本申請涉及一種水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，尤其涉及一種多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

隨著污染的日趨嚴重，安全用水已經(jīng)成為一個全社會都在關(guān)注的熱點問題。作為安全用水的一個重要環(huán)節(jié)。水質(zhì)監(jiān)測正逐漸從實驗室走向人們的日常生活中。國內(nèi)外水質(zhì)在線監(jiān)測設備迅速發(fā)展，傳感器種類繁多，各類傳感器的供電電壓與輸出信號均不統(tǒng)一，而且水質(zhì)監(jiān)測的應用場景往往用于戶外的監(jiān)測地表水、城市供水的水源取水口的水質(zhì)、城市供水管網(wǎng)出廠水與管網(wǎng)末梢水水質(zhì)，用電與供電的矛盾日益突出，低功耗已成為在線設備的基本要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本申請所要解決的技術(shù)問題為無法通過習知方式解決。習知水質(zhì)監(jiān)測設備裝置以單參數(shù)為主，一個測量電極配套一臺分析儀；多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)即把多套單參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)整合到一個柜體，體積大，集成度低，雖然數(shù)據(jù)能在同一畫面顯示，但是傳感器的參數(shù)設置還需要通過各個分析儀操作，操作繁瑣，可擴展性差，監(jiān)測點布置的局限性較多。

為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环N多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，其包含水樣流通采集模組、接線模組與控制模組。水樣流通采集模組，其包含輸水管路、水樣流通腔體、排水管與多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元，所述輸水管路與所述排水管分別連通于水樣流通腔體，所述多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元分別斜向穿設于所述水樣流通腔體；接線模組，其包含多個傳感單元接口與觸控屏幕接口，所述觸控屏幕接口耦接于所述多個傳感單元接口，所述多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元分別對應于所述多個傳感單元接口；以及控制模組，其電性連接于所述接線模組，所述控制模組包含主控制單元、通訊信號處理單元、數(shù)據(jù)儲存單元、數(shù)據(jù)傳輸單元與電源單元，所述主控制單元分別電性連接于所述通訊信號處理單元、所述數(shù)據(jù)儲存單元、所述數(shù)據(jù)傳輸單元與所述電源單元。

根據(jù)本申請的一實施方式，上述的所述水樣流通腔體的側(cè)壁為多個螺紋穿孔，所述多個螺紋穿孔皆為40°到50°的斜向孔洞，所述多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元分別螺設于所述多個螺紋穿孔。

根據(jù)本申請的一實施方式，上述的更包含清潔模組，所述清潔模組包含驅(qū)動單元與清潔單元，所述驅(qū)動單元位于所述水樣流通腔體上，所述清潔單元位于所述水樣流通腔體內(nèi)，所述驅(qū)動單元驅(qū)動所述清潔單元，排污水管路具有排污水管與排污水電磁閥，所述排污水電磁閥設置于所述排污水管，排污水管路的一端連通于所述水樣流通腔體的底部。

根據(jù)本申請的一實施方式，上述的所述控制模組分別電性連接于5v(伏特)可控電壓、12v(伏特)可控電壓與24v(伏特)可控電壓。

根據(jù)本申請的一實施方式，上述的更包含多個模擬電流信號接口與多個模擬電壓信號接口，其中所述多個模擬電流信號接口的電流變送單元的電流量為4到20ma(毫安)，所述多個模擬電壓信號接口的電壓變送單元的電壓為0到5v(伏特)。

根據(jù)本申請的一實施方式，上述的所述數(shù)據(jù)傳輸單元更包含網(wǎng)路傳輸功能與全球定位功能，所述網(wǎng)路傳輸功能的網(wǎng)路為gprs網(wǎng)路或cdma網(wǎng)路。

根據(jù)本申請的一實施方式，上述的更包含嵌入式觸控屏幕，所述嵌入式觸控屏幕連接于所述觸控螢幕接口，所述嵌入式觸控屏幕具有顯示實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警設置、異常記錄、操作記錄、日常報表、權(quán)限管理、設備參數(shù)設置和設備標定。

本申請?zhí)峁┮环N如如權(quán)利要求1所述的多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于，其步驟包含：水注滿于所述水樣流通腔體內(nèi)；排出所述水樣流通腔體內(nèi)的水，進行水樣流通；根據(jù)設定的所述多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元和采樣頻率以控制所述電源單元的供電，進而控制所述多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元對水質(zhì)進行采樣；若判斷采樣值未超出設定值，則重復上述步驟，進行正常巡檢采樣，若判斷所述采樣值超出所述設定值，則發(fā)出警報并進行第二次采樣；以及若判斷第二次采樣值未超出所述設定值，則恢復到上述步驟的判斷，若判斷所述第二次采樣值超出所述設定值，則自動切換到連續(xù)采樣模式，并同時透過所述數(shù)據(jù)傳輸單元傳輸通知至用戶端。

