本發(fā)明涉及一種使用RGB三通道采集數(shù)據(jù)的水質(zhì)數(shù)據(jù)采集裝置及數(shù)據(jù)采樣方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代人生活水平的提高，人們對飲用水水質(zhì)的要求也日益提高。飲用水中一些會引發(fā)疾病的有害物質(zhì)，已引起人們越來越多的關(guān)注。所以，怎樣快速高效地甄別飲用水的水質(zhì)，也成了一個值得研究的課題。

以水體中的亞硝酸鹽為例，亞硝酸鹽存在致癌性及毒性，并且會隨著水體被反復加熱而增加。飲用這樣的水后能使人頭暈眼花，惡心嘔吐。如果存放時間較長，亞硝酸鹽與胺結(jié)合生成亞硝胺，會增加人得胃癌、肝癌、食道癌的幾率。在農(nóng)村或工業(yè)開發(fā)區(qū)，飲用水源容易被含氮化肥、畜禽養(yǎng)殖場的糞便、含氮工業(yè)污水污染，地表和地下水源都可能含有過量的亞硝酸鹽。另外，亞硝酸鹽還是水產(chǎn)養(yǎng)殖中的重要水質(zhì)理化指標，當水中的亞硝酸鹽濃度達到0.1mg/L后，亞硝酸鹽將對水體中養(yǎng)殖的魚、蝦、蟹等產(chǎn)生危害。因此實現(xiàn)水體中亞硝酸鹽濃度的實時、自動監(jiān)測具有重要意義。現(xiàn)有的自動、實時檢測往往需要復雜的泵、閥和混合器等流體采樣處理裝置，成本高，難以推廣應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種使用RGB三顏色通道采集數(shù)據(jù)的水質(zhì)數(shù)據(jù)采集裝置及數(shù)據(jù)采樣方法，裝置結(jié)構(gòu)簡單，檢測速度快，有很大的推廣應用價值。

本發(fā)明解決其主要技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種用于快速水質(zhì)檢測的數(shù)據(jù)采集裝置，包括樣品池、顯色劑膠囊、機械擠壓機構(gòu)、顏色傳感器、檢測光源、檢測及控制電路模塊和無線傳輸模塊；

所述顯色劑膠囊的內(nèi)部預裝有定量的顯色劑，并被固定于所述樣品池中的膠囊托架上部；所述顯色劑膠囊可在所述機械擠壓機構(gòu)的作用下被擠壓，釋放內(nèi)部的顯色劑至所述樣品池；所述檢測光源與所述顏色傳感器分別設(shè)置于所述樣品池的兩側(cè)；所述檢測光源發(fā)出的光通過所述樣品池后到達所述顏色傳感器，所述顏色傳感器用于接收單位時間內(nèi)RGB三顏色通道的脈沖數(shù)量數(shù)據(jù)；

所述顏色傳感器、檢測光源和無線傳輸模塊分別與所述檢測及控制電路模塊連接；所述檢測及控制電路模塊控制所述顏色傳感器和檢測光源的工作時序，并接受所述顏色傳感器所產(chǎn)生的檢測數(shù)據(jù)，所述檢測及控制電路模塊通過所述無線傳輸模塊實現(xiàn)與其他智能設(shè)備的信號交互。

作為一種優(yōu)選，所述顯色劑膠囊為半球體形狀，且該顯色劑膠囊的內(nèi)部預裝有顯色劑。

作為一種優(yōu)選，所述顯色劑膠囊為PDMS硅橡膠材料。

作為一種優(yōu)選，所述機械擠壓機構(gòu)包括機械臂和舵機；該機械臂在所述舵機的驅(qū)動下沿豎直方向運動，且該機械臂的端部與所述顯色劑膠囊的位置相對應，通過向下運動可壓破或戳破所述顯色劑膠囊。

作為一種優(yōu)選，該裝置包括智能終端。所述智能終端與所述無線傳輸模塊通過無線信號互連，并交換數(shù)據(jù)。

作為一種優(yōu)選，所述智能終端為智能手機。同理的，也可使用其他智能終端，并通過安裝相應的應用軟件，達到與所述無線傳輸模塊交互數(shù)據(jù)。

本發(fā)明解決其次要技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于快速水質(zhì)檢測的數(shù)據(jù)采樣方法，使用本發(fā)明主要技術(shù)方案中所述的一種用于快速水質(zhì)檢測的數(shù)據(jù)采集裝置，并包括以下步驟：

(1)在所述樣品池中放入待測試水樣，并使待測試水樣的液面沒過所述顯色劑膠囊；

(2)打開所述檢測光源；

(3)控制所述機械擠壓機構(gòu)動作，并壓破或戳破所述顯色劑膠囊，使顯色劑被釋放到待測水樣中；

(4)控制所述顏色傳感器開始采集數(shù)據(jù)；

(5)將所采樣數(shù)據(jù)進行存儲或通過所述無線傳輸模塊導出。

作為一種優(yōu)選，步驟(4)中，所述顏色傳感器每經(jīng)過間隔時間t進行一次采樣數(shù)據(jù)，該間隔時間t滿足：1s≤t≤10s。

作為一種優(yōu)選，步驟(4)中，所述顏色傳感器的總測量時間為T，該總測量時間T滿足：5min≤T≤120min。

本發(fā)明的有益效果是：

1、提供了一種可對水樣在顯色劑作用下的顏色變化進行快速采樣記錄的數(shù)據(jù)采集裝置。在顯色劑擴散的同時，檢測單位時間內(nèi)RGB三顏色通道的脈沖數(shù)量，并將這些脈沖數(shù)量數(shù)據(jù)儲存或發(fā)送。實現(xiàn)了對水質(zhì)數(shù)據(jù)的快速檢測，且成本低廉、裝置簡單，易于推廣使用。

