專利名稱：水污染監(jiān)測自動采樣決策系統(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、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)中的自動采樣裝置及其決策系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用如城市污水處理廠水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，由污水處理廠現(xiàn)場監(jiān)測站、監(jiān)測中心、管理中心和通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成。
監(jiān)測站一般設(shè)置在各期工程的進(jìn)、出水口附近，一般每臺分析儀器只分析一種水質(zhì)指標(biāo)，且需要配備一臺水質(zhì)采樣器，當(dāng)同一監(jiān)測點(diǎn)需要監(jiān)測多項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)時(shí)，需要配置幾種不同的水質(zhì)采樣器來滿足各在線監(jiān)測分析儀器的需要。因?yàn)橐玫奖容^準(zhǔn)確的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，在分析以前要對采集的樣品進(jìn)行預(yù)處理(設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高)。其工作過程是監(jiān)測站設(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、在線監(jiān)測分析、對分析數(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)室檢測核對。也就是說，水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(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，水體成分要比排污口復(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，除了對傳感器有更高的要求外，還需要增設(shè)專門的采樣決策系統(tǒng)，采樣決策系統(tǒng)是排污口下游自動采樣裝置能否采到有效水樣的關(guān)鍵，是自動采樣裝置的核心，決定著整個監(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)測自動采樣決策系統(tǒng)及采樣裝置，以解決一臺水質(zhì)采樣器在同一監(jiān)測點(diǎn)，能夠監(jiān)測多項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，并且結(jié)構(gòu)簡單、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)測自動采樣決策系統(tǒng)，包括在線檢測傳感器、預(yù)處理電路、單片機(jī)、無線傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線檢測傳感器為含有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度和溫度的五個傳感器組構(gòu)成的在線監(jiān)測傳感系統(tǒng)，該在線監(jiān)測傳感系統(tǒng)通過預(yù)處理電路將采集的多路信號送入具有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度、溫度五個水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的絕對值和相對值算法的單片機(jī)信號輸入端；該單片機(jī)通過接口電路與無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；該單片機(jī)的控制輸出端通過接口電路與采樣裝置的驅(qū)動電路連接。所述的單片機(jī)還具有USB接口。一種用于水污染監(jiān)測自動采樣決策系統(tǒng)的采樣裝置，包括一組樣品瓶、分流接頭、管線、泵和電磁閥；所述一組樣品瓶分別通過管線和管線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管線和管線上的泵接入被檢測水中；所述一組樣品瓶還分別通過另一組管線和管線上的電磁閥與另一個分流接頭連接，該另一個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污廢水非法排放進(jìn)行在線監(jiān)測并有低的誤報(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)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)相比，不但大大節(jié)省成本，而且適合對隱蔽排污口的監(jiān)測管理，使污廢水排放監(jiān)管能有效實(shí)施和推廣，對提高水流質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)意義。4、本實(shí)用新型的自動采樣裝置，適合各種現(xiàn)場的污水排放監(jiān)管采樣，其最大優(yōu)點(diǎn)在于對被監(jiān)控水體污染程度的響應(yīng)的在線性、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)組成參見圖1，該水污染監(jiān)測自動采樣決策系統(tǒng)包括在線檢測傳感器、預(yù)處理電路、單片機(jī)、無線傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線檢測傳感器為含有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度和溫度的五個傳感器組構(gòu)成的在線監(jiān)測傳感系統(tǒng)，該在線監(jiān)測傳感系統(tǒng)通過預(yù)處理電路將采集的多路信號送入具有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度、溫度五個水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的絕對值和相對值算法的單片機(jī)信號輸入端；該單片機(jī)通過接口電路與無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；該單片機(jī)的控制輸出端通過接口電路與采樣裝置的驅(qū)動電路連接。