水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法

專利名稱：水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，尤其是涉及一種水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)末期，水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)已在我國廣泛應(yīng)用。近幾年來，隨著環(huán)保意識的增 強，對水質(zhì)進行自動監(jiān)測顯得越來越重要。為了實時了解河流的水質(zhì)情況，控制突發(fā)事件的 影響，近年來，我國已陸續(xù)在各重點河流、湖泊上建立水質(zhì)自動監(jiān)測站(以下簡稱水站)，通 過水站實時監(jiān)測水環(huán)境質(zhì)量及其污染變化情況，為水環(huán)境的保護、管理及水污染防治提供
了重要信息。目前，國內(nèi)外水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)普遍存在一些缺點如源水的前處理不夠完善，影 響水質(zhì)分析；系統(tǒng)設(shè)備自動化水平不高，造成操作與維護不便、人力配備較多、系統(tǒng)運行費
用較高等。公告號為CN201053931的實用新型專利提供一種水質(zhì)自動監(jiān)測站專用的采水設(shè) 備，包括可固定在河床或河岸上的含進水口和出水口的泵殼，通過萬向轉(zhuǎn)彎接頭與泵殼進 水口連通的采水管，裝于泵殼內(nèi)的水泵，采水管尾端漂浮在水面且位于水面下0. 5m深處部 分有過濾器，輸水管一端穿過泵殼出水口與水泵出水口連通。公告號為CN2692673的實用新型專利提供一種通過計算機中央控制器，根據(jù)河流 含沙量變化，自動實現(xiàn)多種水樣處理工作模式的多沙河流水質(zhì)自動監(jiān)測水樣預(yù)處理裝置。 包括計算機中央控制器和設(shè)于河流中的潛水泵(或稱取水泵)，潛水泵(或稱取水泵)通過 管道與水流緩沖池接通，水流緩沖池底部與斜管沉降池接通，斜管沉降池的溢水沿與平流 沉降池相通，平流沉降池通過閥門、加壓水泵和固液分離器與中間水箱接通，中間水箱通過 閥門、加壓水泵、過濾器、管道與樣水箱接通，樣水箱經(jīng)儀表水泵、閥門與監(jiān)測儀器接通，清 洗水源通過閥門將管道設(shè)置在水流緩沖池、斜管沉降池、平流沉降池、中問水箱和樣水箱的 上部和下部，清洗水源通過閥門與水下監(jiān)測儀器自動沖洗裝置接通，樣水箱通過閥門與自 動采樣器連通，可有效去除泥沙，合理設(shè)置系統(tǒng)工作參數(shù)。公開號為CN1996023的發(fā)明專利申請公開一種移動式快速水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，含 有在船體內(nèi)裝載的采樣部分，含有吸水泵和水箱，在水箱的一個側(cè)壁上設(shè)有與吸水泵出水 端連接的進水管，在另一個側(cè)壁上設(shè)有出水管，從出水管流出的水供水質(zhì)檢測儀檢測，水箱 底部設(shè)排水管；檢測部分，含有水質(zhì)檢測儀和GPS接收器；終端處理部分，含有接收水質(zhì)檢 測儀傳來的水質(zhì)信息的數(shù)據(jù)采集卡和工控機，工控機將水質(zhì)信息和地理信息處理后經(jīng)GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳到遠程管理中心。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有遠程診斷及控制功能，自動化水平較高，操作與維 護較方便，工作穩(wěn)定性較好，運行費用較低的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明是以在線水質(zhì)分析儀器為核心，應(yīng)用現(xiàn)代傳感器、計算機、自動測量技術(shù)、相關(guān)的分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)組成的一個綜合性的在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明的目的通過下 述技術(shù)方案實現(xiàn)。