氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，包括在各引水水閘上配置的裝置和一控制中心，其包括：電極：所述電極和導(dǎo)線安裝在保護(hù)管內(nèi)，所述保護(hù)管固定在始終末入水的水閘翼墻上，所述電極可活動(dòng)地從所述保護(hù)管內(nèi)取出以便清潔；咸度變送器：連接所述電極，所述電極測得的信號經(jīng)包括溫度補(bǔ)償、放大處理在內(nèi)的處理，并且所述咸度變送器定期或觸發(fā)式進(jìn)行校準(zhǔn)；采集處理裝置：連接所述咸度變送器，接收所述咸度變送器發(fā)送的數(shù)據(jù)，處理后獲得咸度信息，與預(yù)先計(jì)算得到的牽移量進(jìn)行求和，獲得當(dāng)前的咸度信息，判斷當(dāng)前的咸度信息是否超過預(yù)先設(shè)定的域值范圍，若超過則進(jìn)行報(bào)警處理，所述牽移量為預(yù)先采樣獲得的咸度信息與預(yù)先通過硝酸銀滴法測量的咸度信息的差值或多次所述差值的平均值。
【專利說明】氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水處理監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]生態(tài)建設(shè)，水環(huán)境質(zhì)量是一個(gè)重要的指標(biāo)。本專利以崇明生態(tài)島為例，來說明水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)控管理的一些問題及如何解決。崇明島具有豐富的地表水資源，主要由境內(nèi)的降水和來自長江的自然引潮兩部分，其中90%是利用沿江水閘從長江引進(jìn)的。然而，秋冬季節(jié)水閘引水經(jīng)常受咸潮的影響，如何加強(qiáng)對咸潮的監(jiān)測，防止咸潮的倒灌，確保島內(nèi)水質(zhì)安全已成為水閘管理部門的一項(xiàng)重要工作。
[0003]崇明島地處長江入?？?，長江北支氯化物常年偏高(俗稱咸潮)，北部水閘主要以排水為主，崇明島的引水由西部的崇西水閘和南部的新建、廟港、三沙洪、老效、張網(wǎng)港、新河、堡鎮(zhèn)南閘等十四座水閘完成。為防止咸潮倒灌，各引水水閘長期以來一直采用硝酸銀滴定法來監(jiān)測潮水中的氯化物含量，此法是以鉻酸鉀為指示劑，用硝酸銀滴定氯化物，由于氯化銀的溶解度小于鉻酸銀的溶解度，氯離子首先被完全沉淀出來后，然后鉻酸鹽以鉻酸銀的形式被沉淀，產(chǎn)生磚紅色，指示滴定終點(diǎn)到達(dá)。
[0004]由于潮汐自身的規(guī)律，且受江中的暗沙影響，每次潮汐的潮高、流速、流向都變化莫測，漲潮的時(shí)間較長，同一漲潮過程，不同時(shí)段的潮水中氯化物含量變化很大。如采用一潮多化驗(yàn)雖然能對開始引水時(shí)水中的氯化物含量進(jìn)行時(shí)段性的監(jiān)測，卻可能取到的水樣是淡水而引進(jìn)的實(shí)為咸水，掌握的數(shù)據(jù)并不全面。加上硝酸銀滴定法化驗(yàn)從取水樣到結(jié)果測定需要一定的時(shí)間，容易造成在化驗(yàn)監(jiān)測時(shí)咸潮短時(shí)倒灌，而且一潮多化驗(yàn)工作比較繁瑣，在實(shí)踐過程中造成人為的少檢或漏檢，造成咸潮倒灌的隱患不能從根本上消除。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有硝酸銀滴定法化驗(yàn)從取水樣到結(jié)果測定需要一定的時(shí)間，容易造成在化驗(yàn)監(jiān)測時(shí)咸潮短時(shí)倒灌，而且一潮多化驗(yàn)工作比較繁瑣，在實(shí)踐過程中造成人為的少檢或漏檢，造成咸潮倒灌的隱患不能從根本上消除的技術(shù)問題。
[0006]一種氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，包括在各引水水閘上配置的裝置，其包括:
[0007]電極:所述電極和導(dǎo)線安裝在保護(hù)管內(nèi)，所述保護(hù)管固定在始終末入水的水閘翼墻上，所述電極可活動(dòng)地從所述保護(hù)管內(nèi)取出；
