CN104181281B - 太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，主要解决现有水上监测浮标不能测定总磷、总氮的问题。本发明应用于太阳能供电水上监测浮标，使用经典的湿化学法和先进的荧光计法进行总磷、总氮的测量，并采用微环型流动技术，能够提供极低的试剂和校准消耗。独有的多光路设计，以光纤为主，比色探头，再加上先进的荧光计，使测量更准确。可用于江河湖海等水质监测领域。

Description

太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，可被用于江河湖海等水质监测领域。
背景技术
目前现有水上浮标上都没有集成总磷、总氮监测参数，其主要原因在于传统总磷、总氮的测量，难点在于在一般在线检测***虽然能自动控制样品盒试剂的进样，自动加温消解后测量，但是对于采集的水样量和试剂用量较大，必然产生废液量也相应加大，废液中含有有毒物质，不能随意排出污染水体，需集中回收。故需要更多的试剂提供和废液放置容量或者人工频繁的更换试剂和处理废液，另外，在线检测***一般在实验室和水站内使用，环境温度一般均可控制，从而使试剂储存的要求也宽松了许多。如果将这种方式移植到水质浮标上是行不通的。
发明内容
本发明所解决的技术问题是以往集成总磷、总氮测量参数到太阳能供电的浮标上时遇到的试剂和废液量太大以及相关试剂保存，废液处置等难题。本发明提供了一种新型的太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，该水上监测浮标用于河道、湖泊和海洋水质监测总磷、总氮水质参数，具有体积小、试剂使用量低、试剂保存时间长、有毒废液和无毒废液自动分离、有毒废液量产生少、监测数据准确可靠的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，检测步骤包括：外部被测水体进入检测***仓Ⅰ6和检测***仓Ⅱ7内，通过放置于检测***仓Ⅰ6和检测***仓Ⅱ7内的总磷、总氮检测器8进行检测；其中，总磷、总氮检测器8由试剂仓9、电缆线10、无毒废液排放口11、采样口12、有毒废液排放口13、纯水进口14和仪器仓15构成；试剂仓9浸没在水里，采样口12浸没于水中；无毒废液排放口11将无害废液直接排放于河道中；有毒废液排放口13连接至废液 收集袋；纯水进口14连接至纯水袋；仪器仓15通过电缆线10与电子仓4内的数据采集器连接；以通讯协议的方式将分析后的数据发送给数据采集器，用于保存和数据发送。
上述技术方案中，水上监测浮标包括浮体5、太阳能电池板3、电子仓4以及平衡装置；电子仓4内有数据采集器和蓄电池；检测***仓Ⅰ6与检测***仓Ⅱ7位于监测浮标浮体下方的左右两侧，正常工作时位于水面以下，检测***仓Ⅰ6和检测***仓Ⅱ7壁上有许多流通孔，总磷、总氮检测器8放置于检测***仓Ⅰ6或者检测***仓Ⅱ7的其中一个之内，检测器8全浸没在被测水体中；仪器仓15浸没于水中；仪器仓15与试剂仓9通过管路连接，提供检测时的标准试剂。
上述技术方案中，试剂仓9完全浸没于被测水体中，使标准试剂的温度为4～40℃。总磷和总氮完成一次测量的时间分别为40～50分钟。采样口的前端装有规格为2um和/或规格为25um水样过滤器。总磷、总氮每次测量试剂用量分别为0.3～0.5ml，试剂仓9内的试剂容量为200～500ml，外置的废液袋容量为0.5～2L。水上监测浮标具有GPS定位仪、太阳能充电管理控制器、蓄电池；其中，水上监测浮标的浮体采用离子聚合物泡沫材料，其直径为1～2.5m，总重量为100～500kg。浮标的直径为1.0～1.5m，总重量为140～170kg。太阳能电池板由2～4片功率为30～50W的太阳能板组成。蓄电池由2～4块蓄电池容量为50～70AH的铅酸电池组成。
附图说明
图1为一种太阳能供电水上监测浮标整体构造图。
图2为本发明涉及的太阳能供电水上监测浮标的总磷、总氮检测部分的安装图。
图3为总磷、总氮检测部分的组成部分侧视图。
图4为总磷、总氮检测部分的组成部分上视图。
图1：1为航标灯，2为太阳能电池板支架，3为太阳能电池板，4为电子仓，5为浮体，6、为检测器仓Ⅰ、7为检测器仓Ⅱ。
图2：8为总磷、总氮检测器。
图3：9为试剂仓，10为电缆线，11为无毒废液排放口，12为采样口，13为有毒废液排放口，14为纯水进口，15为仪器仓。
如图1、图2、图3、图4所示，总磷、总氮的检测器8分为试剂仓9、电缆线10、无毒废液排放口11、采样口12、有毒废液排放口13、纯水进口14和仪器仓15。检测器8放置于检测***仓6和7的其中一个内，试剂仓9和仪器仓15均浸没与水下与被测样品 直接接触。水下能保证试剂仓内的温度，不会由于阳光暴晒而变质，也不会由于水面和水面上空气温度过低而结冰，影响试剂的提供。仪器舱15通过电缆线10与电子仓4内的数据采集器连接，将处理好的数据通过RS232通讯方式传送给数据采集器。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施方式
【实施例1】有一太阳能供电水上监测浮标，浮体直径为1.8m，重500kg，高3m，太阳能板40w功率的4块，蓄电池66AH容量的2块，，在该河道每一个小时检测一次数据，仪器在检测的同时，人工用样品杯采集浮体边的水样供比较例使用，
监测浮标采集的数据如下(单位:mg/L)：
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TP 0.294 0.284 0.251 0.226 0.200 0.200 0.268 0.271 0.237 0.210
TN 9.11 9.00 8.57 8.51 8.04 8.04 8.64 8.52 8.17 7.89
【比较例】将上述采集的水样，拿去实验室用传统方法分析检测，数据如下(单位:mg/L)：
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TP 0.28 0.22 0.24 0.26 0.22 0.24 0.23 0.25 0.24 0.20
TN 9.10 8.55 8.78 8.78 8.72 8.74 8.42 8.29 8.32 7.62
数据分析如下：
总磷(TP)：
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
绝对误差 0.014 0.064 0.011 -0.034 -0.02 -0.04 0.038 0.021 -0.003 0.010
相对误差 5.00 29.09 4.58 -13.08 -9.09 -16.67 16.52 8.40 -1.25 5.00
总氮(TN)：
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
绝对误差 0.01 0.45 -0.21 -0.26 -0.68 -0.7 0.22 0.23 -0.15 0.27
相对误差 0.11 5.26 -2.39 -3.08 -7.80 -8.01 2.61 2.77 -1.80 3.54
通过上述分析，监测浮标采用光学检测器的测量值与实验室测量值数值和变化趋势吻 合，可作为在线水质监测总磷、总氮的方法来应用。

