專(zhuān)利名稱(chēng)：水污染監(jiān)測(cè)自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)及采樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水質(zhì)監(jiān)測(cè)、污廢水排放監(jiān)管技術(shù)及其設(shè)備。特別涉及一種用于污廢水非法排放監(jiān)管系統(tǒng)中的自動(dòng)采樣裝置及其決策系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用如城市污水處理廠水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由污水處理廠現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站、監(jiān)測(cè)中心、管理中心和通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成。
監(jiān)測(cè)站一般設(shè)置在各期工程的進(jìn)、出水口附近，一般每臺(tái)分析儀器只分析一種水質(zhì)指標(biāo)，且需要配備一臺(tái)水質(zhì)采樣器，當(dāng)同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)需要監(jiān)測(cè)多項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)時(shí)，需要配置幾種不同的水質(zhì)采樣器來(lái)滿(mǎn)足各在線(xiàn)監(jiān)測(cè)分析儀器的需要。因?yàn)橐玫奖容^準(zhǔn)確的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在分析以前要對(duì)采集的樣品進(jìn)行預(yù)處理(設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高)。其工作過(guò)程是監(jiān)測(cè)站設(shè)備連續(xù)不間斷地按設(shè)定采樣時(shí)間間隔，重復(fù)進(jìn)行采樣并預(yù)處理、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)分析、對(duì)分析數(shù)據(jù)采集并傳輸出去，如有水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)，就報(bào)警并留取水樣備實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)核對(duì)。也就是說(shuō)，水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是先采樣，后分析，當(dāng)水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)時(shí)再留樣報(bào)警。為了使污水排放監(jiān)管更有力，除在各排污口正常設(shè)立監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)之外，還應(yīng)在距離外排污廢水企業(yè)較遠(yuǎn)的下游增設(shè)監(jiān)采點(diǎn)，這樣可以應(yīng)對(duì)隱蔽排污口排污，防范人為破壞排污口的監(jiān)采設(shè)備等。目前，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的監(jiān)采器都做不到這一點(diǎn)。因?yàn)榻?jīng)混流、稀釋?zhuān)w成分要比排污口復(fù)雜得多，相關(guān)污染物濃度也要下降許多，要采集到有價(jià)值的水樣，除了對(duì)傳感器有更高的要求外，還需要增設(shè)專(zhuān)門(mén)的采樣決策系統(tǒng)，采樣決策系統(tǒng)是排污口下游自動(dòng)采樣裝置能否采到有效水樣的關(guān)鍵，是自動(dòng)采樣裝置的核心，決定著整個(gè)監(jiān)采系統(tǒng)的性能。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種水污染監(jiān)測(cè)自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)及采樣裝置，以解決一臺(tái)水質(zhì)采樣器在同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)，能夠監(jiān)測(cè)多項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用成本低和監(jiān)采系統(tǒng)的工作流程更合理等技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種水污染監(jiān)測(cè)自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)，包括在線(xiàn)檢測(cè)傳感器、預(yù)處理電路、單片機(jī)、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線(xiàn)檢測(cè)傳感器為含有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度和溫度的五個(gè)傳感器組構(gòu)成的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)，該在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)通過(guò)預(yù)處理電路將采集的多路信號(hào)送入具有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度、溫度五個(gè)水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的絕對(duì)值和相對(duì)值算法的單片機(jī)信號(hào)輸入端；該單片機(jī)通過(guò)接口電路與無(wú)線(xiàn)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；該單片機(jī)的控制輸出端通過(guò)接口電路與采樣裝置的驅(qū)動(dòng)電路連接。