[0008]咸度變送器:連接所述電極，所述電極測得的信號經(jīng)包括溫度補(bǔ)償、放大處理在內(nèi)的處理，并且所述咸度變送器定期或觸發(fā)式進(jìn)行校準(zhǔn)；
[0009]采集處理裝置:連接所述咸度變送器，接收所述咸度變送器發(fā)送的數(shù)據(jù)，處理后獲得咸度信息，與預(yù)先計(jì)算得到的牽移量進(jìn)行求和，獲得當(dāng)前的咸度信息，判斷當(dāng)前的咸度信息是否超過預(yù)先設(shè)定的域值范圍，若超過則進(jìn)行報(bào)警處理，所述牽移量為預(yù)先采樣獲得的咸度信息與預(yù)先通過硝酸銀滴法測量的咸度信息的差值或多次所述差值的平均值。[0010]在各引水水閘上配置的裝置還包括用于采集閘門開度情況的閘門開度儀和用于測量電極所在水深位置的超聲波水位儀，所述閘門開度儀和所述超聲波水位儀分別連接所述采集處理裝置，所述采集處理裝置進(jìn)一步保存所述閘門開度情況及所在水深位置信息，并且，根據(jù)水深位置和開度信息結(jié)合咸度數(shù)據(jù)來確定水閘是否在引進(jìn)咸潮。進(jìn)一步精確計(jì)算所述咸度信息。
[0011]在各引水水閘上配置的裝置還包括工控機(jī)及一中心服務(wù)器，所述工控機(jī)連接所述采集處理裝置，所述工控機(jī)連接所述一中心服務(wù)器。
[0012]一種氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警方法，其特征在于，包括:
[0013]電導(dǎo)率測量儀的電極和導(dǎo)線安裝在保護(hù)管內(nèi)，所述保護(hù)管固定在始終末入水的水閘翼墻上，所述電極可活動(dòng)地從所述保護(hù)管內(nèi)取出，所述電極連接咸度變送器；采集處理裝置連接所述咸度變送器；
[0014]所述咸度變送器進(jìn)行校準(zhǔn)處理；
[0015]預(yù)先計(jì)算牽移量:預(yù)先采樣獲得的咸度信息與預(yù)先通過硝酸銀滴法測量的咸度信息的差值或多次所述差值的平均值；
[0016]兩個(gè)所述電板所在的保護(hù)管放到被測江水中，通過在極板的兩端加上一定的電勢，測量極板間流過的電流，再根據(jù)歐姆定律，得到電導(dǎo)率；
[0017]所述電導(dǎo)率通過溫度補(bǔ)償、放大處理在內(nèi)的處理后，再送入采集處理裝置，所述采集處理裝置處理后獲得咸度信息，與預(yù)先計(jì)算得到的牽移量進(jìn)行求和，獲得當(dāng)前的咸度信息，判斷當(dāng)前的咸度信息是否超過預(yù)先設(shè)定的域值范圍，若超過則進(jìn)行報(bào)警處理。
[0018]本方法還可以包括:
[0019]各引水水閘上配置的裝置還包括筆式咸度測量儀；
[0020]所述采集處理裝置判斷出當(dāng)前的咸度信息超過預(yù)先設(shè)定的域值范圍后，進(jìn)一步采集所述筆式咸度測量儀的咸度，若同樣也超出預(yù)先設(shè)定的域值范圍再進(jìn)行報(bào)警處理。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在線監(jiān)測的精準(zhǔn)度非常高，并且有著極強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，盡量造成人為的少檢或漏檢的情況發(fā)生，盡可能避免咸潮倒灌的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的原理圖；
[0023]圖2為氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的一實(shí)例示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為滿足生態(tài)島建設(shè)對水環(huán)境提出的要求， 申請人:著手研制一套咸潮實(shí)時(shí)在線檢測報(bào)警系統(tǒng)，通過近期的試運(yùn)行，系統(tǒng)工作正常，反映的監(jiān)測數(shù)據(jù)和其他檢測手段的測量數(shù)據(jù)基本一致，能夠保證引水安全。
