阅读说明：本技术 一种集过滤、分析于一体的原位营养盐分析仪 (Collect filtration, analysis in normal position nutritive salt analysis appearance of an organic whole ) 是由 汪水吉 郭冰璇 陈静萍 崔建平 吴晓炜 郑丹烨 于 2020-07-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及原位营养盐分析仪技术领域,公开了一种集过滤、分析于一体的原位营养盐分析仪,包括分析单元、过滤单元和控制系统。分析单元通过第一管道与过滤单元连接,过滤单元包括过滤器和过滤驱动单元。过滤驱动单元密封设置于分析单元内部。过滤器外置于分析单元外部,过滤器、过滤驱动单元和分析单元通过所述第一管道相互连通,控制系统用于控制分析单元和过滤驱动单元的运行。本发明不仅能实现自动对水质进行原位营养盐实时检测分析,还缩小了过滤单元体积,进一步优化了分析仪的内部结构。可实现过滤单元的过滤器可直接扔于水下,长时间浸泡水,大大减少了分析仪故障率,确保分析仪可在野外户外无人原位监测下长期稳定的运行。(The invention relates to the technical field of in-situ nutrient salt analyzers, and discloses an in-situ nutrient salt analyzer integrating filtering and analyzing. The analysis unit is connected with a filtering unit through a first pipeline, and the filtering unit comprises a filter and a filtering driving unit. The filtering driving unit is hermetically arranged inside the analysis unit. The filter is arranged outside the analysis unit, the filter, the filtering driving unit and the analysis unit are communicated with each other through the first pipeline, and the control system is used for controlling the operation of the analysis unit and the filtering driving unit. The invention not only can realize the automatic in-situ real-time detection and analysis of nutritive salt for water quality, but also reduces the volume of the filter unit and further optimizes the internal structure of the analyzer. The filter capable of realizing the filtering unit can be directly thrown underwater and soaked in water for a long time, so that the failure rate of the analyzer is greatly reduced, and the analyzer can be ensured to operate stably for a long time under outdoor unmanned in-situ monitoring.)

一种集过滤、分析于一体的原位营养盐分析仪

技术领域

本发明涉及原位营养盐分析仪技术领域，尤其是一种集过滤、分析于一体的原位营养盐分析仪，主要应用于海洋、河流、湖泊等水环境和污染带的监测。

背景技术

地表水、河流、海洋等水质的营养盐对海洋中的浮游植物的生长繁殖具有十分重要的影响，是水质监测的重要参数之一，营养盐浓度的监测具有十分重要的意义。

传统的营养盐浓度测定的方式主要还是利用采水器采取水样后，将水样利用一定手段储存后带回陆上实验室进行分析。这种分析方法虽然简便易行，但也势必会在运输过程中造成水样污染，从而影响数据测定的准确性；同时人工测定耗费大量人力和时间，且极易出现操作误差等问题。故目前营养盐分析技术开始向自动化、现场分析的趋势发展。

然而现有的营养盐分析仪器大部分体积较大，结构复杂，成本较高，故障率高。而随着时代的发展以及水质环境监测工作的需求，发展一种小型的，结构简单，通用性强的现场自动分析仪器已经成为水质营养盐分析仪器发展的大趋势。

发明内容

本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种集过滤、分析于一体的原位营养盐分析仪，其通过将控制系统、过滤单元和分析单元融合为一体，同时将过滤单元的过滤驱动单元密封设置于分析单元内部，不仅能实现自动对水质进行原位营养盐实时检测分析，还缩小了过滤单元体积，进一步优化了分析仪的内部结构。可实现过滤单元的过滤器可直接扔于水下，长时间浸泡水，大大减少了分析仪故障率，确保分析仪可在野外户外无人原位监测下长期稳定的运行。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种集过滤、分析于一体的原位营养盐分析仪，包括分析单元、过滤单元和控制系统，所述分析单元通过第一管道与过滤单元连接。所述过滤单元包括过滤器和过滤驱动单元。所述过滤驱动单元密封设置于分析单元内部，过滤器外置于分析单元外部。过滤器、过滤驱动单元和分析单元通过所述第一管道相互连通。这样设计既缩小了过滤单元体积，又进一步优化了分析仪的内部结构。控制系统用于控制分析单元和过滤驱动单元的运行。