所述的單片機(jī)還具有USB接口。一種用于水污染監(jiān)測(cè)自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)的采樣裝置，包括一組樣品瓶、分流接頭、管線(xiàn)、泵和電磁閥；所述一組樣品瓶分別通過(guò)管線(xiàn)和管線(xiàn)上的電磁閥與分流接頭一端連接，該分流接頭的另一端通過(guò)管線(xiàn)和管線(xiàn)上的泵接入被檢測(cè)水中；所述一組樣品瓶還分別通過(guò)另一組管線(xiàn)和管線(xiàn)上的電磁閥與另一個(gè)分流接頭連接，該另一個(gè)分流接頭與清凈水源連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是I、采用的自動(dòng)采樣系統(tǒng)是先決策判斷、后采樣報(bào)警，再送樣精細(xì)分析。本實(shí)用新型使用了較為復(fù)雜的智能采樣決策判斷系統(tǒng)和性能可靠的采樣裝置，提高超標(biāo)采樣的可靠性，減少漏報(bào)和誤報(bào)率。2、本實(shí)用新型所述的自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)及配套的采樣裝置，在水體較為復(fù)雜的情 況下仍由較高的決策力，可提高采樣的有效性和可靠性，能在排污口下游已混流的溝河對(duì)污廢水非法排放進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)并有低的誤報(bào)和漏報(bào)率，為污染源追責(zé)提供物證。3、與傳統(tǒng)的水質(zhì)在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，不但大大節(jié)省成本，而且適合對(duì)隱蔽排污口的監(jiān)測(cè)管理，使污廢水排放監(jiān)管能有效實(shí)施和推廣，對(duì)提高水流質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)意義。4、本實(shí)用新型的自動(dòng)采樣裝置，適合各種現(xiàn)場(chǎng)的污水排放監(jiān)管采樣，其最大優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)被監(jiān)控水體污染程度的響應(yīng)的在線(xiàn)性、及時(shí)性，能夠在水體出現(xiàn)超標(biāo)事件后第I時(shí)間完成水體樣品(物證)的自動(dòng)采集、保存，并第I時(shí)間迅速以手機(jī)短信的形式告知接警手機(jī)，以便監(jiān)管者做出及時(shí)的響應(yīng)。它體積小，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目多，成本低、靈敏可靠，便于推廣。
圖I是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成框圖。圖2是本實(shí)用新型的自動(dòng)采樣裝置結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實(shí)用新型的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成參見(jiàn)圖1，該水污染監(jiān)測(cè)自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)包括在線(xiàn)檢測(cè)傳感器、預(yù)處理電路、單片機(jī)、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線(xiàn)檢測(cè)傳感器為含有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度和溫度的五個(gè)傳感器組構(gòu)成的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)，該在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)通過(guò)預(yù)處理電路將采集的多路信號(hào)送入具有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度、溫度五個(gè)水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的絕對(duì)值和相對(duì)值算法的單片機(jī)信號(hào)輸入端；該單片機(jī)通過(guò)接口電路與無(wú)線(xiàn)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；該單片機(jī)的控制輸出端通過(guò)接口電路與采樣裝置的驅(qū)動(dòng)電路連接。所述的單片機(jī)還具有USB接口。