本實(shí)用新型涉及電器，特別是一種多參數(shù)水質(zhì)實(shí)時(shí)在線檢測裝置。

背景技術(shù)：

水是人類賴以生存和發(fā)展的必要資源，在地球生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用，但是，由于工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展以及對水環(huán)境保護(hù)的忽視，使得水資源污染事件頻發(fā)，水資源的污染與惡化嚴(yán)重影響人們的健康生活水平以及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的良性循環(huán)，最終對人類的日常生活和社會(huì)的發(fā)展造成嚴(yán)重的影響。在我國的農(nóng)村，農(nóng)村飲水安全工程、及農(nóng)村改水改廁工作等方面進(jìn)行了多方面大量的投入，雖然收到了很多的成效且極大改善了農(nóng)村飲水安全狀況，但是，農(nóng)村飲水安全工程仍然面臨著許多問題。我國農(nóng)村水污染主要表現(xiàn)在：(1)招商引資、污染工業(yè)向農(nóng)村的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致了農(nóng)村工業(yè)項(xiàng)目逐年増加；(2)農(nóng)藥、化肥的大量使用、亂用以及濫用，導(dǎo)致了農(nóng)田大量退化及其污染；(3) 環(huán)保部口監(jiān)管不善等原因，廢水污染了沿線的河流，進(jìn)而污染了農(nóng)田。

我國農(nóng)村生活飲用水的發(fā)展明顯落后于城市生活飲用水，其根本原因在于人口密度的不同，人口密集的區(qū)域，資金密集，居民對飲水水質(zhì)的要求，也有量變到質(zhì)變的過程。而廣大農(nóng)村地區(qū)，雖然總?cè)丝跀?shù)量大，但是由于人口分布分散導(dǎo)致從集資到資金的使用都難以形成合力。同時(shí)，嚴(yán)重缺乏必要的消毒及處理設(shè)施設(shè)備、水質(zhì)問題難以解決、設(shè)施建設(shè)質(zhì)量問題多、供水設(shè)施管理人員素質(zhì)普遍較差、管理維護(hù)不及時(shí)不合理、農(nóng)村人口飲水安全意識差等問題始終困擾著農(nóng)村飲水安全，構(gòu)成農(nóng)村飲水安全的隱患。

水質(zhì)監(jiān)測是監(jiān)視和測定水體中參數(shù)的種類、各類參數(shù)的濃度及變化趨勢、評價(jià)水質(zhì)狀況的過程。農(nóng)村生活飲用水則缺少投入資金和技術(shù)力量，基本沒有水質(zhì)檢驗(yàn)?zāi)芰?，設(shè)施的維護(hù)維修隨意性強(qiáng)，整個(gè)供水系統(tǒng)運(yùn)行缺少有效的安全保障和循環(huán)資金保障，沒有完整的管理體系。農(nóng)村地區(qū)受地理限制和經(jīng)濟(jì)條件的影響，開展水質(zhì)監(jiān)測工作難度非常大，導(dǎo)致很多地區(qū)水質(zhì)監(jiān)測管理落后，跟不上城市水平口。依目前的狀況要完成所有農(nóng)村水質(zhì)監(jiān)測工作確實(shí)困難很大。

目前，我國已經(jīng)面臨如何實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)水域水質(zhì)與重大水污染事件實(shí)時(shí)監(jiān)測的巨大挑戰(zhàn)，迫切需要盡快實(shí)現(xiàn)對重點(diǎn)水域水質(zhì)的多參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)測與預(yù)警。面對水資源的短缺與污染，對水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的要求提高，于原來儀器方法的檢出限值提出了挑戰(zhàn)，我國在線水質(zhì)檢測技術(shù)起步較晚，目前人工采樣，實(shí)驗(yàn)室分析仍是主要技術(shù)手段之一。因此，水質(zhì)實(shí)時(shí)在線檢測設(shè)備上的改進(jìn)和創(chuàng)新勢在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本實(shí)用新型之目的就是提供

