专利名称：一种水样在线监测——超标留样装置及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种环境监测系统，具体是水样在线监测和超标留样 装置及其使用方法。
背景技术：
现有的水质监测中，需要同时测定多种指标，除了PH值，还有 COD、氨氮、总磷等，采用的仪器有PH计、COD仪、氨氮分析仪 和总磷分析仪等。这些仪器通过中央数据处理系统进行控制，分析水 样中各项指标，并且对于数据超标的水样进行采集留样，以便进行进 一步的分析测定。
COD、氨氮、总磷等这些数据的分析周期比较长， 一般需要40 分钟以上，如果发现超标，再要进行留样操作时，所测定的水样己经 流出，无法再进行采集；即使采集了也会有很大时差，所收集的水样 已不是原先测定的样本。
PH值一般可以实现在线实时测定， 一旦发现数据超标可立即收
集水样，但也存在取样时差问题，只不过时差较小。
在实际工作中，需要一种装置，能同时对PH值以及COD、氨 氮、总磷等其他多种参数进行监测，并克服时差，能进行准确的超标 留样操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水样在线监测——超标留样装置，能 够克服现有技术中存在的时差问题，进行精确地超标留样操作。
本发明的另一个目的在于提供该水样在线监测一一超标留样装 置的操作方法。
一种水样在线监测一一超标留样装置，包括可编程序控制器
(PLC) 55、 PH计52、等比例采样仪51、测定仪器，还包括水样 进水管41、水样出水管42、 PH留样池31和多参数留样池32， PH 计检测探头连接到PH留样池，测定仪器的检测探头连接到多参数留 样池，测定仪器包括诸如COD测定仪、氨氮一总磷测定仪等。
水样进水管41通过输水管43连接到PH留样池31 ，输水管上 沿水流方向依次设置电磁阀11和水泵21;多参数留样池与水样出水 管之间以排水管45连接，排水管上设置有电磁阔12;
水样进水管通过输水管46连接到多参数留样池，输水管上沿水 流方向依次设置电磁阀13和水泵23;多参数留样池与水样出水管之 间以排水管47连接，排水管上设置有电磁阀14。
等比例采样仪连接到三向电磁阀15，三向电磁阀的另外两端分 别通过采样管48、 49连接到PH留样池和多参数留样池。
可编程序控制器通过串行通讯数据线分别连接到测定仪器、PH 计、等比例采样仪。
可编程序控制器通过信号转换系统分别连接到电磁阀12、 13、 14、三向电磁阀17、 15和水泵21、 22、 23。可编程序控制器还可以分别与监控主机和显示屏连接。
由于PH留样池中的水样为不间断供应，会对水泵造成较大损耗， 因此可采用两个水泵以实现PH采样双回路泵，其结构为水样进水 管连接到一个三向电磁阀17，该三向电磁阀的另两端分别连接两组
并联的输水管43、 44和水泵21、 22，上述两组输水管和水泵与PH 留样池连接；PH留样池与水样出水管之间以排水管45连接，排水 管上设置有电磁阀12。其中一个水泵可作为备用泵，若水泵21、 22 中有一个发生故障，可编程序控制器能够启动另外一个，以保证系统 正常运行。此外，PH超标后原先开启的水泵需要关闭，停止输送水 样以便进行留样操作，这样可能产生滞后影响，可以利用两个水泵可 进行交替操作，如关闭水泵21，完成PH留样操作后可立即开启 水泵22进行下一歩操作。
这种水样在线监测——超标留样装置的操作方法为，可编程序控
制器执行以下操作 A) PH超标留样步骤
1) 发出指令打开三向电磁阀17或电磁阀11，开启水泵21或 水泵22，使水样进入PH留样池；
2) 从PH计读取PH数据，
3) 判断PH数据是否超标，若不超标，则执行步骤2)，若超 标则执行步骤4);
4) PH数据超标，发出PH超标控制信号，关闭电磁阀12，关200810033097.0
