[發明專利]一種基于光譜法的水質監測系統及方法

在審

• 申請號: 202011238632.3
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112304875A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 劉宏;于濤;胡炳樑;劉嘉誠;王雪霽;劉驍;張周鋒;魚衛星
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/03
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 趙逸宸

本發明涉及水質監測系統及方法，為解決現有基于光譜法的水質監測方法，存在實現工業應用具有一定困難、無法全面覆蓋各種監測環境，以及缺少光譜儀數據采集時雙光路切換的技術問題，提供一種基于光譜法的水質監測系統及方法，系統包括雙路光開關、光譜儀、閃爍光源、上位機、第一流通池和第二流通池，第一流通池用于標準液體流過，第二流通池用于待測液體流過，閃爍光源發出的光分為兩路，分別穿過第一流通池和第二流通池，經雙路光開關中對應的一路開關后，導入光譜儀，通過光譜儀進行采集和光譜分析，監測方法是基于上述系統，通過兩路切換采集兩個流通池內的液體的光譜信息，實現光電轉換測量和測量結果輸出。

技術領域

本發明涉及水質監測系統及方法，具體涉及一種基于光譜法的水質監測系統及方法。

背景技術

水質監測的監測范圍十分廣泛，包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海和地下水等)、各種工業排水以及生活用水等。水質監測的主要方法有化學分析法、色譜分析法、電化學分析法、生物傳感法和光譜法等。在基于光譜法的水質參數測量應用研究中，應用環境的變化，以及監測設備隨監測時間狀態將發生變化，會導致測量的準確性下降，同時，針對光譜法的水質監測設備在工業排水和生活用水管網監測中的應用，還需要將監測設備安裝到相應管網中。

申請號為201621477557.5的中國專利，公開了一種基于光譜法的多參數水質實時在線監測裝置，采用雙光路的實現方式，利用在光譜獲取單元中，同時獲取待測水樣和標準水樣的吸收光譜，完成多參數水質實時在線監測，但光譜探測單元結構過于復雜，實現工業應用具有一定困難。申請號為202010482258.5的中國專利申請，公開了一種水質生態參數檢測裝置及檢測方法，檢測裝置包括殼體、光源、光譜探測件和控制器，光譜探測件分時獲取待檢測水樣和參比物質的光譜數據，控制器通過對待檢測水樣和參比物質的光譜數據進行分析獲取水質生態參數，該檢測裝置及檢測方法僅適用于江河湖海等開放監測環境，不適用于管路管網。申請號為201910267334.8的中國專利申請，公開了一種閃爍光源控制電路、閃爍光源和線陣探測器同步控制電路及方法，是一種閃爍光源與微型光譜儀數據采集、同步和優化的方法，可應用在水質監測設備中，但缺少光譜儀數據采集時雙光路切換的同步和數據鎖存。

發明內容

本發明為解決現有基于光譜法的水質監測方法，存在實現工業應用具有一定困難、無法全面覆蓋各種監測環境，以及缺少光譜儀數據采集時雙光路切換的技術問題，提供一種基于光譜法的水質監測系統及方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于光譜法的水質監測系統，其特殊之處在于，包括雙路光開關、光譜儀、閃爍光源、上位機、第一流通池和第二流通池；

所述第一流通池用于標準液體流過；所述第二流通池用于待測液體流過；

所述雙路光開關的兩路開關分別與通過第一流通池和第二流通池的光路連接；

所述閃爍光源發出的光分為兩路，分別穿過第一流通池和第二流通池，經雙路光開關中對應的一路開關后，導入光譜儀，通過光譜儀進行采集和光譜分析；

所述雙路光開關和閃爍光源均與光譜儀內的控制器電連接，光譜儀內的控制器用于控制雙路光開關和閃爍光源工作；

所述上位機與光譜儀電連接，用于采集光譜儀的光譜分析數據，對標準液體和待測液體的光譜分析數據進行分析和存儲，并與光譜儀內的控制器進行交互。

進一步地，所述第一流通池呈中空柱狀，其兩端均為透明設置，用于使閃爍光源發出的光穿過；第一流通池的兩端側壁上分別開設有第一入水口和第一出水口，在第一入水口、第一流通池內腔和第一出水口之間形成Z字型通道；

所述第二流通池呈中空柱狀，其兩端均為透明設置，用于使閃爍光源發出的光通過；第二流通池的兩端側壁上分別開設有第二入水口和第二出水口，在第二入水口、第二流通池內腔和第二出水口之間形成Z字型通道。