[0025]本套系統(tǒng)的關(guān)鍵是利用電極對江水進(jìn)行實(shí)時(shí)的電導(dǎo)率檢測。技術(shù)先進(jìn)可靠，且實(shí)用性強(qiáng)，使用至今多次避免了引進(jìn)咸水的事故，在保護(hù)島內(nèi)河水質(zhì)方面起到了很好的作用。
[0026](一 )系統(tǒng)原理
[0027]咸潮實(shí)時(shí)在線檢測報(bào)警系統(tǒng)主要有在線監(jiān)測儀器、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用設(shè)施和業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)組成，見圖1。[0028]請參閱圖1，一種氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)原理圖。它包括在各引水水閘上配置的裝置，其包括:
[0029]電極11:所述電極和導(dǎo)線安裝在保護(hù)管內(nèi)，所述保護(hù)管固定在始終末入水的水閘翼墻上，所述電極可活動(dòng)地從所述保護(hù)管內(nèi)取出。電極和導(dǎo)線裝在保護(hù)管內(nèi)，再安裝到水閘翼墻上，方便固定其位置，比較容易確認(rèn)其深度，一般來說，考慮到取水的連續(xù)性，要求固定的位置要一年四季都始終末入水。而且電極需要清潔，也要求其可活動(dòng)地從所述保護(hù)管內(nèi)取出。這種設(shè)置和安裝可以提升測量時(shí)的精度。
[0030]咸度變送器12:連接電極，所述電極測得的信號經(jīng)包括溫度補(bǔ)償、放大處理在內(nèi)的處理，并且所述咸度變送器定期或觸發(fā)式進(jìn)行校準(zhǔn)。咸度變送器12可以采用如東南大學(xué)陳愷教授《新型鹽度檢測儀》中談到的部分方法來制定所述咸度變送器12，也可購買現(xiàn)成的咸度變送器?？紤]到溫度對其咸度指標(biāo)的影響，一般都需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。另外，考慮到信號精確處理，一般也會(huì)進(jìn)行放大處理。當(dāng)然，并非局限于此，咸度變送器12可以進(jìn)行各種提高其計(jì)算精度的處理。需要說明的是，本 申請人:將咸度變送器12定期或觸發(fā)式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)校正。 申請人:先將普通海水做為標(biāo)準(zhǔn)溶液，將電極表面整個(gè)伸長的孔淹沒在所述溶液中，等待顯示的電壓穩(wěn)定，輸入標(biāo)準(zhǔn)溶液值(例如35ppt)，若計(jì)算的咸度值在預(yù)設(shè)值，則所述，咸度變送器12無需校正，否則就進(jìn)行校正。通過上述方法，可將咸度變送器12的誤差率校正在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。
[0031]采集處理裝置13:連接所述咸度變送器12，接收所述咸度變送器12發(fā)送的數(shù)據(jù)，處理后(比如模數(shù)轉(zhuǎn)換)獲得咸度信息，與預(yù)先計(jì)算得到的牽移量進(jìn)行求和，獲得當(dāng)前的咸度信息，判斷當(dāng)前的咸度信息是否超過預(yù)先設(shè)定的域值范圍，若超過則進(jìn)行報(bào)警處理，所述牽移量為預(yù)先采樣獲得的咸度信息與預(yù)先通過硝酸銀滴法測量的咸度信息的差值或多次所述差值的平均值。
[0032]本實(shí)用新型牽移量的補(bǔ)償，能夠大大提高本實(shí)用新型咸度計(jì)算的精準(zhǔn)度和可信度?，F(xiàn)有的公知環(huán)境下，可濾除大量其它因素產(chǎn)生的電導(dǎo)率變化。并且，牽移量可以定期更新，保證當(dāng)前測量的咸度信息的準(zhǔn)確度。