本發(fā)明所述水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)有中心系統(tǒng)和至少1個子系統(tǒng)；所述中心系統(tǒng) 為遠程設(shè)置，所述子系統(tǒng)為實地設(shè)置，子系統(tǒng)通過通訊網(wǎng)絡(luò)與中心系統(tǒng)通訊；中心系統(tǒng)設(shè)有電腦、路由器、網(wǎng)絡(luò)交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、TOB服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù) 器、視頻電視墻和短信報警處理器；路由器分別與網(wǎng)絡(luò)交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEE服務(wù)器、網(wǎng) 絡(luò)視頻服務(wù)器、短信報警處理器連接，視頻電視墻與網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器連接。電腦通過以太 網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器和短信報警處理器連接，完成數(shù)據(jù)查詢和參數(shù)配置等控制功 能。子系統(tǒng)設(shè)有取配水預(yù)處理單元、控制單元、水質(zhì)自動監(jiān)測單元和數(shù)據(jù)采集與傳輸 單元，取配水預(yù)處理單元的過程報警信號輸出端和采配水完成信號輸出端分別接控制單元 的控制信號輸入端，控制單元的周期啟動信號輸出端和采配水設(shè)備控制信號輸出端分別接 取配水預(yù)處理單元的控制信號輸入端，控制單元的采配水完成信號輸出端接數(shù)據(jù)采集與傳 輸單元的采配水完成信號輸入端，數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的水質(zhì)啟動監(jiān)測信號輸出端接水質(zhì) 自動監(jiān)測單元的水質(zhì)啟動監(jiān)測信號輸入端，水質(zhì)自動監(jiān)測單元的分析結(jié)果輸出端接數(shù)據(jù)采 集與傳輸單元輸入端。所述取配水預(yù)處理單元設(shè)有采水機構(gòu)、配水機構(gòu)、清洗機構(gòu)、廢液槽和相互之間的 連接管，其中采水機構(gòu)設(shè)有取水泵，電動閥，壓力表，流量計和手動閥，取水泵浸置于待采樣水 域中，取水泵經(jīng)電動閥和流量計接配水機構(gòu)的沉沙池，壓力表設(shè)于電動閥出水管上，電動閥 出水管接手動閥，手動閥出水管接廢液口 ；配水機構(gòu)設(shè)有沉沙池、蠕動泵、電動閥、手動閥、測試樣水杯和單向閥，沉沙池的進 水口接采水機構(gòu)的電動閥的出水口，沉沙池中設(shè)有液位傳感器、濾網(wǎng)、濾芯和超聲波換能 器。沉沙池的出水管接蠕動泵，蠕動泵的出水管接電動閥的進水口，電動閥的出水口接測試 樣水杯進口，測試樣水杯中設(shè)有液位傳感器，測試樣水杯出口接單向閥，單向閥的出水口接 電動閥與手動閥的進水口，電動閥的出水口與手動閥的出水口共接廢液槽；清洗機構(gòu)可設(shè)有清水泵、氣用單向閥、空壓機、壓力表、電動隔膜泵和除藻劑杯，清 水泵外接清水源，壓力表設(shè)于清水泵的出水管上。清水泵的出水管接有4條支路，第1條支 路通過單向閥、電動閥和氣用單向閥接空壓機；第2條支路通過單向閥接電動隔膜泵和除 藻劑杯，第3條支路通過電動閥接采水機構(gòu)的電動閥進水口，第4條支路通過電動閥的出水 口接配水機構(gòu)的沉沙池的沖洗口，電動閥的出水管還接有手動閥，手動閥出水口接配水機 構(gòu)的沉沙池。所述控制單元可設(shè)有PLC可編程控制器、中間繼電器、交流接觸器、直流電源等， 中間繼電器分別與PLC可編程控制器和交流接觸器電連接。所述控制單元還可設(shè)有PLC擴 展輸入輸出模塊和擴展電路，擴展電路與PLC擴展輸入輸出模塊電連接。所述水質(zhì)自動監(jiān)測單元可采用自動水質(zhì)分析儀。所述數(shù)據(jù)采集與傳輸單元可設(shè)有工控機、I/O采集卡、AD轉(zhuǎn)換卡和數(shù)據(jù)傳輸模塊， 其主要作用是顯示控制系統(tǒng)人機界面，并負責(zé)從水質(zhì)自動監(jiān)測單元和PLC采集數(shù)據(jù)，并將 采集到的數(shù)據(jù)傳輸至中心系統(tǒng)，接受中心系統(tǒng)的遠程控制。數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的功能主要由工控機配合組態(tài)類軟件完成。