CN104181320A - 太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法 - 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化学需氧量的方法，主要解决现有水上监测浮标不能准确测定化学需氧量的问题。本发明应用于太阳能供电水上监测浮标，使用光学检测器进行水质测量，并采用高压气瓶作为气源，通过采用控制器控制气源，合理有效的开关气源，产生高压气流，对化学需氧量检测器进行清洗，进而保证准确化学需氧量的测量，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化学需氧量的方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，可被用于江河湖海等水质的COD监测领域。 
背景技术
目前现有水上浮标上都没有集成化学需氧量监测参数，其主要原因在于传统化学需氧量测量，难点在于在测量前需要在水样中加入过量的重铬酸钾标准溶液，并在强酸介质下以银盐作催化剂，再经加热消解后，过量的重铬酸钾以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵进行滴定，计算出CODCr值。测量过程中必然产生废液，需要收集处理。因此该方法一般应用在实验室和水站，需要人为干预和操作。 
另外光学检测方法在水上浮标上使用也存在困难，长时间使用后，光学检测器的光学窗口上的附着物是首要问题，不仅影响到测量的准确性，更甚者使仪器不能测量。 
本发明通过采用光学检测器，并在每次测量前对光学件进行高压冲洗，清除光学件的附着物，很好的解决了水上浮标上化学需氧量的测量和准确性。同时该方法环保，不产生废液，不会对被测水体产生污染。 
发明内容
本发明所解决的技术问题是以往太阳能供电的浮标上无法集成化学需氧量测量参数和无法有效的清洗光学检测***的现状，使化学需氧量测量参数失真或者无法工作。本发明提供了一种新型的太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，该水上监测浮标用于河道、湖泊和海洋水质监测化学需氧量等关键水质参数，具有体积小、成本低，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化学需氧量的方法，检测化学需氧量的过程包括： 
a)采用水上监测浮标，其中检测***仓7位于监测浮标浮体下方，水上监测工作时位于水面以下，检测***仓7壁上有流通孔，被测水体通过流通孔进入检测***仓7内；化 学需氧量检测器10放置于检测***仓7内，化学需氧量检测器10浸没在被测水体中； 
b)被测水样流过化学需氧量检测器10上发射光单元和接收光单元之间；测量前，通过气阀控制器8控制气阀，开关气源，产生高压气流，清洗发射光单元和接受光单元； 
c)清洗后，化学需氧量检测器10进行检测，检测的结果通过通讯接口发送数据到采集器。 
上述技术方案中，水上监测浮标包括浮体6、太阳能电池板4、气源3电子仓5以及平衡装置；电子仓5内有数据采集器、气阀9、气阀控制器8。 
上述技术方案中气阀控制器8与气阀9为电气连接，气阀9和气源3为气路连接，气阀9与检测器10为气管连接；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。气阀控制器8内具有计时器和通电开关。气源由空气压缩机或高压气瓶提供。气阀9为气体电磁阀，电磁阀无内泄漏，有效截面积为6～12mm2，磁时间为0.03～0.05秒，动作频率为3～5次/秒。气源3内填装为氮气、二氧化碳或空气。化学需氧量检测器10发射光单元和接收光单元由光学件与被测溶液隔离其中光学件为蓝宝石镜面。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构造图。 
图2为本发明，太阳能供电水上监测浮标的自动清洗部分的组成图。 
图1：1为航标灯，2为太阳能电池板支架，3为高压气瓶，4为太阳能电池板，5为电子仓，6为浮体，7为检测器仓。 
图2：8为控制器，9为气阀，10为化学需氧量检测器。 
如图1、图2所示，高压气瓶3固定于太阳能电池支架2上，控制器8和气阀9位于浮体6中的电子仓5里，控制器8和气阀9通过电气连接，气阀9的气管通路两端分别接至高压气瓶3和位于浮体另一端的化学需氧量检测器10，化学需氧量检测器10放置于检测器仓7内，通过控制器8控制气阀9的打开和关闭，使高压气流冲向化学需氧量检测器10，带动周围的被测溶液，冲洗检测器。 
检测***仓位于监测浮标浮体下方，正常工作时位于水面以下，检测***仓壁上有许多流通孔，外部被测水体通过流通孔进入检测***仓内。将化学需氧量检测器放置于检测 ***仓内，化学需氧量检测器会浸没在被测水体中。被测水样流过化学需氧量检测器上发射光处和接收光处之间的光程。每次测量前，通过气阀控制器控制气阀，合理有效的开关气源，产生高压气流，达到清洗发射光处和接受光处的蓝宝石镜面，使光路更清晰。清洗结束后，化学需氧量检测器进行检测，检测的结果通过通讯接口发送数据到采集器。 
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】 
