[发明专利]一种自供能自来水管网水质多参数在线监测仪及监测方法

说明书

本发明公开了一种自供能自来水管网水质多参数在线监测仪及监测方法，属于自来水水质监测设备技术领域。本发明包括自来水管道装置部分以及硬件装置盒部分，其中自来水管道装置部分包括螺旋接口、直流发电机涡轮叶片、换向装置、水质传感器及培养箱；硬件装置盒部分包括发电机、蓄电池、单片机控制系统、GPRS通信装置。发电机可对系统供电，单片机控制系统可以根据自来水流速控制蓄电池充放电，以实现自供电，无需外接电源。本发明还提出了一种利用水力发电机监测自来水流速的方法，支持自主搭配多个传感器，可通过GPRS装置远程监控，具有节能、环保、便捷、快速、安全、可靠、灵活等优点，适合广泛应用于各级自来水管道，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及自来水水质监测设备技术领域，特别涉及一种自供能自来水管网水质多参数在线监测仪及监测方法。

背景技术

随着城乡人民物质生活水平的不断提升，对于原本就十分重要的自来水水质也提出更高要求，作为人类生活中不可或缺的关键物资之一，保证城乡供水水质的质量安全，能够真正让人们用上安全优质的自来水质，责任重大。而从水源至龙头用户在城乡供水系统运行中，由于涉及的管道多而复杂，需要寻求一种快速便捷，成本较低的设备，能够实时监测各段管道水质情况，在水质出现异常时方便快速处理。

传统的自来水水质监测设备往往体积较大，并且需要额外铺设供电线路，对于户外偏僻地区，安装十分复杂，建设成本较高，并且更为关键的是不能直接安装在地下管道上，不能对地下管道自来水进行实时监测。因此采用自供能系统成为该领域的未来趋势，例如中国专利CN 207895674 U公开了一种基于LoRa的自发电水质水位实时监测装置，用于对河流水质水体的监测。然而由于自来水管道主要都铺设于地下，该装置体积相对庞大，监测参数较少，不能直接安装在地下自来水管网上进行实时监测，并且该装置需要增加额外的传感器来监测河流水的流速，势必会增加更多的成本，无法应用在自来水管网上。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种自供能自来水管网水质多参数在线监测仪及监测方法，具有节能、环保、便捷、快速、安全、可靠、灵活等优点，适合广泛应用于各级自来水管道，具有广阔的市场前景。

本发明的目的至少是通过以下技术方案之一实现的。

本发明主要包括自来水管道装置部分以及硬件装置盒部分，其中自来水管道装置部分包括螺旋接口、直流发电机涡轮叶片、换向装置、水质传感器及培养箱；硬件装置盒部分包括发电机、蓄电池、单片机控制系统、GPRS通信装置。发电机可对系统供电，单片机控制系统可以根据自来水流速控制蓄电池充放电，以实现自供电，无需外接电源。本发明还提出了一种利用水力发电机监测自来水流速的方法，支持自主搭配多个传感器，可通过GPRS装置远程监控，水质出现异常时，单片机可向上位机发送报警信息。

优选地，发电机涡轮叶片与水流方向垂直，可以最大程度的利用管道水能，发电机为小型直流发电机，发电机机箱固定于硬件装置盒中，其转轴通过换向装置连接到发电机涡轮叶片。

优选地，水质传感器通过RS485通信总线连接到单片机，RS-485采用半双工工作方式，支持多节点、远距离和高灵敏度的标准，接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。

优选地，水质传感器组支持对各种水质传感器的选择与扩展，实现对自来水的余氯、重金属离子、硝酸盐、总有机碳、氨氮、COD、浊度、PH等参数实时监测，溶解氧水质传感器可对自来水中好氧菌含量的监测。

优选地，培养箱设置有多个阀门，单片机控制系统可控制阀门的开关程度，实现对箱体内水中微生物培养时间的控制，方便溶解氧传感器进行更加精准的测量水体溶解氧的变化并推算自来水中微生物的含量。

优选地，单片机控制系统应包括单片机最小系统、主电源电路、驱动电路、RS485转TTL电路、蓄电池充放电电路、电流电压采样电路、GPRS通信电路。