一種多參數(shù)水質(zhì)實(shí)時(shí)在線檢測裝置，可有效解決多參數(shù)水質(zhì)實(shí)時(shí)在線檢測的問題。

本實(shí)用新型解決的技術(shù)方案是，包括殼體及其控制電路，殼體前面板上設(shè)有LCD顯示屏和電源開關(guān)按鈕及工作指示燈，殼體頂面上裝有天線，所述的控制電路包括置于殼體內(nèi)的信號調(diào)理器、A/D轉(zhuǎn)換器、中央處理器（CPU）、儲(chǔ)存器和電源以及置于殼體外的溶解氧傳感器、溫度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、鹽度傳感器、PH值傳感器、透明度傳感器和氨氮值傳感器，中央處理器（CPU）經(jīng)GPRS模塊與殼體上的天線相連，工作指示燈、存儲(chǔ)器、LCD顯示屏、電源分別中央處理器（CPU）相連，殼體上的電源按鈕開關(guān)與電源相連，溶解氧傳感器、溫度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、鹽度傳感器、PH值傳感器、透明度傳感器、氨氮值傳感器經(jīng)信號調(diào)理器和A/D轉(zhuǎn)換器與中央處理器（CPU）相連，構(gòu)成多參數(shù)水質(zhì)實(shí)時(shí)在線檢測結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，新穎獨(dú)特，有效解決了根據(jù)飲用水水質(zhì)指標(biāo)常規(guī)要求以及農(nóng)村飲用水工程的特點(diǎn)，融合嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和傳感器技術(shù)，提供一種多參數(shù)水質(zhì)實(shí)時(shí)在線檢測裝置，實(shí)時(shí)在線檢測水質(zhì)參數(shù)的異常變化，解決了多參數(shù)水質(zhì)的實(shí)時(shí)在線檢測難題，確保居民飲水安全，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的外部殼體立體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型的控制電路結(jié)構(gòu)框式圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明：

如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括殼體5及其控制電路，殼體5前面板上設(shè)有LCD顯示屏4和電源開關(guān)按鈕2及工作指示燈3，殼體5頂面上裝有天線1，所述的控制電路包括置于殼體5內(nèi)的信號調(diào)理器、A/D轉(zhuǎn)換器、中央處理器（CPU）、儲(chǔ)存器和電源以及置于殼體5外的溶解氧傳感器、溫度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、鹽度傳感器、PH值傳感器、透明度傳感器和氨氮值傳感器，中央處理器（CPU）經(jīng)GPRS模塊與殼體5上的天線1相連，工作指示燈3、存儲(chǔ)器、LCD顯示屏4、電源分別中央處理器（CPU）相連，殼體5上的電源按鈕開關(guān)與電源相連，溶解氧傳感器、溫度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、鹽度傳感器、PH值傳感器、透明度傳感器、氨氮值傳感器經(jīng)信號調(diào)理器和A/D轉(zhuǎn)換器與中央處理器（CPU）相連，構(gòu)成多參數(shù)水質(zhì)實(shí)時(shí)在線檢測結(jié)構(gòu)。

為了保證使用效果和使用方便，所述的殼體5為立方形。

所述的中央處理器（CPU）為低功率ARM嵌入式處理器，型號為STM32F103VB。

所述的存儲(chǔ)器為32MB存儲(chǔ)器，型號為W25Q32。

所述的LCD顯示屏4為10寸觸摸高亮真彩液晶顯示屏。

所述的殼體5上設(shè)有RS232/485通訊接口，用于與外部管理系統(tǒng)進(jìn)行通訊聯(lián)系。

所述的GPRS模塊為能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的無線數(shù)據(jù)通信模塊DTU，經(jīng)RS232通訊接口與中央處理器（CPU）相連。

在上述結(jié)構(gòu)中，溶解氧傳感器、溫度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、鹽度傳感器、PH值傳感器、透明度傳感器和氨氮值傳感器用于實(shí)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)的信號檢測，根據(jù)多參數(shù)水質(zhì)檢測的功能需要，選用的傳感器主要檢測的水質(zhì)參數(shù)為：溶解氧、溫度、電導(dǎo)率、鹽度、PH值、透明度、總?cè)芙夤腆w和氨氮值等8個(gè)水質(zhì)參數(shù)。

通過對應(yīng)的水質(zhì)傳感器，將水質(zhì)參數(shù)的非電量信號轉(zhuǎn)換為電信號，設(shè)計(jì)了信號處理電路實(shí)現(xiàn)信號的放大、濾波，利用A/D轉(zhuǎn)換，將水質(zhì)參數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，提供給中央處理器（CPU）并由中央處理器（CPU）進(jìn)行進(jìn)一步的信號處理。同時(shí)，通過采集模塊的擴(kuò)展，可以靈活擴(kuò)展其他水質(zhì)參數(shù)傳感器；

中央處理器（CPU）用來完成數(shù)據(jù)的處理、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信以及各個(gè)模塊之間的協(xié)作。

數(shù)據(jù)傳輸用來完成數(shù)據(jù)的上傳和遠(yuǎn)程控制指令的下發(fā)。測量終端將采集到的水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)以及狀態(tài)數(shù)據(jù)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將上傳到遠(yuǎn)程的服務(wù)器并接收服務(wù)器的控制指令，采用GPRS(General Packet Radio Service)通信方式，GPRS具有充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)、資源利用率高、始終在線、傳輸速率高、資費(fèi)合理等特點(diǎn)，我們選用GPRS無線通信方式，適用于野外環(huán)境，充分利用共享無線信道，特別適用于水質(zhì)監(jiān)測的長時(shí)間在線、通信數(shù)據(jù)量少的特點(diǎn)。