进一步地，所述过滤驱动单元包括第一三通阀、第二三通阀和隔膜泵；所述第一三通阀的进水口a和第二三通阀的进水口A分别与隔膜泵的出水口和进水口连通；所述第一三通阀的常开出水口b和第二三通阀的常开出水口B分别与排水口连通；所述第一三通阀的常闭进水口c和第二三通阀的常闭进水口C分别与所述第一管道连通。在未打开情况下，第一三通阀的进水口a与常开出水口b连通，进水口a与常闭出水口c未连通；第二三通阀的进水口A与常开出水口B连通，进水口A与常闭出水口C未连通。在打开情况下，则相反。

分析仪启动时，先打开第二三通阀和隔膜泵，样品通过过滤器过滤后，依次通过第二三通阀、隔膜泵、第一三通阀最后从排水管排出。过滤完成后，分析单元抽取管路中过滤完后的样品，对检测因子进行分析。待分析单元取样完成后，打开第一三通阀，隔膜泵。抽取排水管中的空气，排空残留过滤样品，使过滤器中充满空气避免水中物质在过滤器中生长附着。

进一步地，所述过滤器包括过滤外壳、初级过滤部分、中级过滤部分和精密过滤部分；所述过滤外壳内部设有上空腔和下空腔，两空腔之间设置有连接的通道；所述下空腔的外壁设置有若干过滤孔；所述初级过滤部分为外壳设置的过滤孔；所述中级过滤部分设置于下空腔内，精密过滤部分设置于上空腔内。外壳初过滤，可避免石子、塑料带、树叶、水中生物等物质进入过滤器中。中级过滤为精过滤，可避免水中泥沙、大颗粒等物质进入；精密过滤，可避免小颗粒物质进入分析管路中。

其中，所述中级过滤部分为过滤砂芯；所述精密过滤部分为孔径不大于0.45nm的过滤膜；所述过滤砂芯设置于下空腔内且紧贴于通道的下端；过滤膜设置于上空腔内，且下端紧贴于通道上端，上端紧贴于过滤器出水口；过滤器出水口与所述第一管道连通。

进一步地，所述分析单元包括主体外壳以及设置于主体外壳内的分析模块和蠕动泵；所述蠕动泵进水口与分析模块连通，出水口与所述第一管道连通。分析单元通过隔膜泵抽动过滤器的水样，完成过滤后，则通过蠕动泵进行取样分析。

本发明的有益之处为：

1、本发明将过滤单元的过滤动力单元密封设置于分析单元内部，过滤器外置于分析单元外部。既缩小了过滤单元体积，又进一步优化了分析仪的内部结构。可实现过滤单元的过滤器可直接扔于水下，长时间浸泡水，大大减少了分析仪故障率，确保分析仪可在野外户外无人原位监测下长期稳定的运行。同时过滤部分体积大大缩小，方便携带和使用。过滤器外置于分析仪外部，方便拆卸清洗及维护。

2、本发明融合了过滤和分析两个单元，过滤器使用三级层层过滤后在进入分析模块检测，实现不同流域长期、稳定、原位实时分析，对不同水质的监测具有重大意义。

3、本发明的过滤驱动单元设置第一三通阀、第二三通阀和隔膜泵，通过控制第一三通阀、第二三通阀的开关来实现营养盐分析仪检测的监测，还能够抽取排水管中的空气，排空残留过滤样品，使过滤器中充满空气避免水中物质在过滤器中生长附着。同时过滤驱动单元功耗小于2W，简单的结构减少故障及维护点，适用于野外长时间无人检测系统。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明连接示意图。

