阅读说明：本技术 基于深紫光电外探测器的多参数水质在线监测装置及其使用方法 (Multi-parameter water quality online monitoring device based on deep ultraviolet photoelectric detector and use method thereof ) 是由 祝栋林 张开骁 于越男 何俊 戴玉玲 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于深紫光电外探测器的多参数水质在线监测装置及其使用方法,属于水资源、水环境与水质监测等技术领域,包括数据采集单元,数据采集单元的输出端电连接有中央控制单元,中央控制单元的输出端电连接有远程发送单元,远程发送单元信号接入物联网,且远程发送单元通过物联网信号连接有远程端服务器,远程端服务器信号连接有客户端,数据采集单元和中央控制单元电连接有用于供电的太阳能电源管理单元,在水体内能实现原位自动检测水体COD、BOD、TOC、浊度、泥沙、UV等多项水质参数指标,并实现数据远程无线传输及发展趋势预测、危险预警的水质在线监测装置。(The invention discloses a multi-parameter water quality online monitoring device based on a deep ultraviolet photoelectric detector and a using method thereof, belonging to the technical field of water resource, water environment, water quality monitoring and the like, comprising a data acquisition unit, wherein the output end of the data acquisition unit is electrically connected with a central control unit, the output end of the central control unit is electrically connected with a remote sending unit, the remote sending unit is in signal access to the Internet of things, the remote sending unit is connected with a remote server through signals of the Internet of things, the remote server is connected with a client through signals, the data acquisition unit and the central control unit are electrically connected with a solar power supply management unit for supplying power, can realize in-situ automatic detection of COD, BOD, TOC, turbidity, silt, UV and other water quality parameters of the water body, and realize the remote wireless transmission of data and the online monitoring device of water quality of trend prediction, danger early warning of development trend.)

基于深紫光电外探测器的多参数水质在线监测装置及其使用 方法

技术领域

本发明涉及水资源、水环境与水质监测等技术领域，更具体地说，涉及一种基于深紫光电外探测器的多参数水质在线监测装置及其使用方法。

背景技术

水是人类赖以生存的基础，是生产生活中必不可少的资源。随着经济和社会的快速发展，粗的技术方案如放的用水方式已不能适应逐渐增加的用水需求，超负荷使用农药化肥及污水偷排、乱排等现象更是加剧了水体污染，严重危害水质健康及用水安全。水质监测是管理和管控水污染状况的有力手段，是掌握水质现状及发展趋势的关键。但严峻的水环境现状给地表水水质监测提出了越来越高的要求，使地表水监测技术也逐渐成为我国水环境保护工作中的重要组成部分和研究议题。

与发达国家相比，我国地表水监测工作起步较晚，从我国最初对地表水进行监测至今，只有30多年的时间。传统的水质检测方法一般是通过独立的水质检测装置，或是利用传感器采集水质数据并加以处理、显示和控制，各监测点监测的数据难以综合汇总与分析；或是通过采集水样，在实验室内以特定的物理、化学检测方法及检测仪器测得对应指标结果。在对地表水进行监测时，最常用的是理化监测方法，对遥感监测技术、水质自动监测技术、生物监测技术等的应用还处于研究阶段，不够成熟。

传统的水质监测站点布局松散、覆盖范围小、监测设备单一，限制了全方位水质数据的获取及对监测断面水环境状况的深入了解。紫外水质检测方法是一种纯物理的光学测量法，不需化学试剂，无二次污染，光电检测速度快，可以进行实时在线监测，能够及时反应水质参数的动态情况，迅速检测出突发的污染事故，微机室拟定相应的预防机理对策提供有力的依据。

紫外-可见分子吸收光谱分析是根据物质的吸收光谱来分析物质的成分、结构和浓度的方法，其基本原理是朗博-比尔吸收定律，即在一定的吸收光程下，物质的浓度与吸光度成正比：

式中：A为吸光度；I₀为入射光强度；I为透射光强度；k为摩尔吸光系数，单位为L·(mol·cm)^-1；b为液层厚度(吸收光程)，单位为cm；c为吸光物质的浓度，单位为mol/L。

紫外-可见光谱分析法可直接或间接地测定水中大多数金属离子、非金属离子和有机污染物的含量，具有灵敏、快速、准确、简单等优点，并可实现对多种水质参数的检测，在对饮用水、地表水、工业废水等水体的在线监测中具有显著的技术优势，是国内外科研机构与主要分析仪表厂商竞相研发的现代水质监测技术。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于深紫光电外探测器的多参数水质在线监测装置及其使用方法，该装置在水体内能实现原位自动检测水体COD、BOD、TOC、浊度、泥沙、UV254等多项水质参数指标，并实现数据远程无线传输及发展趋势预测、危险预警的水质在线监测装置。