闭所步骤1)中开启的水泵21或水泵22，切换三向电磁阀15，等比 例采样仪从PH留样池中采集水样并且记录，完成留样动作后关闭三
向电磁阀15;
5)打开电磁阀12，排出PH留样池中剩余的水样，并回到步 骤1)。
B)多参数超标留样步骤
1) 发出指令打开电磁阀13和水泵23，关闭电磁阀14，使水 样进入多参数留样池后关闭电磁阀13和水泵23;
2) 启动测定仪器，读取测定的数值并判断是否超标，若不超标 则执行步骤4);
3) 测定的数值超标，发出超标控制信号，切换三向电磁阀15， 等比例采样仪从多参数留样池中采集水样并作相应超标参数标记，完
成留样动作后关闭三向电磁阀15;
4) 打开电磁阀14，排出多参数留样池中剩余的水样，并回到 步骤1)。
本发明的水样在线监测——超标留样装置，可同时实现水样实时 PH和有一定测定周期的其他参数监测及超标留样操作，所采集的超 标水样没有时差，准确度高，具有实时水样代表性，能进行连续、准 确的监测和超标留样操作。
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图1为实施例1水样在线监测——超标留样装置的结构示意图
图2为实施例2水样在线监测——超标留样装置的结构示意图
图3为实施例1中PH超标留样动作的流程图
图4为实施例2中PH超标留样动作的流程图
图5为多参数超标留样动作的流程图 11、 12、 13、 14一电磁阀，15、 17—三向电磁阀， 21、 22、 23—水泵，31—PH留样池，32—多参数留样池， 41一水样进水管，42—水样出水管，43、 44、 46—输水管， 45、 47—排水管，48、 49一采样管，
51—等比例采样仪，52—PH计，53—COD仪，54—氨氮总磷测定 仪，55—可编程序控制器
具体实施例方式
实施例1
一种水样在线监测——超标留样装置，如图1所示，包括水样进 水管41、水样出水管42、多参数留样池和PH留样池，
PH计的检测探头连接到PH留样池，可测定PH值；COD仪和 氨氮一总磷测定仪的检测探头连接到多参数留样池，可测定C0D/氨 氮/总磷数值；PH留样池与水样出水管之间以排水管45连接，排水 管上设置有电磁阀12;
水样进水管通过输水管46连接到多参数留样池，输水管上沿水 流方向依次设置电磁阀13和水泵23;多参数留样池与水样出水管之间以排水管47连接，排水管上设置有电磁阀14;
等比例采样仪连接到三向电磁阀15，三向电磁阀的另外两端分 别通过采样管48、 49连接到PH留样池和多参数留样池；
PH计、COD仪和氨氮一总磷测定仪分别与可编程序控制器 (PLC) 51以RS322串行数据线连接；
可编程序控制器通过信号转换系统分别连接到电磁阀11、 12、 13、 14、三向电磁阀15和水泵21、 23。
可编程序控制器对超标留样动作进行控制，分别进行PH和 COD/氨氮/总磷超标留样动作。
PH超标留样动作操作过程如图3所示，包括以下步骤
1) 可编程序控制器发出指令打开电磁阀11和水泵21，水样从 水样进水管，在水泵21的作用下从输水管43进入PH留样池；
2) 从PH计读取PH数据，
3) 判断PH数据是否超标，若不超标，则执行步骤2)，若超 标则执行步骤4);
4) PH数据超标，可编程序控制器发出PH超标控制信号，关 闭电磁阀12，关闭所步骤1)中开启的水泵21，切换三向电磁阀15， 等比例采样仪将水样从PH留样池中经采样管48抽取到水样瓶内， 由可编程序控制器记录、作PH标记并反馈剩余的水样瓶数，完成留 样动作后关闭三向电磁阀15;
5) 可编程序控制器打开电磁阀12， PH留样池中剩余的水样 经排水管45，从水样出水管42排出，并回到步骤1)。COD/氨氮/总磷超标留样操作过程如图3所示，包括以下步骤
