一種氨氮在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及測量技術領域，具體涉及一種氨氮在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 水體的氨氮含量是指以游離態(tài)氨順3和銨離子NH4+形式存在的化合態(tài)氮的總量， 是反映水體污染的一個重要指標，游離態(tài)的氨氮到一定濃度時對水生生物有毒害作用，氨 氮在水中的溶解度在不同pH值下是不同的，當pH值偏高時，游離氨的比例較高。氨氮的濃 度反映著水環(huán)境受（NH3)和（NH4+)的污染程度，為保障養(yǎng)殖水中水生生物的生長，需要測定 水質中氨氮濃度。
[0003] 水體氨氮的測量方法有很多種，主要分為光度法和電極法兩種測量方法，傳統(tǒng)的 納氏試劑分光光度法檢測水中的氨氮含量不能準確、及時地測出養(yǎng)殖水中氨氮含量，需要 對樣品水進行復雜的預處理，并且產生的廢液為含汞的重度污染物，需具備相應的處理能 力，所以該方法不能滿足監(jiān)測要求，其應用受到一定限制。
[0004] 現(xiàn)有關于氨氮在線監(jiān)測系統(tǒng)中，有的采用水氧酸光度比色測量，雖然采用了全自 動化的分析方法，但是采用水楊酸光度比色法，降低了氨氮測量的準確度，精度和測量的速 度，系統(tǒng)運用到過多閥門，采樣環(huán)和試劑瓶等設備使整個系統(tǒng)裝置復雜化也使控制過程復 雜化。現(xiàn)有采用電極法測量氨氮的在線監(jiān)測系統(tǒng)大多存在以下弊端：
[0005] 溫度傳感器設置于流路之外，測量的溫度信號不是待測液實際溫度，易造成測量 偏差；沒有對測量池中的pH進行測量，不能確定水樣中的氨氮全部轉換為氨氣逸出，造成 測量不準確；反應池中的反應液由樣品和試劑混合，存在混合不均勻，造成測量偏差；流 路設計和操作程序較繁雜，測試效率低，測試成本及設備成本均很高。

【發(fā)明內容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供了一種氨氮在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法，該裝置克 服了現(xiàn)有氨氮檢測設備需要人工操縱，精度低，誤差大等缺陷。
[0007] 第一方面，本發(fā)明提供一種氨氮在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括：采樣模塊、信號檢測模塊、信 號處理模塊和計算控制模塊；
[0008] 所述采樣模塊與所述信號檢測模塊相連，所述信號檢測模塊與所述信號處理模塊 相連，所述信號處理模塊和所述計算控制模塊相連；
[0009] 所述采樣模塊，用于獲取待測池塘中的待測樣品；
[0010] 所述信號檢測模塊，用于通過將待測樣品與試劑NaOH溶液混合得到采集水體，使 得采集水體的pH大于11，氨氮全部轉換為游離態(tài)的氨（NH3)，并檢測采集水體的氨氮濃度 信號、pH值信號以及溫度值信號；
[0011] 所述信號處理模塊，用于分別對所述信號檢測模塊檢測的采集水體的氨氮濃度信 號、pH值信號以及溫度值信號進行處理，獲取氨氮濃度電壓信號、pH值電壓信號和溫度值 電壓信號；
[0012] 所述計算控制模塊，用于根據(jù)所述信號處理模塊傳入的氨氮濃度電壓信號、pH值 電壓信號和溫度值電壓信號，通過數(shù)據(jù)融合算法計算出采集水體中氨氮的含量并得出游離 態(tài)的氨的含量。
[0013] 可選的，所述采樣模塊包括：蠕動泵、試劑容器、標樣容器、電磁閥和采樣裝置；
[0014] 所述試劑容器、標樣容器和采樣裝置分別連接所述電磁閥，并通過所述電磁閥的 管道與所述蠕動泵相連。
[0015] 可選的，所述信號檢測模塊包括復合傳感器、恒溫裝置和攪拌裝置；
[0016] 所述信號檢測模塊為密封模塊，用于防止待測樣品與試劑NaOH溶液混合產生的 NH3溢出；
[0017] 所述復合傳感器，用于檢測采集水體的氨氮濃度信號、pH值信號以及溫度值信 號；
[0018] 所述恒溫裝置，用于控制所述信號檢測模塊中的采集水體的溫度；
[0019] 所述攪拌裝置，用于攪拌所述采集水體。
[0020] 可選的，所述信號處理模塊包括：順序連接的放大電路、濾波電路、凋零電路和溫 度補償電路。
[0021] 可選的，所述計算控制模塊包括：CPU芯片、電源模塊、A/D轉換模塊、存儲TEDS表 格的存儲器、通信接口模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊；
[0022] 所述電源模塊、A/D轉換模塊、存儲TEDS表格的存儲器、通信接口模塊和數(shù)據(jù)傳輸 模塊均與所述CPU芯片相連。
[0023] 可選的，所述系統(tǒng)還包括：廢液處理模塊，所述廢液處理模塊包括：清洗劑容器和 廢液處理容器；
[0024] 所述清洗劑容器連接所述電磁閥，并通過所述電磁閥的管道與所述蠕動泵相連；
[0025] 所述廢液處理容器與所述信號檢測模塊相連，用于存儲所述信號檢測模塊中的廢 液。
[0026] 可選的，所述采樣模塊中的試劑容器和標樣容器，以及所述廢液處理模塊中的清 洗劑容器中均設置液位傳感器，所述液位傳感器與所述計算控制模塊相連；