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)測自動采樣決策系統(tǒng)的采樣裝置參見圖2，包括一組樣品瓶I、分流接頭3、6、管線、蠕動泵5和兩位兩通電磁閥2 ;所述一組樣品瓶I分別通過管線和管線上的電磁閥2與分流接頭6 —端連接，該分流接頭6的另一端通過管線和管線上的泵5接入被檢測水7中；所述一組樣品瓶I還分別通過另一組管線和管線上的電磁閥2與另一個分流接頭3連接，該另一個分流接頭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)的角度來看，基于三因素單水平的比對認(rèn)定的漏誤率一般不超過1%;基于四因素單水平的比對認(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、溫度五個水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的絕對值和相對值算法。采用本方法，可進(jìn)一步提高采樣的有效性與可靠性。[0023]將在線監(jiān)測傳感系統(tǒng)(多個傳感器組成)和非法超排決策系統(tǒng)(絕對值、相對值比較算法)有機(jī)結(jié)合進(jìn)行監(jiān)測和判斷整體設(shè)計(jì)，從理論和技術(shù)兩個層面保證自動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UBS接口輸入單片機(jī)內(nèi)部存儲器，傳感器組實(shí)時(shí)監(jiān)測“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，保存告警時(shí)的水體參數(shù)并通過無線通信模塊傳送報(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”通過下方分流接頭及沖洗電磁閥可以依次清洗“樣品瓶”，避免對所采集樣品造成污染而影響分析結(jié)果。無線傳輸模塊發(fā)送告警信息到指定的監(jiān)控部門及其手機(jī)上，以便對告警事件做出及時(shí)的處理(通過獲取的告警參數(shù)類別、實(shí)測數(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)場取走樣品做進(jìn)一步分析)。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于對被監(jiān)控水體污染程度的響應(yīng)的在線性、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。自動采樣裝置，可安裝在排污口附近，監(jiān)測污廢水的排放，一旦水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)，自動采樣裝置立即告警，將告警參數(shù)類別、實(shí)測數(shù)據(jù)、超限事件發(fā)生時(shí)間等信息保存起來，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)對偷排現(xiàn)象，將自動采樣裝置安裝在遠(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多個高靈敏度的傳感器組合，可使自動監(jiān)采器具備高靈敏、低遺漏率的性能，五因素雙水平(絕對值+變化量)的超標(biāo)決策系統(tǒng)，可使自動監(jiān)采樣器具備了低誤判率。)仍然能夠可靠高效的監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)，一旦水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)，自動采樣裝置立即告警，并采集水樣，經(jīng)無線通信模塊將報(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)門限參數(shù)設(shè)置，適應(yīng)不同指標(biāo)的監(jiān)測需要，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)測自動采樣決策系統(tǒng)，其特征在于，包括在線檢測傳感器、預(yù)處理電路、單片機(jī)、無線傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線檢測傳感器為含有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度和溫度的五個傳感器組構(gòu)成的在線監(jiān)測傳感系統(tǒng)，該在線監(jiān)測傳感系統(tǒng)通過預(yù)處理電路將采集的多路信號送入具有PH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度、溫度五個水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的絕對值和相對值算法的單片機(jī)信號輸入端；該單片機(jī)通過接ロ電路與無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；該單片機(jī)的控制輸出端通過接ロ電路與采樣裝置的驅(qū)動電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種水污染監(jiān)測自動采樣決策系統(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)測自動采樣決策系統(tǒng)的采樣裝置，其特征在于，包括一組樣品瓶、分流接頭、管線、泵和電磁閥；所述ー組樣品瓶分別通過管線和管線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管線和管線上的泵接入被檢測水中；所述ー組樣品瓶還分別通過另ー組管線和管線上的電磁閥與另ー個分流接頭連接，該另ー個分流接頭與清浄水源連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水污染監(jiān)測自動采樣決策系統(tǒng)及采樣裝置，包括在線檢測傳感器、預(yù)處理電路、單片機(jī)、無線傳輸模塊和采樣裝置；其中的在線檢測傳感器為含有pH 值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度和溫度的五個傳感器組構(gòu)成的在線監(jiān)測傳感系統(tǒng)，該在線監(jiān)測傳感系統(tǒng)通過預(yù)處理電路將采集的多路信號送入具有pH值、電導(dǎo)率、溶解氧及濁度、溫度五個水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的絕對值和相對值算法的單片機(jī)信號輸入端；該單片機(jī)通過接口電路與無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)通信連接；該單片機(jī)的控制輸出端通過接口電路與采樣裝置的驅(qū)動電路連接。本實(shí)用新型可以解決一臺水質(zhì)采樣器在同一監(jiān)測點(diǎn)，能夠監(jiān)測多項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，并且結(jié)構(gòu)簡單、使用成本低和監(jiān)采系統(tǒng)的工作流程更合理等技術(shù)問題。
文檔編號G01N1/14GK202648999SQ20122016335
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者萬平英, 李紅星, 宋靜華, 王志廣, 孫艷芝 申請人:北京聯(lián)合大學(xué)