根據(jù)本申請的一實施方式，上述的所述設定值為水的溶氧量、ph值、溫度、余氯、濁度或電導的安全范圍數(shù)值。

根據(jù)本申請的一實施方式，上述的所述智能型低功耗多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測超出工作時間，則清潔模組會自動清洗所述水樣流通腔體內(nèi)部與所述多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元的感測端，其中所述工作時間為24小時。

通過此種多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，該監(jiān)測系統(tǒng)提供多通道，易擴展，集成度高，并可根據(jù)應用場景選擇合適的傳感單元組合，自定義水質(zhì)多參數(shù)監(jiān)測。又，監(jiān)測系統(tǒng)于待機模式與工作模式下進行有選擇性的供電，大幅降低功耗。另外，智能模式下的監(jiān)測方式，于降低功耗的同時，并不會影響到水質(zhì)監(jiān)測的可靠性。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實施方式及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1其為本申請的多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖；

圖2其為本申請的多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的控制模組與接線模組連接的示意圖；

圖3其為本申請的多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的接線模組與外部設備連接的示意圖；以及

圖4其為本申請的多通道水質(zhì)監(jiān)測方法的步驟流程圖。

具體實施方式

以下將以圖式揭露本申請的多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節(jié)將在以下敘述中一并說明。然而，應了解到，這些實務上的細節(jié)不應用以限制本申請。也就是說，在本申請的部分實施方式中，這些實務上的細節(jié)是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結(jié)構(gòu)與組件在圖式中將以簡單的示意的方式繪示的。

請參閱圖1，其為本申請的多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖。如圖所示，本申請?zhí)峁┮环N多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1，其可用于在線監(jiān)控并檢測水質(zhì)，且使用智能型的系統(tǒng)能有效降低功耗，并不對于電耗產(chǎn)生太大負擔。于本實施方式中，多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1包含水樣流通采集模組11、接線模組13與控制模組15。

承上所述，水樣流通采集模組11包含輸水管路111、水樣流通腔體113、排水管115與多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117。輸水管路111具有輸水管1111與輸水電磁閥1113，輸水電磁閥1113設置于輸水管路1111。輸水管路1111的一端連通于水樣流通腔體113的底部一側(cè)。排水管115的一端連通于水樣流通腔體113的頂端。水樣流通腔體113的側(cè)壁具有多個螺紋穿孔，多個螺紋穿孔為斜向穿孔，其連通于水樣流通腔體113的內(nèi)部。多個螺紋穿孔的傾斜角度介于40°到50°間，多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117分別螺設于多個螺紋穿孔，使多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117的感測端位于水樣流通腔體113的內(nèi)部。于本實施方式中，多個螺紋穿孔的傾斜角度為45°。

請參閱圖2和圖3，其為本申請的多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的控制模組與接線模組連接的示意圖與接線模組與外部設備連接的示意圖。如圖所示，接線模組13(即i/o接線擴展板)包含多個傳感單元接口131(即485電路接口)與觸控屏幕接口133，多個傳感單元接口131耦接于觸控屏幕接口133，換言之，多個傳感單元接口131接收訊號后，其訊號傳輸于觸控屏幕接口133。多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117分別連接于多個傳感單元接口131。其中嵌入式觸控屏幕134于屏幕上顯示實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警設置(如在測量值超過報警限值時觸發(fā)聲光報警等)、異常記錄、操作記錄、日常報表、權(quán)限管理、設備參數(shù)設置和設備標定(如傳感單元標定等)。上述實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)除了數(shù)據(jù)展示外還有曲線展示。設備參數(shù)設置除了對傳感單元采樣通道與采樣周期進行設置與修正外，還可以對數(shù)據(jù)傳輸單元(即dtu)進行網(wǎng)際協(xié)議(即ip)和端口號的設置。

又，當嵌入式觸控屏幕134外接儲存碟時，其會定時將數(shù)據(jù)導入儲存碟?？紤]到因網(wǎng)絡中斷導致遠程服務器數(shù)據(jù)不完整的問題，可設置定時將當天歷史數(shù)據(jù)一次性上傳。水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117是根據(jù)自身規(guī)格選擇合適的傳感單元接口131與供電電源接口。水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117可偵測溶氧量、ph值、溫度、余氯、濁度與電導等等。