2、提供了一種可對水樣在顯色劑作用下的顏色變化進行快速檢測的測量方法。將顯色劑放置于膠囊之中，當膠囊破裂時，顯色劑被釋放，水樣可以快速檢測RGB三個顏色通道接收到的脈沖數(shù)據(jù)，并將三通道的光強數(shù)據(jù)進行儲存和記錄。通過擬合所獲得的三通道的數(shù)據(jù)變化曲線，可以獲得該顯色反應的反應速率常數(shù)，進而可得出水體中的污染物濃度。此種測量方法成本低廉、檢測速度快，易于推廣使用。

以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明；但本發(fā)明的一種用于快速水質(zhì)檢測的數(shù)據(jù)采集裝置及數(shù)據(jù)采樣方法不局限于實施例。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理框圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、樣品池；2、機械擠壓機構(gòu)；3、顏色傳感器；4、檢測光源；5、顯色劑膠囊；6、待檢測水樣；7、顯色劑；8、無線傳輸模塊；9、檢測及控制電路模塊；10、智能終端；11、數(shù)據(jù)處理CPU。

具體實施方式

實施例：

參見圖1所示，本發(fā)明主要旨在提供一種用于快速水質(zhì)檢測的數(shù)據(jù)采集裝置，包括樣品池1、顯色劑膠囊5、機械擠壓機構(gòu)2、顏色傳感器3、檢測光源4、檢測及控制電路模塊9和無線傳輸模塊8；

所述顯色劑膠囊5的內(nèi)部預裝有定量的顯色劑7，并固定于所述樣品池1中的膠囊托架上部，并可在所述機械擠壓機構(gòu)2的作用下釋放內(nèi)部的顯色劑7至所述樣品池1，并與樣品池1中的水樣6混合；所述檢測光源4與所述顏色傳感器3分別設(shè)置于所述樣品池1的兩側(cè)，所述檢測光源4發(fā)出的光通過所述樣品池1后，該顏色傳感器3可接收單位時間內(nèi)RGB三顏色通道的脈沖數(shù)量數(shù)據(jù)；

所述顏色傳感器3、檢測光源4和無線傳輸模塊8分別與所述檢測及控制電路模塊9連接；所述檢測及控制電路模塊9控制所述顏色傳感器3和檢測光源4的工作時序，并接受所述顏色傳感器3所產(chǎn)生的檢測數(shù)據(jù)，所述檢測及控制電路模塊9通過所述無線傳輸模塊8實現(xiàn)與其他智能設(shè)備的信號交互。

所述檢測及控制電路模塊9設(shè)有數(shù)據(jù)處理CPU11，用于控制數(shù)據(jù)采集裝置的正常運行，以及存儲及控制發(fā)送數(shù)據(jù)。

所述顯色劑膠囊5為半球體形狀，且該顯色劑膠囊5的內(nèi)部預裝有顯色劑7。

所述顯色劑7為10g/L磺胺與1g/L鹽酸萘乙二胺的1:1混合溶液。每一次的顯色劑7的劑量使用0.2mL。

所述顯色劑膠囊5為PDMS硅橡膠材料。

所述機械擠壓機構(gòu)2包括一個可上下運動的機械臂，該機械臂由舵機驅(qū)動，其端部與所述顯色劑膠囊5的位置相對應，通過向下運動可壓破或戳破所述顯色劑膠囊5。

所述智能終端10通過無線信號與所述無線傳輸模塊8信號互連。

所述智能終端10為智能手機。

參見圖2所示，本發(fā)明的次要目的旨在提供一種用于快速水質(zhì)檢測的數(shù)據(jù)采樣方法，使用本發(fā)明主要技術(shù)方案中所述的一種用于快速水質(zhì)檢測的數(shù)據(jù)采集裝置，并依照以下步驟流程進行檢測：

(1)測試開始；

(2)通過智能終端10發(fā)送控制指令，打開檢測光源4；

(3)通過智能終端10發(fā)送控制指令，控制機械擠壓機構(gòu)2向下動作，擠壓顯色劑膠囊5，并使顯色劑膠囊5破裂，內(nèi)部的顯色劑7流出，與樣品池1中的水樣6進行混合；

(4)通過智能終端10發(fā)送采樣指令，顏色傳感器3每經(jīng)過間隔時間t進行一次檢測，記錄R(紅)、G(綠)、B(藍)三通道在單位時間接收的脈沖數(shù)，本實施例中的間隔時間t取5s，單位時間取1s；

(5)所測量的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送返回智能終端10，同時對當前的總采樣時間進行判斷，若達到預設(shè)時間T，則繼續(xù)執(zhí)行步驟(6)，否則返回步驟(4)；

(6)將所采樣數(shù)據(jù)進行存儲或通過所述無線傳輸模塊8導出至智能終端10；

(7)智能終端10將所獲得的數(shù)據(jù)，繪制成脈沖數(shù)隨時間變化的曲線，通過曲線擬合，可以獲得顯色反應的反應速率常數(shù)，進而可得到目標污染物的濃度；

(8)測試結(jié)束。

上述實施例僅用來進一步說明本發(fā)明涉及的一種用于快速水質(zhì)檢測的數(shù)據(jù)采集裝置及數(shù)據(jù)采樣方法，但本發(fā)明并不局限于實施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。