I/O采集卡的輸入端口接水質(zhì)自動監(jiān)測單元輸出端，A/D 轉(zhuǎn)換卡的輸入端口接水質(zhì)自動監(jiān)測單元輸出端，I/O采集卡的輸出端口和A/D轉(zhuǎn)換卡的輸 出端口分別接工控機，工控機的輸出端口 一路經(jīng)組態(tài)界面接控制單元，工控機的輸出端口 另一路經(jīng)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)通訊軟件接數(shù)據(jù)傳輸模塊輸入端，數(shù)據(jù)傳輸模塊輸出端通過 傳輸網(wǎng)絡(luò)與中心系統(tǒng)的服務(wù)器通訊。工控機采用一體化上架式結(jié)構(gòu)，可適合各種工業(yè)環(huán)境 和車載使用。本發(fā)明的工作原理簡述如下中心系統(tǒng)負責(zé)收集子系統(tǒng)發(fā)送來的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、匯總 報表、趨勢分析、Web發(fā)布等。子系統(tǒng)通過自控系統(tǒng)，控制本系統(tǒng)的各分析儀器完成水質(zhì)測 試，并收集儀器測試數(shù)據(jù)，將測試數(shù)據(jù)存儲在本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，然后通過網(wǎng)絡(luò)(ISDN/ADSL/ LAN/GSM/GPRS/CDMA)將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心系統(tǒng)。取配水預(yù)處理單元的工作由控制單元中的PLC可編程控制器自動完成控制動作。 自動控制流程包括以下過程管路清洗判斷系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)，判斷取樣點是否有水樣，控制清洗設(shè)備完成室外管 路清洗、補水動作；清洗方式包括清水反清洗，水氣混合反清洗方式，保證管路不受上次取 水殘留影響。清洗時間可根據(jù)現(xiàn)場情況自由設(shè)定。預(yù)處理水箱進水樣判斷取水管路狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)取水管路故障，自動切換到備用取水 管路。進樣成功后自動將室外管路內(nèi)殘留的水樣清空，防止冬季管路結(jié)冰，夏季細菌滋生。 清空時間可根據(jù)現(xiàn)場情況自由設(shè)定。靜置沉淀沉沙池可采用鐘式沉沙池原理設(shè)計，沉淀期間采用超聲換能器進行超 聲波清洗，防止污物在容器壁附著，并剝離粉碎顆粒上附著的污染物質(zhì)。沉淀時間和超聲波 清洗時間可根據(jù)水質(zhì)情況自由設(shè)定。水站配水系統(tǒng)中使用了超聲波換能器，在取水后沉淀 過程中利用了超聲波的空化效應(yīng)，將懸浮物、沙粒上附著的COD、總磷成分剝離出來，粉碎成 細小微?；蚩扇艹煞?，使水樣中的這些污染物質(zhì)不受三級過濾影響。另外，超聲波還具有 清洗作用，可加速沉淀過程，防止臟污物在沉淀池壁和傳感器上附著，極大減少人工維護頻 率。同時，超聲波換能器工作前的數(shù)據(jù)已采集完畢，不會因為超聲波的引入導(dǎo)致濁度、溶解 氧等產(chǎn)生測試偏差。換能器選擇頻率為40kHz，由于在人耳分辨范圍之外，因此不會產(chǎn)生噪 聲污染。分析儀器對水樣分析蠕動泵受控工作，把經(jīng)過沉淀的水樣上清液分配到各個水 質(zhì)分析儀器后的測試樣水杯，供分析儀器測試。樣水杯設(shè)有取樣接口，當(dāng)需要人工留樣比對 時，直接打開取樣閥即可。系統(tǒng)清洗清洗整個取配水系統(tǒng)，防止對下次測試造成交叉污染。清洗方式采用清 水反清洗和水汽混合反清洗兩種方式，清洗部位包括室內(nèi)管路、沉淀預(yù)處理水箱、樣水杯、 過濾裝置和五參數(shù)傳感器等。清洗時間可根據(jù)清洗實際效果自由設(shè)定。除藻取水系統(tǒng)長期使用過程中管路中會有藻類等孳生，從而對測試參數(shù)產(chǎn)生影 響，系統(tǒng)運行時會自動利用脈沖高壓水氣混合液完成對管道的沖刷，減少藻類生成。此外系 統(tǒng)設(shè)計了專門的手動控制除藻旋鈕，以便于添加除藻劑除藻。開啟手動除藻按鈕，系統(tǒng)會按 設(shè)定好的程序抽取除藻劑開始執(zhí)行除藻過程，除藻完成后會用清水清洗系統(tǒng)，防止除藻劑 殘留。