多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1更包含多個模擬電流信號接口171與多個模擬電壓信號接口173。模擬電流信號接口171電性連接電流變送單元172，而電流變送單元172電性連接模擬傳感單元探頭1721。電流變送單元172供電于模擬傳感單元探頭1721,而模擬傳感單元探頭1721采集到微小信號進行放大和轉(zhuǎn)換，進而輸出4ma到20ma(毫安)的標準電流信號，模擬電流輸入接口171已選通的方式將個接口的信號依次輸入到主控單元151的接線模組13，而后通過內(nèi)部的通信信號處理單元153(即內(nèi)建的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,adc),將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。另外，模擬電壓信號接口173電性連接電壓變送單元174，而電壓變送單元174電性連接模擬傳感單元探頭1741。電壓變送單元174供電于模擬傳感單元探頭1741，而模擬傳感單元探頭1741同樣采集到微小信號進行放大和轉(zhuǎn)換，進而輸出超過0v到5v(伏特)間的標準電壓信號，模擬電壓輸入接口173已相同于上述模擬電流信號接口171敘述的方式將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，故不再贅述。

又，控制模組15電性連接于接線模組13，控制模組15包含主控制單元151、通訊信號處理單元153、數(shù)據(jù)儲存單元155、數(shù)據(jù)傳輸單元157與電源單元159，主控制單元151分別電性連接于通訊信號處理單元153、數(shù)據(jù)儲存單元155、數(shù)據(jù)傳輸單元157與電源單元159。

于本實施方式中，多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1的控制模組15分別電性連接于5v(伏特)、12v(伏特)與24v(伏特)三種的可控電壓。即主控制單元151可將市電或電源單元159(如36v的電池)轉(zhuǎn)換成上述三種5v、12v、24v的可控電壓給系統(tǒng)本身和外部設備供電。多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1提供4路24v的可控電源、20路12v的可控電源與4路5v的可控電源。其中多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1可選擇使用市電或36v蓄電池供電，當在無外部電源補給的情況下，蓄電池可支持多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1正常工作時長超過兩周。

再者，于本實施方式中，多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1為了能夠有效的運用電能，并且降低功耗，所以除了主控制單元151的rtc電路以外的所有供電電路均可控制。主控制單元151選擇stm32f103vet6單片機為主控芯片。通訊信號處理單元153(如485通訊電路)以max13487為通訊芯片。數(shù)據(jù)傳輸單元157(即dtu)可通過移動、聯(lián)通或電信卡的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡與遠程服務器通訊，除了收發(fā)水質(zhì)參數(shù)采集信息外，數(shù)據(jù)傳輸單元157具有定位功能，其可通過基站定位、gps或北斗導航系統(tǒng)獲取監(jiān)測裝置的位置信息，其通過網(wǎng)絡上傳至遠程服務器。其中數(shù)據(jù)傳輸單元157更包含網(wǎng)路傳輸功能與全球定位功能，網(wǎng)路傳輸功能的網(wǎng)路為gprs網(wǎng)路或cdma網(wǎng)路。

請一并參閱圖4，其為本申請的多通道水質(zhì)監(jiān)測方法的步驟流程圖。如圖所示，于本實施方式中，用戶根據(jù)環(huán)境安裝多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1，并且通過嵌入式觸控屏幕134進行多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117的采樣通道、采樣參數(shù)和采樣周期進行設定，并且對對數(shù)據(jù)傳輸單元157參數(shù)進行配置，同時設定各水質(zhì)采樣參數(shù)的報警限值。用戶(即監(jiān)控端)使用多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1進行以下步驟，于步驟s1：水注滿于水樣流通腔體113內(nèi)。先將輸水管路111的輸水電磁閥1113打開，水由輸水管1111輸入于水樣流通腔體113內(nèi)，并且水填滿水樣流通腔體113。

于步驟s3：當前一步驟s1將水填滿水樣流通腔體113內(nèi)后，輸水管1111持續(xù)輸水，而水由水樣流通腔體113頂端的排水管115排出，如此水樣流通采集模組11進行水樣流通。

于步驟s5：根據(jù)設定的多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117和采樣頻率以控制電源單元159的供電，進而控制多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117對水進行采樣。其中在正常情況下，主控制單元151根據(jù)設定的采樣周期控制電源單元159定時給嵌入式觸控屏幕134和多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117供電，除采樣周期時間外，其余時間均僅保留主控制單元151供電。多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117采集到的采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至嵌入式觸控屏幕134和數(shù)據(jù)傳輸單元157，并且采樣數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸單元157遠傳至遠程服務器。