本實(shí)用新型的用于水污染監(jiān)測(cè)自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)的采樣裝置參見(jiàn)圖2，包括一組樣品瓶I、分流接頭3、6、管線(xiàn)、蠕動(dòng)泵5和兩位兩通電磁閥2 ;所述一組樣品瓶I分別通過(guò)管線(xiàn)和管線(xiàn)上的電磁閥2與分流接頭6 —端連接，該分流接頭6的另一端通過(guò)管線(xiàn)和管線(xiàn)上的泵5接入被檢測(cè)水7中；所述一組樣品瓶I還分別通過(guò)另一組管線(xiàn)和管線(xiàn)上的電磁閥2與另一個(gè)分流接頭3連接，該另一個(gè)分流接頭3與清凈水源4連接。所述一組樣品瓶I放置在固定臺(tái)面9上。圖2中，8是傳感器。本實(shí)用新型采用五因素雙水平的多傳感器組合決策算法。從物證學(xué)和概率學(xué)的角度來(lái)看，基于三因素單水平的比對(duì)認(rèn)定的漏誤率一般不超過(guò)1%;基于四因素單水平的比對(duì)認(rèn)定的漏誤率在0.1%以下。本系統(tǒng)采用五因素雙水平(絕對(duì)值+變化量)的多傳感器組合決策設(shè)計(jì)，即PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度、溫度五個(gè)水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的絕對(duì)值和相對(duì)值算法。采用本方法，可進(jìn)一步提高采樣的有效性與可靠性。[0023]將在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)(多個(gè)傳感器組成)和非法超排決策系統(tǒng)(絕對(duì)值、相對(duì)值比較算法)有機(jī)結(jié)合進(jìn)行監(jiān)測(cè)和判斷整體設(shè)計(jì)，從理論和技術(shù)兩個(gè)層面保證自動(dòng)采樣裝置的足夠小的低漏誤率。另外，考慮到污水偷排的時(shí)間、總量，設(shè)計(jì)了程序延時(shí)多次采樣。圖3為自動(dòng)采樣裝置軟件流程圖，應(yīng)用軟件程序和設(shè)置參數(shù)通過(guò)UBS接口輸入單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器，傳感器組實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)“污廢水”的5項(xiàng)常規(guī)水質(zhì)參數(shù)，送入預(yù)處理電路，經(jīng)信號(hào)調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理后，送入單片機(jī)進(jìn)行決策運(yùn)算(與設(shè)定的告警閾值比較)，當(dāng)某項(xiàng)參數(shù)超標(biāo)后，單片機(jī)立即輸出控制信號(hào)，保存告警時(shí)的水體參數(shù)并通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊傳送報(bào)警數(shù)據(jù)和時(shí)間等信息內(nèi)容。同時(shí)啟動(dòng)水體樣品采集程序，控制相應(yīng)的泵、閥等部件按順序以固定時(shí)間間隔將水體樣品采集到5個(gè)樣品瓶中， 以備監(jiān)管者取走做進(jìn)一步分析、處理。當(dāng)使用一段時(shí)間之后，如果“樣品瓶”中有臟污情況出現(xiàn)，“純凈水”通過(guò)下方分流接頭及沖洗電磁閥可以依次清洗“樣品瓶”，避免對(duì)所采集樣品造成污染而影響分析結(jié)果。無(wú)線(xiàn)傳輸模塊發(fā)送告警信息到指定的監(jiān)控部門(mén)及其手機(jī)上，以便對(duì)告警事件做出及時(shí)的處理(通過(guò)獲取的告警參數(shù)類(lèi)別、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、超限事件發(fā)生時(shí)間等信息進(jìn)行判斷，決定是否到現(xiàn)場(chǎng)取走樣品做進(jìn)一步分析)。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)被監(jiān)控水體污染程度的響應(yīng)的在線(xiàn)性、及時(shí)性，能夠在水體出現(xiàn)超標(biāo)事件后第I時(shí)間完成水體樣品(物證)的自動(dòng)采集、保存，并第I時(shí)間迅速以手機(jī)短信的形式告知接警手機(jī)，以便監(jiān)管者做出及時(shí)的響應(yīng)。例I :安裝在排污口附近，及時(shí)監(jiān)控處理。自動(dòng)采樣裝置，可安裝在排污口附近，監(jiān)測(cè)污廢水的排放，一旦水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)，自動(dòng)采樣裝置立即告警，將告警參數(shù)類(lèi)別、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、超限事件發(fā)生時(shí)間等信息保存起來(lái)，并以短信形式發(fā)送到接警手機(jī)和環(huán)保管理服務(wù)器上，以便及時(shí)制止排放和作出相應(yīng)處理。例2 :安裝在遠(yuǎn)離排污口的地方，用于監(jiān)控水質(zhì)和處理排污糾紛。為了應(yīng)對(duì)偷排現(xiàn)象，將自動(dòng)采樣裝置安裝在遠(yuǎn)離排污口的下游，但是上游可能有不止一家涉污企業(yè)，因?yàn)橛斜緦?shí)用新型的采樣決策系統(tǒng)(5多個(gè)高靈敏度的傳感器組合，可使自動(dòng)監(jiān)采器具備高靈敏、低遺漏率的性能，五因素雙水平(絕對(duì)值+變化量)的超標(biāo)決策系統(tǒng)，可使自動(dòng)監(jiān)采樣器具備了低誤判率。)仍然能夠可靠高效的監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)，一旦水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)，自動(dòng)采樣裝置立即告警，并采集水樣，經(jīng)無(wú)線(xiàn)通信模塊將報(bào)警時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳至環(huán)保工作人員手機(jī)或客戶(hù)端服務(wù)器，工作人員及時(shí)取走樣品并送實(shí)驗(yàn)室做進(jìn)一步精細(xì)分析，再根據(jù)相關(guān)涉污企業(yè)的指紋檔案進(jìn)行排污追責(zé)。例3 :可根據(jù)上游涉污企業(yè)的多少和污染指標(biāo)不同，更換不同傳感器和相應(yīng)門(mén)限參數(shù)設(shè)置，適應(yīng)不同指標(biāo)的監(jiān)測(cè)需要，也可將決策算法擴(kuò)展至十因素雙水平。