與現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)比較，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點和顯著效果本發(fā)明是以在線水質(zhì)分析儀器為核心，應(yīng)用現(xiàn)代傳感器、計算機、自動測量技術(shù)、 相關(guān)的分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)組成的一個綜合性的在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。其中1)子系統(tǒng)采用自動水質(zhì)分析儀器，具有運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，維護簡便的突出優(yōu)2)完備的前處理工藝，使得源水在進入測試儀器前經(jīng)過逐級多級沉淀和過濾，有 效防止系統(tǒng)和儀器管道堵塞，源水經(jīng)處理后不會影響水質(zhì)；3)可靠的通訊機制，系統(tǒng)可以很容易地支持目前流行的多種通訊方式(GPRS/ CDMA/LAN/ADSL)，自動適應(yīng)復(fù)雜的地域和通訊條件，增強系統(tǒng)通訊的可靠性和靈活性；4)采用基于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)組態(tài)軟件的現(xiàn)場監(jiān)控程序，提供了友好的人機界面，使用戶 可以直觀地看到現(xiàn)場的運行狀況，界面美觀，操作方便，通過系統(tǒng)狀態(tài)檢測能及時發(fā)現(xiàn)運行 中的問題，并及時發(fā)出報警信號，通知運行維護人員及時作出處理，通過誤操作提示屏蔽了 對系統(tǒng)產(chǎn)生誤操作的可能，從而有效保障系統(tǒng)的正常運行。5)全自動免維護設(shè)計，通過取配水預(yù)處理裝置的自動清洗、除藻等裝置使系統(tǒng)能 長期穩(wěn)定的運行，大大延長系統(tǒng)的維護周期，并且可做到長期無人值守，大大降低了人工維 護量；6)高效的除藻機制，通過物理和化學(xué)方法實現(xiàn)除藻和滅藻，有效防止因藻類孳生 而導(dǎo)致管道堵塞及源水在輸送過程中導(dǎo)致的水質(zhì)變化；7)可通過擴展的外加短信模塊實現(xiàn)方便的秘書提示功能，可通過手機方式實現(xiàn)故 障報警、數(shù)據(jù)查詢和遠程控制功能，真正實現(xiàn)隨時隨地移動辦公。此外，子系統(tǒng)中可設(shè)有安全停電保護裝置，使系統(tǒng)可以在惡劣的供電環(huán)境中確保 無恙，延長儀器和系統(tǒng)的使用壽命。即使因長時間停電而導(dǎo)致停機，系統(tǒng)也會在電力恢復(fù)時 自動恢復(fù)正常運行。由于設(shè)有先進防雷設(shè)備進行全面的防雷設(shè)計，使系統(tǒng)不但在雷電多發(fā) 地區(qū)有效防止直擊雷，還可以防止通過電源線和通訊線路而引發(fā)的感應(yīng)雷，保護高精尖的 儀器設(shè)備免于雷擊損壞。本發(fā)明可以根據(jù)用戶的具體要求和實際情況為基礎(chǔ)，結(jié)合合理的 整體設(shè)計方案，配備相應(yīng)的先進儀器設(shè)備。由此可見，本發(fā)明具有技術(shù)先進、可遠程診斷控制、自動化程度高、操作簡單、維護 方便、整體運行費用較低的突出優(yōu)點和顯著效果。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例的子系統(tǒng)的取配水預(yù)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2中的采水機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖2中的配水機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為圖2中的清洗機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明實施例的子系統(tǒng)的取配水預(yù)處理單元的自動控制工作流程圖。