于步驟s7：若判斷采樣值未超出設定值，則重復上述步驟s5，進行正常巡檢采樣。若判斷采樣值超出設定值，則發(fā)出警報并進行第二次水質(zhì)采樣。其中設定值為水的溶氧量、ph值、溫度、余氯、濁度或電導的安全范圍數(shù)值，換言之，當水的采樣值落于此范圍內(nèi)，則水質(zhì)并未出現(xiàn)異樣，若水的采樣值超出此范圍，則水質(zhì)受到影響改變。其中正常巡檢采樣為間歇性的啟動多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117。多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117進行檢測時，才會啟動監(jiān)測。多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117不進行檢測時，則停止啟動監(jiān)測。如此可降低電能功耗。

于步驟s9：若判斷第二次采樣值未超出設定值，則恢復到上述步驟s7的判斷。若判斷第二次采樣值超出設定值，則自動切換到連續(xù)采樣模式，并同時透過數(shù)據(jù)傳輸單元157傳輸警報至遠端。換言之，采樣值的檢測判斷會依據(jù)是否連續(xù)兩次的采樣值超出設定值，若第二次采樣值為正常值，則重新計數(shù)，即計數(shù)清零，并且恢復到正常巡檢采樣。若連續(xù)兩次檢測的采樣值超出設定值，則切換到連續(xù)采樣模式，以對于水質(zhì)馬上進行持續(xù)性的監(jiān)測。上述方式是為了避免意外導致暫時系的水質(zhì)采樣值變化，故，采取連續(xù)式檢測的采樣值超出設定值，才進行持續(xù)性的監(jiān)測。

承上所述，當連續(xù)兩次采集的采樣值數(shù)據(jù)超過設定值(即水質(zhì)數(shù)據(jù)的正常范圍)后，自動切換為連續(xù)采樣模式，異常參數(shù)對應的水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117由主控制單元151控制電源單元159持續(xù)供電，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)儲存單元(如eeprom)，同時觸發(fā)本地報警裝置并且通過數(shù)據(jù)傳輸單元157進行遠程報警信息推送。維護人員到達現(xiàn)場后，可通過嵌入式觸控屏幕134查看具體報警信息。當采集參數(shù)采樣值恢復至設定值(即水質(zhì)數(shù)據(jù)的正常范圍)以內(nèi)，關(guān)閉本地報警裝置，同時通過數(shù)據(jù)傳輸單元157發(fā)送報警解除信息，自動切換至正常巡檢模式。

另外，本實施方式中，多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1更包含清潔模組18，清潔模組18包含驅(qū)動單元181與清潔單元183，驅(qū)動單元181位于水樣流通腔體113上，清潔單元183位于水樣流通腔體113內(nèi)，驅(qū)動單元181驅(qū)動清潔單元183。排污水管路19具有排污水管191與排污水電磁閥193，排污水電磁閥193設置于排污水管191，排污水管路19的一端連通于水樣流通腔體113的底部。其中驅(qū)動單元181為減速步進機，清潔單元183為連桿與毛刷組合，毛刷設置于連桿，減速步進機驅(qū)動連桿進而帶動毛刷轉(zhuǎn)動，而毛刷刷洗水樣流通腔體113的內(nèi)部。

承上所述，當智能型低功耗多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)1的監(jiān)測超出工作時間(如24小時)，則清潔模組18會自動清洗水樣流通腔體113內(nèi)部與多個水質(zhì)參數(shù)采集傳感單元117的感測端進行清洗，然后打開排污水電磁閥193，將清洗后的污水排空。并且控制輸水電磁閥1113和排污水電磁閥193開關(guān)對水樣流通腔體113進行多次沖洗。

本實施方式提供一種多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)控方法，其包含水樣流通采集模組、接線模組與控制模組。于本實施方式的多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)具有多通道，易擴展，集成度高等優(yōu)勢，且可根據(jù)應用場景選擇合適的組合，自定義水質(zhì)多參數(shù)監(jiān)測。在多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的待機模式下，僅主控制單元的rtc電路耗電，其他內(nèi)部單元和外部設備均可切斷電源供應，極大的降低了待機功耗。多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的工作模式下，亦可有選擇性的供電，降低不必要的功耗。另外，多通道水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)可自動切換定時巡檢和連續(xù)采樣兩種模式，在降低功耗的同時，不影響水質(zhì)監(jiān)測的實時性。同時支持數(shù)據(jù)傳輸單元與數(shù)據(jù)儲存單元，在因某些原因與服務器斷開連接時，亦能保證數(shù)據(jù)的完整性。

上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實施方式，但如前所述，應當理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施方式的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導或相關(guān)領域的技術(shù)或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。