權(quán)利要求1.ー種水污染監(jiān)測(cè)自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)，其特征在于，包括在線(xiàn)檢測(cè)傳感器、預(yù)處理電路、單片機(jī)、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線(xiàn)檢測(cè)傳感器為含有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度和溫度的五個(gè)傳感器組構(gòu)成的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)，該在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)通過(guò)預(yù)處理電路將采集的多路信號(hào)送入具有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度、溫度五個(gè)水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的絕對(duì)值和相對(duì)值算法的單片機(jī)信號(hào)輸入端；該單片機(jī)通過(guò)接ロ電路與無(wú)線(xiàn)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；該單片機(jī)的控制輸出端通過(guò)接ロ電路與采樣裝置的驅(qū)動(dòng)電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種水污染監(jiān)測(cè)自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)，其特征在于，所述的單片機(jī)還具有USB接ロ。
3.一種用于根據(jù)權(quán)利要求I所述的水污染監(jiān)測(cè)自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)的采樣裝置，其特征在于，包括一組樣品瓶、分流接頭、管線(xiàn)、泵和電磁閥；所述ー組樣品瓶分別通過(guò)管線(xiàn)和管線(xiàn)上的電磁閥與分流接頭一端連接，該分流接頭的另一端通過(guò)管線(xiàn)和管線(xiàn)上的泵接入被檢測(cè)水中；所述ー組樣品瓶還分別通過(guò)另ー組管線(xiàn)和管線(xiàn)上的電磁閥與另ー個(gè)分流接頭連接，該另ー個(gè)分流接頭與清浄水源連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種水污染監(jiān)測(cè)自動(dòng)采樣決策系統(tǒng)及采樣裝置，包括在線(xiàn)檢測(cè)傳感器、預(yù)處理電路、單片機(jī)、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線(xiàn)檢測(cè)傳感器為含有pH 值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度和溫度的五個(gè)傳感器組構(gòu)成的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)，該在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)通過(guò)預(yù)處理電路將采集的多路信號(hào)送入具有pH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度、溫度五個(gè)水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的絕對(duì)值和相對(duì)值算法的單片機(jī)信號(hào)輸入端；該單片機(jī)通過(guò)接口電路與無(wú)線(xiàn)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；該單片機(jī)的控制輸出端通過(guò)接口電路與采樣裝置的驅(qū)動(dòng)電路連接。本實(shí)用新型可以解決一臺(tái)水質(zhì)采樣器在同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)，能夠監(jiān)測(cè)多項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用成本低和監(jiān)采系統(tǒng)的工作流程更合理等技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01N1/14GK202648999SQ20122016335
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者萬(wàn)平英, 李紅星, 宋靜華, 王志廣, 孫艷芝 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合大學(xué)