[实用新型]一种光学测量用全自动离岸水样采集系统

说明书

本实用新型涉及一种光学测量用全自动离岸水样采集系统，主要用于水质分析领域，可与在线分光光度计、在线光谱仪、在线CCD相机等设备或模块耦合使用。整个采样系统将玻璃缓冲腔、三向电控阀、两台并联气/水通用隔膜泵、双向电控阀、纯净水瓶的依次串联设置于测量系统后端，使得全系统除玻璃缓冲腔外不与水样接触，避免水样污染泵阀系统，延长了泵阀系统的使用寿命和维保周期，同时降低了对泵的选型要求。同时，通过内置PLC对各泵、阀元件的独立控制，实现了多种工作状态的分离、自动控制和时长设定，可以与前端光学设备的测量需要相关联，进行在线自动取样操作。

技术领域

本实用新型属于水质分析领域，具体涉及一种由PLC控制的全自动离岸水样采集系统。

背景技术

高效的水质指标在线监测能力是确保环境给排水工艺领域正确地进行运行状态分析的前端保障。实时、稳定、标准化、高通量的水质参数收集对模型分析，工艺管理策略的制定起着至关重要的作用。

目前国内外与水质在线检测相关的核心技术产品主要有两类：

一类是以离岸测量方式为主的理化法在线监测设备，此类设备现多用于给、排水厂进出水及河、湖水水质指标的在线站房中，测量指标包含化学需氧量、氨氮、总氮、总磷等，通常需要消耗化学试剂进行比色定量。因此，与之配套的采样系统多为单向汲水采集模式，即将水样抽吸至分析系统内进行化学反应，后形成废液保存于设备内。此类采样系统由于需要保留废液，设备体积通常较大，很难满足高通量、多布点的工艺运行水质数据采集要求，同时由于化学药剂的使用，采样泵和管路系统的耐腐蚀性要求很高，对应配件的成本居高不下且需要经常更换。

一类是以原位测量为主的探头类在线监测设备，测量指标通常包括温度、电导、pH、浊度、色度、溶解氧、氧化还原电位等；近年来随着光学和离子选择测试技术的不断发展，对化学需氧量、硝态氮、总氮、特征有机污染物(如农药、微量污染物等)也有一定覆盖。由于测试原理不同，其测试通量明显高于理化法，而试剂消耗、维护成本均较低。此类设备通常需要置于待测水体中进行测量，不需采样泵和管路系统，但测量接触部的防污和清洁系统需要经常性维护，同时对设备防水、防化、防漏电等结构功能要求很高。

近年来，得益于大数据分析能力的开发，利用紫外-可见光全光谱对污染物进行特征吸收识别的指纹图谱技术和利用图像识别功能进行微生物、水况诊断的水质分析技术等得到了长足发展。上述一类技术主要依靠光学分析手段对水样进行分析，在光源寿命足够的情况下，原则上具备长时间免维护的自动化条件。但目前相关分析技术仍多依赖于人工取样后置于分光光度计、光谱仪、显微镜等设备上进行分析，或者采用理化法的离岸采样系统进行取样。而理化法常用的采样技术通常会将泵设置在水源与测量单元之间，泵汲水后向测量单元进行正压输送，不设置缓冲腔，致使采样系统易受污染；且由于配套的自动清洗模式相对复杂，通常需要对测量单元单独设立清洗管路以实现清水、样品水分离，使得复杂的采样系统成为制约系统免维时长的短板。

目前，采用PLC对电动泵阀进行联动控制的技术已十分成熟，依托PLC时序控制程序，即可实现对于采样系统泵机启停、阀门开关与测量系统的关联，实现全自动离岸水样采集。因此，存留的核心问题便在于，如何通过优化采样系统设计，使得系统可以更好地与离岸光学分析设备联动，形成在线免维的一体化系统。

发明内容

为适应离岸在线光学设备进行连续在线分析的工作需要，本实用新型的目的在于：通过构建一套后端真空抽吸泵、电控阀加缓冲腔的配置方式，克服现有常见离岸水样采集系统泵机前置所带来的泵机、管路污染问题；优化采样、清洗流程；并通过PLC系统实现全自动控制及与外部测量模块的耦合。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：