[0033]本系統(tǒng)還包括用于采集閘門開度情況的閘門開度儀和用于測量電極所在水深位置的超聲波水位儀，所述閘門開度儀和所述超聲波水位儀分別連接所述采集處理裝置，所述采集處理裝置進(jìn)一步保存所述閘門開度情況及所在水深位置信息，并且，根據(jù)水深位置和開度信息結(jié)合咸度數(shù)據(jù)來確定水閘是否在引進(jìn)咸潮。水深位置信息進(jìn)一步精確計(jì)算所述咸度is息。
[0034]本實(shí)用新型通過上述裝置可以檢測出一個(gè)在各引水水閘上的咸度信息、當(dāng)前水深信息、開閘情況。
[0035]考慮到一個(gè)島內(nèi)會(huì)有多個(gè)水閘，因此在各引水水閘上配置的裝置還包括工控機(jī)及一個(gè)總的中心服務(wù)器，所述工控機(jī)連接所述采集處理裝置，所述工控機(jī)連接所述一中心服務(wù)器。通過這種方式可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的在線監(jiān)控。
[0036]各引水水閘上配置的裝置還包括筆式咸度測量儀，所述采集處理裝置判斷出當(dāng)前的咸度信息超過預(yù)先設(shè)定的域值范圍后，進(jìn)一步采集所述筆式咸度測量儀的咸度，若同樣也超出預(yù)先設(shè)定的域值范圍再進(jìn)行報(bào)警處理。
[0037](二)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理[0038]咸潮主要是指長江江水中氯化物的含量超過了一定的標(biāo)準(zhǔn)(500mg/L)，而這些氯化物的主要來自海水，海水的成分很復(fù)雜，主要的化學(xué)元素除氫和氧外，還有Cl、Mg、S、Ca、K、等十多種，溶解于海水中的化學(xué)元素絕大多數(shù)是以鹽類離子的形式存在的，又稱總含鹽量(mg/L)。監(jiān)測好水閘引水時(shí)水中氯化物的含量，就能防止咸潮的倒灌。
[0039]監(jiān)測潮水中的氯化物含量， 申請人:通過電極法測定當(dāng)時(shí)潮水的電導(dǎo)率，然后通過處理來獲得氯化物的含量。電導(dǎo)率是物體傳導(dǎo)電流的能力。
[0040](三)、系統(tǒng)工作原理
[0041]系統(tǒng)首先利用了本島各水閘網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)。通過加裝在測量套管中的電導(dǎo)率測量儀極板，放到被測江水中，進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。水中氯化物溶解越多、水的導(dǎo)電性也越好，其電導(dǎo)率值也越大，從而間接測定氯離子含量。
[0042]為保護(hù)和固定探測電極，本系統(tǒng)電極和導(dǎo)線安裝在PVC保護(hù)管中，PVC保護(hù)管固定在水閘的翼墻上，電極的位置安裝盡可能低，以保證測量數(shù)據(jù)的連續(xù)性，電極在保護(hù)管中可隨時(shí)取出，以方便電極的清潔維護(hù)。
[0043](四)、系統(tǒng)工作過程
[0044]請以圖2，其為本實(shí)用新型氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)施示例圖。
[0045]I)探測電極將測得的水的導(dǎo)電性信號通過變送器進(jìn)行具有溫度補(bǔ)償?shù)姆糯筇幚恚?br> [0046]2)經(jīng)變送器設(shè)置處理并顯示數(shù)值。因?yàn)樗l引水時(shí)控制的氯化物含量標(biāo)準(zhǔn)要求在500mg/L以下(500度)，以及南沿水閘歷史咸度的變化范圍，所以 申請人:將該系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)定在O?2000mg/L(0?2000度)范圍內(nèi)就能滿足使用要求。由于變送器檢測的輸出數(shù)據(jù)受到水中其他金屬離子的影響，必須對變送器進(jìn)行一定的校準(zhǔn)才能用于系統(tǒng)。
[0047]3)變送器送出一路反映咸度的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(4_20ma)供采集處理器處理；
