、光電檢測(cè)器26、敏感膜片29、溶解氧濾光片27、聚焦透鏡24等組成。藍(lán)色光源28發(fā)射出脈沖調(diào)制激發(fā)光，波長是465nm，用于激發(fā)熒光信號(hào)。紅色光源25發(fā)射出與藍(lán)色光源28相同頻率的脈沖光，波長是620nm(與熒光波長相同)，用于作為基準(zhǔn)參考校準(zhǔn)傳感器的自身延時(shí)，提高測(cè)量精度。激發(fā)的熒光經(jīng)溶解氧濾光片27和聚焦透鏡24聚焦后到達(dá)光電檢測(cè)器26，測(cè)量熒光持續(xù)的時(shí)間可以計(jì)算出水中溶解氧濃度。

所述藍(lán)色光源28中心波長是(465±10)nm，光譜半寬＜30nm，輻射功率大于3mW。所述紅色光源25中心波長是(620±5)nm，光譜半寬＜30nm，輻射功率大于3mW。所述光電檢測(cè)器26波長響應(yīng)范圍是(320-1100)nm，峰值響應(yīng)波長是(960±20)nm，響應(yīng)度是0.6A/W，關(guān)斷頻率＞25MHz。所述溶解氧濾光片27為窄帶濾光片，中心波長為620nm，半寬＜30nm，峰值透過率＞80％，截止深度為OD4。

所述葉綠素傳感器17基于熒光檢測(cè)技術(shù)，其結(jié)構(gòu)如圖5。由光源32、光電檢測(cè)器39、發(fā)射濾光片33、接收濾光片38、發(fā)射光纖34、接收光纖37、清洗電機(jī)35等組成。所述光源32為中心波長為(465±10)nm。所述光電檢測(cè)器39波長響應(yīng)范圍是(320-1100)nm，峰值響應(yīng)波長是(960±20)nm，響應(yīng)度是0.6A/W，關(guān)斷頻率＞25MHz。所述發(fā)射濾光片33為窄帶濾光片，其中心波長與光源32中心波長一致，發(fā)射濾光片33的半寬＜30nm，峰值透過率＞70％，截止深度為OD4。所述接收濾光片38為窄帶濾光片，中心波長為(680±10)nm，半寬＜30nm，峰值透過率＞70％。所述發(fā)射光纖33和接收光纖37為PMMA塑料光纖，直徑為3mm，數(shù)值孔徑為0.5，衰減＜200dB/km。所述清洗電極35為直流減速電機(jī)，減速?。?00∶1，扭矩＞200mNm。清洗電機(jī)35帶動(dòng)清洗刷36，定期清洗測(cè)量端面，減少水中附著物對(duì)測(cè)量的干擾。葉綠素傳感器17對(duì)出接口是多芯連接器30，所述多芯連接器30呈半月結(jié)構(gòu)，具有可插撥和防反插功能。葉綠素傳感器17在外殼上放置兩個(gè)密封O圈31，所述密封O圈31為氟橡膠材料，內(nèi)徑是25.2mm，線徑是3.5mm。

藍(lán)綠藻傳感器14、水中油傳感器16與葉綠素傳感器17類似，不同之處是光源32、發(fā)射濾光片33、接收濾光片38。

所述藍(lán)綠藻傳感器14的光源32中心波長為(360±10)nm；發(fā)射濾光片33為窄帶濾光片，中心波長是(360±10)nm，半寬＜30nm，透過透過率＞70％，截止深度為OD4；接收濾光片38為窄帶濾光片，中心波長為(650±10)nm，半寬＜30nm，峰值透過率＞70％。

所述水中油傳感器16的光源32中心波長為(590±10)nm；發(fā)射濾光片33為窄帶濾光片，中心波長是(590±10)nm，半寬＜30nm，透過透過率＞70％，截止深度為OD4；接收濾光片38為通帶濾光片，帶通范圍是(410-610)nm，峰值透過率＞65％，截止深度為OD4。

所述控制單元7用于采集各傳感器單元信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)ModBus協(xié)議輸出，具有實(shí)時(shí)測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程校準(zhǔn)及自診斷等功能?？刂茊卧?包括電源模塊、通訊模塊、變送模塊8、數(shù)據(jù)處理模塊等組成。訊模塊連接葉綠素傳感器17、藍(lán)綠藻傳感器14、水中油傳感器16、溶解氧傳感器15、濁度傳感器12，通過RS485接口采集測(cè)量值信號(hào)。變送模塊8連接pH傳感器11、電導(dǎo)率傳感器13，采集原始信號(hào)并計(jì)算出測(cè)量值。數(shù)據(jù)處理模塊將所有傳感器單元的測(cè)量值記錄保存，并通過通訊模塊對(duì)外發(fā)送。

如圖6所示，所述防水接頭6由鎖緊螺栓42、電纜固定頭41、對(duì)外電纜40、多芯連接器44、密封O圈45組成。鎖緊螺栓42將防水接頭6與密封組件后蓋43固定，多芯連接器44電氣位數(shù)4-8芯，呈半月型結(jié)構(gòu)，具有可插撥和防反插功能，防水接頭6與密封組件之間放置兩個(gè)密封O圈45。所述密封O圈45內(nèi)徑是13.8mm，線徑是2.4mm，氟橡膠材料。

所述密封組成用于固定傳感器單元、控制單元7和防水接頭6，根據(jù)集成的傳感器單元個(gè)數(shù)，可訂制密封組件的結(jié)構(gòu)，其由密封組件外殼3、電池2、電池箱蓋3、傳感器安裝座9、校準(zhǔn)池4和校準(zhǔn)底座5組成。傳感器底座9可根據(jù)集成傳感器單元個(gè)數(shù)而訂制，最多可集成7個(gè)傳感器單元。所述密封組件與傳感器單元6通過多芯連接器30連接，之間放置密封O圈31達(dá)到防水效果。密封組件與防水接頭通過多芯連接器44連接，之間放置密封O圈45達(dá)到防水效果。密封組件內(nèi)置電池2，電池箱蓋1將電池2密封在密封組件內(nèi)。所述電池2為18650可充電鋰電池，與控制單元7連接，當(dāng)外部供電時(shí)自動(dòng)給電池2充電。當(dāng)沒有外部供電時(shí)，自動(dòng)切換由電池2供電。所述密封組件下部有可拆卸校準(zhǔn)池4，校準(zhǔn)池4與校準(zhǔn)底座5連接，傳感器單元位于校準(zhǔn)池4內(nèi)。當(dāng)傳感器單元校準(zhǔn)時(shí)，在校準(zhǔn)池4內(nèi)放置已知濃度的標(biāo)液，校準(zhǔn)傳感器單元。

以上的具體實(shí)施方式僅為本創(chuàng)作的較佳實(shí)施例，并不用以限制本創(chuàng)作，凡在本創(chuàng)作的精神及原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本創(chuàng)作的保護(hù)范圍之內(nèi)。