1) 可编程序控制器发出指令打开电磁阀13和水泵23，关闭电 磁阀14，使水样进入多参数留样池后关闭电磁阀13和水泵23，
2) 可编程序控制器启动COD仪和氨氮一总磷测定仪，并读取 COD/氨氮/总磷数值，判断是否超标，若不超标则执行步骤4);
3) 测定的数值超标，可编程序控制器发出超标控制信号，切换 三向电磁阀15，等比例釆样仪从将水样从多参数留样池中经采采样 管49抽取到水样瓶内，由可编程序控制器记录、作相应的标记并反 馈剩余的水样瓶数，完成留样动作后关闭三向电磁阀15;
4) 打开电磁阀14，多参数留样池中剩余的水样经排水管47， 从水样出水管42排出并回到步骤1 )。
COD仪和氨氮一总磷测定仪的测定周期一般为40分钟以上，每 次测定之前时要保证有足够的水样进入多参数留样池中， 一般为 2000ml;通过设置水泵23的开启和关闭间隔时间可控制水样体积。 PH计可实现在线即时测定。因此采用本发明的装置可同时实现对 PH、 COD/氨氮/总磷参数的监控和超标留样操作。
当COD/氨氮/总磷及PH同时超标，只留一个当时超标水样，并 由PLC作同时超标标记。
根据需要，可编程序控制器还可以通过以太网络连接到监控主 机，通过数据线与触摸式液晶显示屏连接。
实施例2
如图2所示，水样进水管41连接到一个三向电磁阀17，该三向电磁阀的另两端分别连接两组并联的输水管43、 44和水泵21、 22， 上述两组输水管和水泵与PH留样池连接；PH留样池与水样出水管 42之间以排水管45连接，排水管上设置有电磁阀12;
可编程序控制器通过信号转换系统分别连接到电磁阀12、 13、 14、三向电磁阀17、 15和水泵21、 22、 23。其余结构同实施例1。
PH超标留样动作操作过程如图4所示，包括以下步骤
1) 发出指令打开三向电磁阀17和水泵21，水样从水样进水管， 通过三向电磁阀17，在水泵21的作用下从输水管43进入PH留样 池；或者开启三向电磁阀17和水泵22，水样从水样进水管，通过三 向电磁阀17，在水泵22的作用下从输水管44进入PH留样池；
2) 从PH计读取PH数据，
3) 判断PH数据是否超标，若不超标，则执行步骤2)，若超 标则执行步骤4);
4) PH数据超标，可编程序控制器发出PH超标控制信号，关 闭电磁阀12，关闭所步骤1)中开启的水泵21或水泵22，切换三向 电磁阀15，等比例采样仪将水样从PH留样池中经采样管48抽取到 水样瓶内，由可编程序控制器记录、作PH标记并反馈剩余的水样瓶 数，完成留样动作后关闭三向电磁阀15;
5) 可编程序控制器打开电磁阀12， PH留样池中剩余的水样 经排水管45，从水样出水管42排出，并回到步骤1)。
其余操作如多参数超标留样操作同实施例1。
权利要求
1、一种水样在线监测——超标留样装置，包括可编程序控制器(55)、PH计(52)、等比例采样仪(51)、测定仪器、水样进水管(41)和水样出水管(42)，其特征在于，在水样进水管(41)与水样出水管(42)之间设置并联的PH留样池(31)和多参数留样池(32)；PH计检测探头连接到PH留样池，测定仪器的检测探头连接到多参数留样池。
2、 权利要求1所述的一种水样在线监测——超标留样装置，其特征在 于，水样进水管(41)通过输水管(43)连接到PH留样池(31)，输 水管上沿水流方向依次设置电磁阀(11)和水泵(21);多参数留样池 与水样出水管之间以排水管(45)连接，排水管上设置有电磁阀(12);水样进水管(41)通过输水管(46)连接到多参数留样池，输水 管上沿水流方向依次设置电磁阀(13)和水泵(23);多参数留样池与 水样出水管之间以排水管(47)连接，排水管上设置有电磁阀(14);等比例采样仪连接到三向电磁阀(15)，三向电磁阀的另外两端分 别通过采样管(48、 49)连接到PH留样池和多参数留样池；可编程序控制器通过串行通讯数据线分别连接到测定仪器、PH 计、等比例采样仪；可编程序控制器通过信号转换系统分别连接到电磁阀(11、 12、 13、 14)、三向电磁阀(15)和水泵(21、 23)。