[0027] 所述計算控制模塊在所述液位傳感器檢測的試劑容器中，控制試劑容器進樣量， 使檢測裝置中的pH大于11。所述計算控制模塊在所述液位傳感器檢測的試劑容器、標樣容 器，和/或清洗劑容器中的液位低于預設閾值時，發(fā)出報警信息。
[0028] 可選的，所述計算控制模塊與所述電磁閥相連，用于控制各個閥門的開啟或關 閉；
[0029] 所述計算控制模塊，還用于與所述信號檢測模塊相連，用于控制所述信號檢測模 塊中的恒溫裝置和攪拌裝置動作。
[0030] 第二方面，本發(fā)明還提供了基于上述裝置中任一項所述的系統(tǒng)的氨氮在線監(jiān)測方 法，包括：
[0031] 通過獲取標樣容器中的液體，對信號檢測模塊中的復合傳感器進行標定；
[0032] 對所述信號檢測模塊進行清洗；
[0033] 對所述信號檢測模塊清洗后，獲取試劑容器中的液體，同時通過采樣模塊中的采 樣裝置采集現(xiàn)場養(yǎng)殖水中的待測樣品，將試劑容器中的液體和待測樣品混合得到pH大于 11的采集水體，通過所述信號檢測模塊獲取所述采集水體中的氨氮濃度信號、pH值信號以 及溫度值信號；
[0034] 對所述信號檢測模塊采集到的水體的氨氮濃度信號、pH值信號以及溫度值信號進 行處理，轉換成氨氮濃度電壓信號、pH值電壓信號和溫度值電壓信號；
[0035] 根據(jù)氨氮濃度電壓信號、pH值電壓信號和溫度值電壓信號，通過數(shù)據(jù)融合算法計 算出采集水體中氨氮的含量并得出游離態(tài)的氨的含量；
[0036] 在獲取所述游離態(tài)的氨的含量后，對所述信號檢測模塊再次進行清洗。
[0037] 可選的，所述對所述信號檢測模塊采集到的水體的氨氮濃度信號、pH值信號以及 溫度值信號進行處理，轉換成氨氮濃度電壓信號、pH值電壓信號和溫度值電壓信號，包括：
[0038] 將采集水體的氨氮濃度信號、pH值信號以及溫度值信號通過放大電路、濾波電路、 凋零電路和溫度補償電路處理后，獲取氨氮濃度電壓信號、pH值電壓信號和溫度值電壓信 號。
[0039] 由上述技術方案可知，本發(fā)明提供的一種氨氮在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法，該裝置通過 采樣模塊采集待測樣品，信號檢測模塊檢測待測樣品的氨氮濃度信號，通過信號處理模塊 對該信號處理后，使得計算控制模塊通過融合算法計算出氨氮含量，該裝置結構簡單，能夠 準確，及時的在線監(jiān)測出養(yǎng)殖水中的氨氮含量。
【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明一實施例提供的一種氨氮在線監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意圖；
[0041] 圖2為本發(fā)明一實施例提供的信號處理模塊的信號處理示意圖；
[0042]圖3為本發(fā)明一實施例提供的信號檢測模塊的結構示意圖；
[0043]圖4為本發(fā)明一實施例提供的計算控制模塊的結構示意圖；
[0044]圖5為本發(fā)明一實施例提供的氨氮在線監(jiān)測方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0045] 下面結合附圖，對發(fā)明的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清 楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0046] 本發(fā)明涉及一種用于漁業(yè)養(yǎng)殖水中對于氨氮含量測量的監(jiān)測系統(tǒng)。目的在于克服 現(xiàn)有氨氮分析儀需要人工操縱，精確度地和速度慢，氨氮測量儀誤差較大，故障率較高，維 護成本大等問題。提供一種氨氮在線監(jiān)測系統(tǒng)，用以準確、及時地在線監(jiān)測出養(yǎng)殖水中的氨 氮含量。
[0047]圖1示出了本發(fā)明一實施例提供的一種氨氮在線監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意圖，如圖1 所示，該系統(tǒng)包括：采樣模塊1、信號檢測模塊2、信號處理模塊3和計算控制模塊4;
[0048] 所述采樣模塊與所述信號檢測模塊相連，所述信號檢測模塊與所述信號處理模塊 相連，所述信號處理模塊和所述計算控制模塊相連；
[0049] 所述采樣模塊，用于獲取待測池塘中的待測樣品；
[0050] 所述信號檢測模塊，用于通過將待測樣品與試劑NaOH溶液混合得到pH值大于11 的采集水體，并檢測采集水體的氨氮濃度信號、pH值信號以及溫度值信號；
[0051] 所述信號處理模塊，用于分別對所述信號檢測模塊采集到的水體的氨氮濃度信 號、pH值信號以及溫度值信號進行處理，轉換成氨氮濃度電壓信號、pH值電壓信號和溫度 值電壓信號；
[0052] 所述計算控制模塊，用于根據(jù)所述信號處理模塊傳入的氨氮濃度電壓信號、pH值 電壓信號和溫度值電壓信號，通過數(shù)據(jù)融合算法計算出采集水體中氨氮的含量并得出游離 態(tài)的氨的