圖7為本發(fā)明實施例的子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的數(shù)據(jù)采集傳輸原理邏輯框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。參見圖1，本發(fā)明設(shè)有中心系統(tǒng)和至少1個子系統(tǒng)；所述中心系統(tǒng)為遠程設(shè)置，所 述子系統(tǒng)為實地設(shè)置，子系統(tǒng)通過通訊網(wǎng)絡(luò)A與中心系統(tǒng)通訊；中心系統(tǒng)設(shè)有電腦11、路由器12、網(wǎng)絡(luò)交換機13、數(shù)據(jù)服務(wù)器14、WEB服務(wù)器15、 網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器16、視頻電視墻17、短信報警處理器18 ；路由器12分別與網(wǎng)絡(luò)交換機13、 數(shù)據(jù)服務(wù)器14、WEB服務(wù)器15、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器16、短信報警處理器18連接，視頻電視墻 17與網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器16連接。電腦11通過以太網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)服務(wù)器14、WEB服務(wù)器15、短 信報警處理器18連接，完成數(shù)據(jù)查詢和參數(shù)配置等控制功能。子系統(tǒng)設(shè)有取配水預(yù)處理單元21、控制單元22、水質(zhì)自動監(jiān)測單元23、數(shù)據(jù)采集 與傳輸單元24，取配水預(yù)處理單元21的過程報警信號輸出端和采配水完成信號輸出端分 別接控制單元22的控制信號輸入端，控制單元22的周期啟動信號輸出端和采配水設(shè)備控 制信號輸出端分別接取配水預(yù)處理單元21的控制信號輸入端，控制單元22的采配水完成 信號輸出端接數(shù)據(jù)采集與傳輸單元24的采配水完成信號輸入端，數(shù)據(jù)采集與傳輸單元24 的水質(zhì)啟動監(jiān)測信號輸出端接水質(zhì)自動監(jiān)測單元23的水質(zhì)啟動監(jiān)測信號輸入端，水質(zhì)自 動監(jiān)測單元23的分析結(jié)果輸出端接數(shù)據(jù)采集與傳輸單元24輸入端。參見圖2 5，取配水預(yù)處理單元(如圖2所示)設(shè)有采水機構(gòu)、配水機構(gòu)、清洗機 構(gòu)、廢液槽Y和相互之間的連接管，連接管采用UPVC硬質(zhì)給水管。其中采水機構(gòu)(如圖3所示)設(shè)有2個取水泵31和32，3個電動球閥36 38，2個壓 力表317和318，流量計330和手動球閥331。2個取水泵31和32浸置于待采樣水域中，取 水泵31的出水管連接電動球閥36，取水泵2的出水管連接電動球閥37，壓力表317設(shè)于取 水泵31的出水管上，壓力表318設(shè)于取水泵32的出水管上。電動球閥36與37的出水管 與流量計330連接，流量計330的出水管與電動球閥38連接，電動球閥38的出水管接配水 機構(gòu)的沉沙池341，電動球閥38的出水管上設(shè)手動球閥331，手動球閥331的出水管接廢液 槽Y(如圖2所示)。采水機構(gòu)工作時，取水泵31、取水泵32、3個電動球閥36 38和流量 計330等由控制單元進行實時控制。配水機構(gòu)(如圖4所示)設(shè)有沉沙池41、蠕動泵45、電動三通閥49、測試樣水杯 442和443、單向閥444和445、電動球閥415和416及手動球閥446 448。沉沙池41的 進水口接采水機構(gòu)的電動球閥48的出水口(如圖2所示)，沉沙池41中設(shè)有液位傳感器 420、濾網(wǎng)411、濾芯412和超聲波換能器413。沉沙池41的出水管接蠕動泵45，蠕動泵45 的出水管接電動三通閥49的進水口，電動三通閥49的2個出水口分別接測試樣水杯442 和443，測試樣水杯442和443分別接單向閥444和445，單向閥444與445的出水口共同 接電動球閥415與手動球閥446的進水口，電動球閥415與手動球閥446的出水口共同接 廢液槽Y(如圖2所示)。測試樣水杯442設(shè)有液位傳感器421，測試樣水杯443設(shè)有液位 傳感器426。沉沙池41設(shè)有排污管，排污管接電動球閥416與手動球閥448，電動球閥416 與手動球閥448的出水口共同接廢液口 Y。配水機構(gòu)工作時，蠕動泵45、電動三通閥49、超 聲波換能器413、各液位傳感器等由控制單元進行實時控制。清洗機構(gòu)(如圖5所示)設(shè)有清水泵53、氣用單向閥54、空壓機55、電動球閥 510 514、手動球閥532、壓力表519和522、單向閥551 553、電動隔膜泵52和除藻劑杯51。