Claims (7)

1.一种太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，检测步骤包括：外部被测水体进入检测***仓Ⅰ(6)和检测***仓Ⅱ(7)内，通过放置于检测***仓Ⅰ(6)和检测***仓Ⅱ(7)内的总磷、总氮检测器(8)进行检测；其中，总磷、总氮检测器(8)由试剂仓(9)、电缆线(10)、无毒废液排放口(11)、采样口(12)、有毒废液排放口(13)、纯水进口(14)和仪器仓(15)构成；试剂仓(9)浸没在水里，采样口(12)浸没于水中；无毒废液排放口(11)将无害废液直接排放于河道中；有毒废液排放口(13)连接至废液收集袋；纯水进口(14)连接至纯水袋；仪器仓(15)通过电缆线(10)与电子仓(4)内的数据采集器连接；以通讯协议的方式将分析后的数据发送给数据采集器，用于保存和数据发送；
其中，水上监测浮标包括浮体(5)、太阳能电池板(3)、电子仓(4)以及平衡装置；电子仓(4)内有数据采集器和蓄电池；检测***仓Ⅰ(6)与检测***仓Ⅱ(7)位于监测浮标浮体下方的左右两侧，正常工作时位于水面以下，检测***仓Ⅰ(6)和检测***仓Ⅱ(7)壁上有许多流通孔，总磷、总氮检测器(8)放置于检测***仓Ⅰ(6)或者检测***仓Ⅱ(7)的其中一个之内，检测器(8)全浸没在被测水体中；仪器仓(15)浸没于水中；仪器仓(15)与试剂仓(9)通过管路连接，提供检测时的标准试剂；
其中，水上监测浮标的浮体采用离子聚合物泡沫材料，直径为1～2.5m，总重量为100～500kg；
总磷、总氮每次测量试剂用量分别为0.3～0.5ml，试剂仓(9)内的试剂容量为200～500ml，外置的废液袋容量为0.5～2L；
采样口的前端装有规格为2um和/或规格为25um水样过滤器。
2.根据权利要求1所述的太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，其特征在于试剂仓(9)完全浸没于被测水体中，使标准试剂的温度为4～40℃。
3.根据权利要求1所述的太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，其特征在于总磷和总氮完成一次测量的时间分别为40～50分钟。
4.根据权利要求1所述的太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，其特征在于所述的水上监测浮标具有GPS定位仪、太阳能充电管理控制器、蓄电池。
5.根据权利要求1所述太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，其特征在于浮体的直径为1.0～1.5m，总重量为140～170kg。
6.根据权利要求1所述太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，其特征在于太阳能电池板由2～4片功率为30～50W的太阳能板组成。
7.根据权利要求1所述太阳能供电水上监测浮标检测总磷、总氮的方法，其特征在于蓄电池由2～4块蓄电池容量为50～70AH的铅酸电池组成。
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