本发明的技术方案是：

本发明公开了一种基于深紫光电外探测器的多参数水质在线监测装置，包括数据采集单元，所述数据采集单元的输出端电连接有中央控制单元，所述中央控制单元的输出端电连接有远程发送单元，所述远程发送单元信号接入物联网，且远程发送单元通过物联网信号连接有远程端服务器，所述远程端服务器信号连接有客户端，所述数据采集单元和中央控制单元电连接有用于供电的太阳能电源管理单元，在水体内能实现原位自动检测水体COD、BOD、TOC、浊度、泥沙、UV等多项水质参数指标，并实现数据远程无线传输及发展趋势预测、危险预警的水质在线监测装置。

作为本发明的一种优选方案，所述数据采集单元包括支架、防护箱、孔洞和集成分布式水质监测探头，所述防护箱固定于支架的上端，所述孔洞设置有两个，且两个孔洞分别开设在防护箱的左右两端，所述集成分布式水质监测探头固定于防护箱的后内壁，且集成分布式水质监测探头检测水体COD、BOD、TOC、浊度、泥沙、UV254多项水质参数指标，所述集成分布式水质监测探头内集成了深紫光电探测模块，且集成分布式水质监测探头依据深紫光电探测模块实现水体COD、BOD、TOC、浊度、泥沙、UV254多项水质参数指标的检测。

作为本发明的一种优选方案，所述太阳能电源管理单元包括太阳能支架、蓄电池、太阳能电池板和控制器，所述太阳能支架固定于支架的上端，所述太阳能电池板固定于太阳能支架的上端，所述控制器和蓄电池分别固定于太阳能支架的左右两端。

作为本发明的一种优选方案，所述中央控制单元固定于太阳能支架的右端，且中央控制单元位于蓄电池下端，所述中央控制单元包括多通道数据采集卡、数据存储模块、处理器模块、时针模块、显示模块、电源稳压模块和串口通信模块，所述多通道数据采集卡、数据存储模块、时针模块、显示模块、电源稳压模块和串口通信模块均单独与处理器模块电连接，所述数据存储模块配置有大容量数据存储器接口连接U盘、SD卡和TF卡。

作为本发明的一种优选方案，所述远程发送单元固定于太阳能支架的右端，且远程发送单元位于中央控制单元与蓄电池之间。

作为本发明的一种优选方案，所述远程发送单元为GPRS DTU。

作为本发明的一种优选方案，所述防护箱处于水面以下10-15cm，所述中央控制单元处于水面以上80-90cm。

作为本发明的一种优选方案，所述太阳能电池板向上倾斜40-45°。

本发明还公开了一种上述装置的使用方法，该使用方法包括下述步骤：

S1：将集成分布式水质监测探头14固定于防护箱12内，并将支架11和防护箱12固定于水下指定深度，同时将集成分布式水质监测探头14连接至中央控制单元2；

S2：安装太阳能电源管理单元3并接入中央控制单元2；

S3：远程发送单元4接入中央控制单元2；

S4：打开中央控制单元2中的装置电源开关，远程端服务器6及客户端7接入物联网5实现装置初始化设置及远程调试，系统调试成功后，装置根据中央控制单元2的设定进行数据采集、预处理及远程传输；

S5：客户端融合GIS地理信息，可宏观浏览站网、站点位置分布及各项基本信息，查看不同时间尺度水质数据，单项水质指标变化过程浏览、趋势预测、超标预警等各类信息，进行数据传输下载、上传至本地数据库、导出报表等多种操作。

本发明的有益技术效果是：通过本发明可实现水体COD、BOD、TOC、浊度、泥沙、UV254等多项水质信息的原位实时采集，可实现数据的远程无线传输、数据变化过程展示、发展趋势预测、危险预警等功能，并进行数据下载、上传、导出等操作，装置可布置于野外进行实时监测，也可用于分布式网络布控。

附图说明

图1为本发明的主要功能框图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明中央控制单元处的主要功能框图。

其中：

1-数据采集单元；11-支架；12-防护箱；13-孔洞；14-集成分布式水质监测探头；

2-中央控制单元；21-多通道数据采集卡；22-数据存储模块；221-大容量数据存储器接口；23-处理器模块；24-时针模块；25-显示模块；26-电源稳压模块；27-串口通信模块；