清水泵53外接清水源，清水泵53的出水管經(jīng)單向閥551并接電動球閥511 514，壓 力表519設(shè)于清水泵53的出水管上。清水泵53的出水管設(shè)有4條支路，第1條支路依次 接單向閥552、電動球閥510、氣用單向閥54和空壓機55，氣用單向閥54出氣管上設(shè)有壓力 表522 ；第2條支路依次接單向閥553、電動隔膜泵52和除藻劑杯51。第3條支路接電動 球閥511，電動球閥511的出水口接采水機構(gòu)的電動球閥38的進水口(如圖2所示)；第4 條支路依次接電動球閥514、電動球閥512和電動球閥513入水口。同時參見圖2和3，電 動球閥514、電動球閥512和電動球閥513的出水口均接沉沙池41的沖洗口，電動球閥514 出水管接沉沙池41，電動球閥514的出水管還接有手動球閥532，手動球閥532出水口接配 水機構(gòu)的沉沙池41。電動球閥512的出水口通往濾網(wǎng)411，可對濾網(wǎng)411進行沖洗，電動球 閥513的出水口通往濾芯412，可對濾芯412進行沖洗，電動球閥513的出水口與蠕動泵45 的進水口連接。清洗機構(gòu)工作時，電動球閥510打開，通過電動球閥511 514的開關(guān)作用 分別來實現(xiàn)對各管路、濾網(wǎng)411、濾芯412、測試樣水杯542和543等部件的清洗，清洗方式 包括清水清洗、壓縮空氣吹洗和水氣混合清洗等多種方式。并可在除藻劑杯51中加入除藻 劑，通過電動隔膜泵52工作來實現(xiàn)對取配水系統(tǒng)的除藻清洗。清洗機構(gòu)工作由控制單元進 行實時控制。參見圖6，圖示為預(yù)處理單元的邏輯程序執(zhí)行過程。管路清洗、預(yù)處理進樣、系統(tǒng)清 洗等等程序均是由圖2中所示的各個元件的配合來實現(xiàn)的各種功能。取配水預(yù)處理單元的 自動控制工作流程主要為(如圖2所示)1)收到周期啟動觸發(fā)信號2)執(zhí)行管路清洗程序。同時獲取空壓機輸出的壓力狀態(tài)和采水水域的水位狀態(tài)。 清洗程序執(zhí)行時自動打開閥門511、閥門36 (或閥門37)，清水泵53開始工作，閥門510打 開，空壓機內(nèi)的壓縮空氣與清水混合，震蕩式完成取水管路的清洗，和取水泵補水等工作。3)執(zhí)行預(yù)處理進樣程序。預(yù)處理進樣程序執(zhí)行時自動打開閥門36 (或閥門37)、 閥門38，采水泵31 (或采水泵32)開始工作，將水樣打入沉砂池41，通過液位計420控制池 中水位，通過閥門331調(diào)節(jié)進水流量。4)根據(jù)設(shè)定的時長完成水樣的沉淀澄清，沉淀過程中超聲波換能器打開，加速沉 淀的同時剝離水中沙粒表面附著的待測物質(zhì)。5)分析儀器進樣。分析儀器進樣程序執(zhí)行時蠕動泵45工作，水樣通過過濾芯412 抽入樣水杯442，通過液位計421檢測樣水杯442的水位，水滿后，閥門49打開水樣被分配 到樣水杯443，通過液位計26檢測樣水杯43的水位。樣水杯43水樣滿后控制各個分析儀 器開始測試。6)系統(tǒng)清洗。以上步驟都執(zhí)行完畢后，執(zhí)行系統(tǒng)清洗程序。系統(tǒng)清洗程序執(zhí)行時， 通過清水泵53和閥門514、閥門512、閥門513的配合分別完成沉砂池41、過濾網(wǎng)411、濾芯 412的清洗，清洗結(jié)束后閥門416打開，將廢液排出。到此一個工作周期結(jié)束。所述控制單元可設(shè)有PLC可編程控制器、中間繼電器、交流接觸器、直流電源等， 中間繼電器分別與PLC可編程控制器和交流接觸器電連接。所述控制單元還可設(shè)有PLC擴 展輸入輸出模塊和擴展電路，擴展電路與PLC擴展輸入輸出模塊電連接，用以實現(xiàn)整體系 統(tǒng)的控制輸出、各個子模塊狀態(tài)輸入采集、實時與數(shù)據(jù)采集與傳輸單元數(shù)據(jù)交互的功能，其 中，控制單元的交流部分采用三相五線制電源，進線先經(jīng)過交流穩(wěn)壓器后再供給后端設(shè)備，U相負責(zé)供給兩個取水泵和空壓機，V相負責(zé)供給清水泵(清洗泵)和配水機構(gòu)，W相供給 UPS使用，UPS則供給各個分析儀器、數(shù)據(jù)采集部分和配水機構(gòu)的各個閥門；并且在市電斷 開情況下完成停電報警反饋。控制單元的直流電路部分主要用于PLC輸入輸出電路和擴展 電路。PLC上端為輸入信號，PLC下端為輸出信號。輸入信號包括控制旋鈕輸入、系統(tǒng)狀態(tài) 選擇輸入、報警輸入、系統(tǒng)壓力報警輸入、液位傳感器反饋輸入和閥門狀態(tài)輸入；輸出信號 包括清洗泵、采水泵、空壓機和各電動閥門等的控制信號。對于大功率用電器控制，采用通 過中間繼電器控制交流接觸器間接控制來完成，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。