主要组件符号说明：

1－分析单元，11-分析模块，12-蠕动泵，2－过滤单元，21-过滤器,211-过滤外壳，212-过滤孔，213-通道，214-过滤砂芯，215-过滤膜，22-过滤驱动单元，221-第一三通阀，222-第二三通阀，223-隔膜泵，3－第一管道。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

如图1、图2所示，本发明公开了一种集过滤、分析于一体的原位营养盐分析仪，包括分析单元1、过滤单元2和控制系统。分析单元1通过第一管道3与过滤单元2连接。过滤单元2包括过滤器21和过滤驱动单元22。过滤驱动单元22密封设置于分析单元1内部，过滤器21外置于分析单元1外部。过滤器21、过滤驱动单元22和分析单元1通过第一管道3相互连通。这样设计既缩小了过滤单元2体积，又进一步优化了分析仪的内部结构。控制系统用于控制分析单元1和过滤驱动单元22的运行。

过滤驱动单元22包括第一三通阀221、第二三通阀222和隔膜泵223；第一三通阀221的进水口a和第二三通阀222的进水口A分别与隔膜泵223的出水口和进水口连通；第一三通阀221的常开出水口b和第二三通阀222的常开出水口B分别与排水口连通；第一三通阀221的常闭进水口c和第二三通阀222的常闭进水口C分别与第一管道3连通。在未打开情况下，第一三通阀221的进水口a与常开出水口b连通，进水口a与常闭出水口c未连通；第二三通阀222的进水口A与常开出水口B连通，进水口A与常闭出水口C未连通。在打开情况下，则相反。

过滤器21包括过滤外壳211、初级过滤部分、中级过滤部分和精密过滤部分；过滤外壳211内部设有上空腔和下空腔，两空腔之间设置有连接的通道213；下空腔的外壁设置有若干过滤孔212；初级过滤部分为外壳设置的过滤孔212，外壳初过滤，可避免石子、塑料带、树叶、水中生物等物质进入过滤器21中。中级过滤部分为过滤砂芯214，过滤砂芯214设置于下空腔内且紧贴于通道213的下端，中级过滤为精过滤，可避免水中泥沙、大颗粒等物质进入。精密过滤部分为孔径不大于0.45nm的过滤膜215，过滤膜215设置于上空腔内，且下端紧贴于通道213上端，上端紧贴于过滤器21出水口，精密过滤，可避免小颗粒物质进入分析管路中。过滤器21出水口与第一管道3连通。

其中，分析单元1包括主体外壳以及设置于主体外壳内的分析模块11和蠕动泵12；蠕动泵12的进水口与分析模块11连通，出水口与第一管道3连通。分析单元1通过隔膜泵223抽动过滤器21的水样，当分析仪完成过滤后，则通过蠕动泵12进行取样分析。

使用原理：

分析仪启动时，控制系统先打开第二三通阀222和隔膜泵223，隔膜泵223开始运行，进水口A与常闭出水口C相通，进水口a与常开出水口b相通。样品顺次通过过滤器21初级过滤部分、中级过滤部分和精密过滤部分过滤后，依次通过第二三通阀222、隔膜泵223、第一三通阀221最后从排水管排出。过滤完成后，分析单元1抽取管路中过滤完后的样品，对检测因子进行分析。待分析单元1取样完成后，打开第一三通阀221，关闭第二三通阀222。进水口A与常开出水口B相通，进水口a与常闭出水口c相通，抽取排水管中的空气，排空残留过滤样品，使过滤器21中充满空气避免水中物质在过滤器21中生长附着。

综上，本发明通过将控制系统、过滤单元和分析单元融合为一体，同时将过滤单元的过滤驱动单元密封设置于分析单元内部，不仅能实现自动对水质进行原位营养盐实时检测分析，还缩小了过滤单元体积，进一步优化了分析仪的内部结构。可实现过滤单元的过滤器可直接扔于水下，长时间浸泡水，大大减少了分析仪故障率，确保分析仪可在野外户外无人原位监测下长期稳定的运行。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。