在苏州某河道上采用如图1所示的本发明的太阳能供电水上监测浮标，对河水的COD进行检测，该监测浮标的浮体直径为1.2m，重150kg，高2m，计时器1个，通电开关1个，太阳能板40w功率的3块，蓄电池66AH容量的2块，8L的高压气瓶中装有压缩空气，化学需氧量光学检测器每30分钟检测一次，检测前通过气阀控制气瓶进行冲洗检测器，控制气阀打开2.5秒进行冲洗，在该河道每半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450min内的连续15个数据结果如表1所示，单位:mg/L。 
表1 
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
数据 4.70 4.68 4.70 4.66 4.86 4.83 4.85 4.88 4.86 4.82 4.84 4.84 4.83 4.85 4.85
【比较例】将相同时间点人工采集的水样，拿去实验室用传统方法分析检测，数据结果见表2，单位:mg/L。 
表2 
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
数据 5.02 4.84 4.83 4.57 5.23 5.14 5.23 5.14 5.07 4.95 4.99 4.79 5.03 4.79 5.31
将实施例1和比较例中的15个数据结果进行比较，其中绝对误差在-0.46～0.09之间，相对误差在数据结果见表3。 
表3 
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化学需氧量的方法来应用。 

Claims (10)

1.一种太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，检测化学需氧量的过程包括：
a)采用水上监测浮标，被测水体通过流通孔进入检测***仓(7)内；流经放置于检测***仓(7)内化学需氧量检测器(10)；
b)被测水样流过化学需氧量检测器(10)上发射光单元和接收光单元之间；测量前，通过气阀控制器(8)控制气阀，开关气源，产生高压气流，清洗发射光单元和接受光单元；
c)清洗后，化学需氧量检测器(10)进行检测，检测的结果通过通讯接口发送数据到采集器。
2.根据权利要求1所述的太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，其特征在于，水上监测浮标包括浮体(6)、太阳能电池板(4)、气源(3)电子仓(5)以及平衡装置；电子仓(5)内有数据采集器、气阀(9)、气阀控制器(8)；检测***仓(7)位于监测浮标浮体下方，在水上监测工作时检测***仓(7)位于水面以下，检测***仓(7)壁上有流通孔；化学需氧量检测器(10)浸没在被测水体中。
3.根据权利要求1所述的太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，其特征在于，其中气阀控制器(8)与气阀(9)为电气连接，气阀(9)和气源(3)为气路连接，气阀(9)与检测器(10)为气管连接；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。
4.根据权利要求1所述的太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，其特征在于所述的气阀控制器(8)内具有计时器和通电开关。
5.根据权利要求1所述的太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，其特征在于所述的气源由高压气瓶提供。
6.根据权利要求1所述太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，其特征在于所述的气阀(9)为气体电磁阀，电磁阀无内泄漏，有效截面积为6～12mm2，磁时间为0.03～0.05秒，动作频率为3～5次/秒。
7.根据权利要求1所述自动清洗检测***的太阳能供电水上监测浮标，其特征在于所述的气源(3)内填装为氮气、二氧化碳或空气。
8.根据权利要求1所述太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，其特征在于所述的化学需氧量检测器(10)发射光单元和接收光单元由光学件与被测溶液隔离，其中光学件为分别安装在发射光单元和接收光单元上的两面蓝宝石镜面。
9.根据权利要求1所述太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，其特征在于浮标的直径为1.0～1.5m，总重量为140～170kg。
10.根据权利要求1所述太阳能供电水上监测浮标检测化学需氧量的方法，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；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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