參見圖7，所述數(shù)據(jù)采集與傳輸單元設(shè)有工控機93、I/O采集卡、A/D轉(zhuǎn)換卡92和 數(shù)據(jù)傳輸模塊96等。數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的主要作用是顯示控制系統(tǒng)人機界面，并負責(zé)從 水質(zhì)自動監(jiān)測單元23和PLC可編程控制器采集數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至中心系統(tǒng)， 接受中心系統(tǒng)的遠程控制。數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的功能主要由工控機配合組態(tài)類軟件完 成。I/O采集卡91的輸入端口接水質(zhì)自動監(jiān)測單元23輸出端，A/D轉(zhuǎn)換卡92的輸入端口 接水質(zhì)自動監(jiān)測單元23輸出端，I/O采集卡91的輸出端口和A/D轉(zhuǎn)換卡92的輸出端口分 別接工控機93，工控機93的輸出端口一路經(jīng)組態(tài)界面94接控制單元22，工控機93的輸出 端口另一路經(jīng)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫97和數(shù)據(jù)通訊軟件95接數(shù)據(jù)傳輸模塊96輸入端，數(shù)據(jù)傳輸模 塊96輸出端通過傳輸網(wǎng)絡(luò)A與中心系統(tǒng)的服務(wù)器通訊。工控機采用一體化上架式結(jié)構(gòu)，可 適合各種工業(yè)環(huán)境和車載使用。
權(quán)利要求
水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有中心系統(tǒng)和至少1個子系統(tǒng)，子系統(tǒng)通過通訊網(wǎng)絡(luò)與中心系統(tǒng)通訊；中心系統(tǒng)設(shè)有電腦、路由器、網(wǎng)絡(luò)交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、視頻電視墻和短信報警處理器；路由器分別與網(wǎng)絡(luò)交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、短信報警處理器連接，視頻電視墻與網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器連接，電腦通過以太網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器和短信報警處理器連接；子系統(tǒng)設(shè)有取配水預(yù)處理單元、控制單元、水質(zhì)自動監(jiān)測單元和數(shù)據(jù)采集與傳輸單元，取配水預(yù)處理單元的過程報警信號輸出端和采配水完成信號輸出端分別接控制單元的控制信號輸入端，控制單元的周期啟動信號輸出端和采配水設(shè)備控制信號輸出端分別接取配水預(yù)處理單元的控制信號輸入端，控制單元的采配水完成信號輸出端接數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的采配水完成信號輸入端，數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的水質(zhì)啟動監(jiān)測信號輸出端接水質(zhì)自動監(jiān)測單元的水質(zhì)啟動監(jiān)測信號輸入端，水質(zhì)自動監(jiān)測單元的分析結(jié)果輸出端接數(shù)據(jù)采集與傳輸單元輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述取配水預(yù)處理單元設(shè)有采水 機構(gòu)、配水機構(gòu)、清洗機構(gòu)、廢液槽和連接管。
3.如權(quán)利要求2所述水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述采水機構(gòu)設(shè)有取水泵，電動 閥，壓力表，流量計和手動閥，取水泵浸置于待采樣水域中，取水泵經(jīng)電動閥和流量計接配 水機構(gòu)的沉沙池，壓力表設(shè)于電動閥出水管上，電動閥出水管接手動閥，手動閥出水管接廢 液口。