3、 权利要求1所述的一种水样在线监测——超标留样装置，其特征在于，水样进水管(41)连接到一个三向电磁阀(17)，该三向电磁阀的另两端分别连接两组并联的输水管(43、 44)和水泵(21、 22)， 上述两组输水管和水泵与PH留样池连接；PH留样池与水样出水管之 间以排水管(45)连接，排水管上设置有电磁阀(12);水样进水管(41)通过输水管(46)连接到多参数留样池，输水 管上沿水流方向依次设置电磁阀(13)和水泵(23);多参数留样池与 水样出水管之间以排水管(47)连接，排水管上设置有电磁阀(14);等比例采样仪连接到三向电磁阀(15)，三向电磁阀的另外两端分 别通过采样管(48、 49)连接到PH留样池和多参数留样池；可编程序控制器通过串行通讯数据线分别连接到测定仪器、PH 计、等比例采样仪；可编程序控制器通过信号转换系统分别连接到电磁阀(12、 13、 14)、三向电磁阔(17、 15)和水泵(21、 22、 23)。
4、 权利要求1所述的一种水样在线监测——超标留样装置，其特征 在于，所述的测定仪器包括COD仪和氨氮一总磷测定仪。.
5、 权利要求1所述的一种水样在线监测——超标留样装置，其特征 在于，所述可编程序控制器通过以太网络连接到监控主机。
6、 权利要求1所述的一种水样在线监测——超标留样装置，其特征 在于，所述可编程序控制器通过串行数据线连接到显示屏。
7、 权利要求1所述的一种多水样在线监测——超标留样装置的操作 方法，其特征在于，可编程序控制器执行以下操作A) PH超标留样操作1) 发出指令打开三向电磁阀(17)或电磁阀(11)，开启水泵(21)或水泵(22)，使水样进入PH留样池；2) 从PH计读取PH数据，3) 判断PH数据是否超标，若不超标，则执行步骤2)，若超标 则执行步骤4);4) PH数据超标，发出PH超标控制信号，关闭电磁阀(12)， 关闭步骤1)中所开启的水泵(21)或水泵(22)，切换三向电磁阀(15)， 等比例采样仪从PH留样池中采集水样并作PH超标标记，完成留样 动作后关闭三向电磁阀(15);5) 打开电磁阀(12)，排出PH留样池中剩余的水样，并回到步 骤1);B)多参数超标留样步骤1) 发出指令打开电磁阀(13)，关闭电磁阀(14)，开启水泵(23)，使水样进入多参数留样池后关闭电磁阀(13)和水泵(23);2) 启动测定仪器，读取测定的数值并判断是否超标，若不超标则执行步骤4);3) 测定的数值超标，发出超标控制信号，切换三向电磁阀(15)， 等比例采样仪从多参数留样池中采集水样并作相应超标参数标记，完成留样动作后关闭三向电磁阀(15);4) 打开电磁阀(14)，排出多参数留样池中剩余的水样，并回到 步骤1)。
全文摘要
本发明公开了一种水样在线监检测——超标留样装置，包括可编程序控制器(55)、PH计(52)、等比例采样仪(51)、PH留样池(31)和多参数留样池(32)，PH留样池连接到PH计，多参数留样池连接到测定仪器；PH留样池和多参数留样池水样分别通过水泵和电磁阀或三通电磁阀连接到输水管(41)，通过采样管与等比例采样仪分别连接，并分别通过电磁阀和水样出水管。由可编程序控制器控制水样的进出、测定及留样操作。本发明可同时实现水样实时PH和有一定测定周期的其他参数的监测及超标留样操作，所采集的超标水样没有时差，准确度高，具有实时水样代表性，能进行连续、准确的监测和超标留样操作。
文档编号G01N35/00GK101493471SQ20081003309
公开日2009年7月29日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者徐晨风, 峥 查, 衣学文 申请人:衣学文;徐晨风