通信規(guī)約滿足《水資源監(jiān)控管理項(xiàng)目數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》(SZY206-2012)，該規(guī)約是由水利部發(fā)布了一系列用于指導(dǎo)水資源管理信息項(xiàng)目建設(shè)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，采用該規(guī)約能夠加快建設(shè)水資源管理信息項(xiàng)目，實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度，建立用水效率控制制度，建立水資源管理責(zé)任和考核制度。本實(shí)用新型能滿足上述的要求，為農(nóng)村飲用水的采樣、檢驗(yàn)及檢測數(shù)據(jù)提供一種高效低成本的遠(yuǎn)程水質(zhì)監(jiān)測裝置，提高水質(zhì)監(jiān)測信息數(shù)據(jù)的傳輸和分析效率，預(yù)防農(nóng)村飲水安全隱患，保障農(nóng)村居民的健康，促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展，為當(dāng)?shù)匦姓靠谥贫ㄞr(nóng)村飲水安全相關(guān)的政策法規(guī)及發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

本實(shí)用新型使用時(shí)，(1)傳感器的選定

主要測量的水質(zhì)參數(shù)描述為：溶解氧、溫度、電導(dǎo)率、鹽度、PH值、透明度、總?cè)芙夤腆w和氨氮值，這些參數(shù)基本可以對水質(zhì)作比較全面的分析，同時(shí)，通過采集模塊的擴(kuò)展，可以靈活擴(kuò)展其他水質(zhì)參數(shù)傳感器，主要的傳感器描述如下：

溶解氧：空氣中的分子態(tài)氧溶解在水中成為溶解氧，水中溶解氧含量的多少是衡量水體自凈能力的一個(gè)指標(biāo)。采用溶解氧值傳感器獲取該水質(zhì)參數(shù)。

溫度：采用熱電偶進(jìn)行溫度的可靠測量，該熱電偶是將溫度轉(zhuǎn)換為電勢大小，叫熱電勢溫度傳感器。

電導(dǎo)率：采用水質(zhì)電導(dǎo)率傳感器；

鹽度：采用水質(zhì)鹽度傳感器；

PH值：PH值是水溶液酸堿度的標(biāo)志，是衡量水質(zhì)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)被測溶液的酸堿度不同時(shí)，PH值傳感器復(fù)合電極生成的直流電位就會(huì)發(fā)生變化，這樣我們采集到的電信號就可以衡量溶液的酸堿度。

透明度：透明度是一項(xiàng)很重要的水質(zhì)指標(biāo)，水質(zhì)濁度的變化必然伴隨著無機(jī)物、有機(jī)物或細(xì)菌的出現(xiàn)，直接反應(yīng)了供水水質(zhì)是否受到了污染，濁度的變化，采用散射式濁度傳感器。

總?cè)芙夤腆w：稱溶解性固體總量，它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固體。

氨氮值：氨氮以溶解狀態(tài)的分子氨和以銨鹽的形式存在于水體中，兩者的比例取決于水的PH值和水溫，通常以含N元素的量來表示氨氮的含量，選用氨氮傳感器。

(2) 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理由中央處理器（CPU）來完成，該模塊由32位ARM處理器控制的智能現(xiàn)場設(shè)備，中央處理器（CPU）主要完成與監(jiān)測計(jì)算機(jī)和水文傳感器的雙向數(shù)據(jù)傳輸，是水文傳感器與監(jiān)測計(jì)算機(jī)連接的樞紐，主要的功能為：

實(shí)時(shí)多參數(shù)水質(zhì)數(shù)據(jù)采集；

數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢；

參數(shù)變化趨勢曲線，同比變化對比；

采用10寸彩屏，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的水質(zhì)參數(shù)；

通過擴(kuò)展采集端口，擴(kuò)大水質(zhì)參數(shù)的數(shù)量。

(3) 數(shù)據(jù)傳輸

檢測裝置通過數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約接受遠(yuǎn)程監(jiān)測中心的傳來的指令并上傳遠(yuǎn)程監(jiān)測中心，具有兩種工作方式：

定時(shí)上報(bào)：定時(shí)的時(shí)間可以由用戶自行設(shè)置。定時(shí)時(shí)間一到，自動(dòng)讀取一次水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)，加報(bào)條件后就上報(bào)給遠(yuǎn)程監(jiān)測中心。

遠(yuǎn)程召測數(shù)據(jù)：采集終端接收GPRS召測命令，然后通過GPRS上線將數(shù)據(jù)上報(bào)給遠(yuǎn)程監(jiān)測中心。 當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)測中心發(fā)送召測指令時(shí)，采集裝置將多參數(shù)水質(zhì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)測中心。

由上述可以清楚的看出，本實(shí)用新型是一種多參數(shù)水質(zhì)實(shí)時(shí)檢測裝置，有效用于水質(zhì)實(shí)時(shí)在線多參數(shù)的檢測，方便、快速、效果好，有效滿足了我國現(xiàn)代水污染監(jiān)測與治理的迫切需求和提升我國水污染監(jiān)測與預(yù)警裝備技術(shù)水平具有重要的科學(xué)意義，有很強(qiáng)的使用價(jià)值，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。