4.如權(quán)利要求2所述水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述配水機構(gòu)設(shè)有沉沙池、蠕動 泵、電動閥、手動閥、測試樣水杯和單向閥，沉沙池的進水口接采水機構(gòu)的電動閥的出水口， 沉沙池中設(shè)有液位傳感器、濾網(wǎng)、濾芯和超聲波換能器；沉沙池的出水管接蠕動泵，蠕動泵 的出水管接電動閥的進水口，電動閥的出水口接測試樣水杯進口，測試樣水杯中設(shè)有液位 傳感器，測試樣水杯出口接單向閥，單向閥的出水口接電動閥與手動閥的進水口，電動閥的 出水口與手動閥的出水口共接廢液槽。
5.如權(quán)利要求2所述水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述清洗機構(gòu)設(shè)有清水泵、氣用 單向閥、空壓機、壓力表、電動隔膜泵和除藻劑杯，清水泵外接清水源，壓力表設(shè)于清水泵的 出水管上；清水泵的出水管接有4條支路，第1條支路通過單向閥、電動閥和氣用單向閥接 空壓機；第2條支路通過單向閥接電動隔膜泵和除藻劑杯，第3條支路通過電動閥接采水機 構(gòu)的電動閥進水口，第4條支路通過電動閥的出水口接配水機構(gòu)的沉沙池的沖洗口，電動 閥的出水管還接有手動閥，手動閥出水口接配水機構(gòu)的沉沙池。
6.如權(quán)利要求1所述水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述水質(zhì)自動監(jiān)測單元為自動水 質(zhì)分析儀。
7.如權(quán)利要求1所述水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集與傳輸單元設(shè)有工 控機、I/O采集卡、AD轉(zhuǎn)換卡和數(shù)據(jù)傳輸模塊，I/O采集卡的輸入端口接水質(zhì)自動監(jiān)測單元 輸出端，A/D轉(zhuǎn)換卡的輸入端口接水質(zhì)自動監(jiān)測單元輸出端，I/O采集卡的輸出端口和A/ D轉(zhuǎn)換卡的輸出端口分別接工控機，工控機的輸出端口一路經(jīng)組態(tài)界面接控制單元，工控機 的輸出端口另一路經(jīng)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)通訊軟件接數(shù)據(jù)傳輸模塊輸入端，數(shù)據(jù)傳輸模塊 輸出端通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與中心系統(tǒng)的服務(wù)器通訊。
全文摘要
水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，涉及水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。提供一種具有遠程診斷及控制功能，自動化水平較高，操作與維護較方便，工作穩(wěn)定性較好，運行費用較低的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)。設(shè)有中心系統(tǒng)和至少1個子系統(tǒng)；所述中心系統(tǒng)為遠程設(shè)置，所述子系統(tǒng)為實地設(shè)置，子系統(tǒng)通過通訊網(wǎng)絡(luò)與中心系統(tǒng)通訊；中心系統(tǒng)設(shè)有電腦、路由器、網(wǎng)絡(luò)交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、視頻電視墻和短信報警處理器；路由器分別與網(wǎng)絡(luò)交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、短信報警處理器連接，視頻電視墻與網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器連接。電腦通過以太網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器和短信報警處理器連接，完成數(shù)據(jù)查詢和參數(shù)配置等控制功能。
文檔編號G01N35/10GK101887064SQ20101019987
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者張孝, 李大治 申請人:廈門隆力德環(huán)境技術(shù)開發(fā)有限公司