[0048]4)采集處理器輸出的咸度信號與工控機(jī)內(nèi)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。采用一組隨機(jī)取得的水樣用本系統(tǒng)與硝酸銀滴定法測量結(jié)果比較，找出牽移量。完成牽移(其目的是濾除其它金屬離子產(chǎn)生的電導(dǎo)率變化的影響)產(chǎn)生實(shí)時(shí)的咸度信號。并與閘門開度、內(nèi)外河水位信號一起在系統(tǒng)中進(jìn)行匯總處理完成顯示和報(bào)警功能，并通過因特網(wǎng)向中心服務(wù)器傳遞數(shù)據(jù)；
[0049]5)中心服務(wù)器將所有水閘發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信號通過中心業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)進(jìn)行處理匯總，在終端顯示出全縣水閘的實(shí)時(shí)情況，并產(chǎn)生實(shí)時(shí)曲線及相應(yīng)的報(bào)表。其數(shù)據(jù)保存在服務(wù)器內(nèi)以備將來調(diào)用。
[0050]三、試用結(jié)果實(shí)例
[0051]
【權(quán)利要求】
1.一種氯化物實(shí)時(shí)在線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于，在各引水水閘上配置的裝置，其包括: 電極:所述電極和導(dǎo)線安裝在保護(hù)管內(nèi)，所述保護(hù)管固定在始終末入水的水閘翼墻上，所述電極可活動(dòng)地從所述保護(hù)管內(nèi)取出以便清潔； 咸度變送器:連接所述電極，所述電極測得的信號經(jīng)包括溫度補(bǔ)償、放大處理在內(nèi)的處理，并且所述咸度變送器定期或觸發(fā)式進(jìn)行校準(zhǔn)； 采集處理裝置:連接所述咸度變送器，接收所述咸度變送器發(fā)送的數(shù)據(jù)，處理后獲得咸度信息，與預(yù)先計(jì)算得到的牽移量進(jìn)行求和，獲得當(dāng)前的咸度信息，判斷當(dāng)前的咸度信息是否超過預(yù)先設(shè)定的域值范圍，若超過則進(jìn)行報(bào)警處理，所述牽移量為預(yù)先采樣獲得的咸度信息與預(yù)先通過硝酸銀滴法測量的咸度信息的差值或多次所述差值的平均值。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于采集閘門開度情況的閘門開度儀和用于測量當(dāng)前水深位置的超聲波水位儀，所述閘門開度儀和所述超聲波水位儀分別連接所述采集處理裝置，所述采集處理裝置進(jìn)一步保存所述閘門開度情況及所在水深位置信息，并且，根據(jù)水深位置信息進(jìn)一步精確計(jì)算所述咸度信息。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在各引水水閘上配置的裝置還包括工控機(jī)及一中心服務(wù)器，所述工控機(jī)連接所述采集處理裝置，所述工控機(jī)連接所述一中心服務(wù)器。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述報(bào)警包括燈光報(bào)警裝置和聲音報(bào)警裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，各引水水閘上配置的裝置還包括筆式咸度測量儀，所述采集處理裝置判斷出當(dāng)前的咸度信息超過預(yù)先設(shè)定的域值范圍后，進(jìn)一步采集所述筆式咸度測量儀的咸度，若同樣也超出預(yù)先設(shè)定的域值范圍再進(jìn)行報(bào)警處理。
【文檔編號】G01N27/06GK203798768SQ201420096821
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】張榮斌, 趙現(xiàn)祥, 張沸沸, 龔瑞萍 申請人:上海市崇明縣海塘管理所