3-太阳能电源管理单元；31-太阳能支架；32-蓄电池；33-太阳能电池板；34-控制器；

4-远程发送单元；

5-物联网；

6-远程端服务器；

7-客户端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

结合图1所示，一种基于深紫光电外探测器的多参数水质在线监测装置，包括数据采集单元1，数据采集单元1的输出端电连接有中央控制单元2，中央控制单元2的输出端电连接有远程发送单元4，远程发送单元4信号接入物联网5，且远程发送单元4通过物联网5信号连接有远程端服务器6，远程端服务器6信号连接有客户端7，数据采集单元1和中央控制单元2电连接有用于供电的太阳能电源管理单元3；

结合图2所示，数据采集单元1包括支架11、防护箱12、孔洞13和集成分布式水质监测探头14，防护箱12固定于支架11的上端，防护箱12处于水面以下10-15cm，中央控制单元2处于水面以上80-90cm，孔洞13设置有两个，且两个孔洞13分别开设在防护箱12的左右两端，可使水流自由流入流出，同时方便集成分布式水质监测探头14的检测，集成分布式水质监测探头14固定于防护箱12的后内壁，且集成分布式水质监测探头14检测水体COD、BOD、TOC、浊度、泥沙、UV254多项水质参数指标，集成分布式水质监测探头14内集成了深紫光电探测模块，且集成分布式水质监测探头14依据深紫光电探测模块实现水体COD、BOD、TOC、浊度、泥沙、UV254多项水质参数指标的检测；

结合图2所示，太阳能电源管理单元3包括太阳能支架31、蓄电池32、太阳能电池板33和控制器34，太阳能支架31固定于支架11的上端，太阳能电池板33固定于太阳能支架31的上端，优选的，太阳能电池板33向上倾斜40-45°，控制器34和蓄电池32分别固定于太阳能支架31的左右两端，太阳能电源管理单元3连接中央控制单元2，对数据采集单元1、中央控制单元2、远程发送单元4供电，供电电压可自动识别，整套装置系统采用太阳能电源管理单元3供电，装置运行所需电力稳定、可靠，满足自然环境中持续采样要求；

结合图3所示，中央控制单元2固定于太阳能支架31的右端，且中央控制单元2位于蓄电池32下端，中央控制单元2包括多通道数据采集卡21、数据存储模块22、处理器模块23、时针模块24、显示模块25、电源稳压模块26和串口通信模块27，多通道数据采集卡21、数据存储模块22、时针模块24、显示模块25、电源稳压模块26和串口通信模块27均单独与处理器模块23电连接，数据存储模块22配置有大容量数据存储器接口221连接U盘、SD卡和TF卡，多通道数据采集卡21在处理器模块23的控制下，根据时钟定时采集集成分布式水质监测探头14测得的水质数据，采集数据可在数据存储模块22内实现存储，时针模块24显示时间信息，显示模块25显示中央控制单元2的运行状态及数据采集单元1的工作信息，电源稳压模块26利用模块内芯片实现12-24V DC宽电压稳定供电，串口通信模块27用于实现中央控制单元2与数据采集单元1、远程发送单元4的交互，中央控制单元2中还设置有装置电源开关(图中未出示)；

结合图2所示，远程发送单元4固定于太阳能支架31的右端，且远程发送单元4位于中央控制单元2与蓄电池32之间，优选的，远程发送单元4为GPRS DTU，通过信号接收天线连接GPRS网络接入物联网5，并与远程端服务器6及客户端7进行连接；

需要说明的是，客户端7可接入物联网5，配合完成网络系统调试，可融合GIS及其他地图信息浏览监测站网及站点的各项基本信息，实现不同时间尺度水质数据实时浏览，单项水质指标变化过程浏览、趋势预测、超标预警等功能，进行数据传输下载、上传至本地数据库、导出报表等多种操作。

具体的，本发明在使用时：

S1：将集成分布式水质监测探头14固定于防护箱12内，并支架11将防护箱12固定于水下指定深度，并将集成分布式水质监测探头14连接至中央控制单元2；

S2：安装太阳能电源管理单元3并接入中央控制单元2；

S3：远程发送单元4接入中央控制单元2；

S4：打开中央控制单元2中的装置电源开关，远程端服务器6及客户端7接入物联网5实现装置初始化设置及远程调试，系统调试成功后，装置根据中央控制单元2的设定进行数据采集、预处理及远程传输；

S5：客户端融合GIS地理信息，可宏观浏览站网、站点位置分布及各项基本信息，查看不同时间尺度水质数据，单项水质指标变化过程浏览、趋势预测、超标预警等各类信息，进行数据传输下载、上传至本地数据库、导出报表等多种操作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。