在线水质监测系统的设计.pdf

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1、广东工业大学硕士学位论文在线水质监测系统的设计姓名：阳仲伯申请学位级别：硕士专业：精密仪器及机械指导教师：唐露新20100601摘要摘要在线水质监测系统已由单一参数便携式水质分析仪器向多参数网络化自动监测系统的方向发展，通过现代网络测控技术实现多个水质参数的自动监测，并能使水质参数信息准确无误地显示在远程客户终端。因此，这就需要研究一套全天候、连续地、无人看守的在线水质监测系统。本论文以防止水质二次污染为前提，本着实现低碳生活的原则，对比传统的化学水质分析方法，选择基于光度法水质监测原理，通过嵌入式w e b 技术，最终实现水质多参数的网络化监测。本文首先介绍了水质监测的研究现状以及监测过程中

2、的关键技术，然后对基于光度法水质监测理论进行分析研究，结合朗伯比尔定律和光电检测原理，推导待测电压与样品浓度的关系，采用最d x-乘法线性回归算法建立模型，并利用此模型对水样进行监测，并设计了基于嵌入式w e b 和C A N 总线的远程水质监测系统。具体内容包括：1 深入分析基于光度法的水质检测原理，分析测量中高浓度时出现偏离因素，提出了基于最小二乘法线性回归的测量模型，并对其数学模型进行了阐述和求解。2 构建基于嵌入式的网络监测软硬件平台，包括：选用$3 c 2 4 1 0 x 作为嵌入式w e b 服务器的C P U 和设计基于A T m e g a l 2 8 的现场水质监测节点。重点

3、对节点的硬件设计进行了详细的阐述，其主要包括：光路系统、光电检测及处理电路、人机接口电路、报警电路、C A N 通信电路等；着重分析了光路系统中的单色L E D 光源和光电传感器的选择等问题，同时对光电检测及信号处理电路进行了详细的设计。3 为实现在线水质监测，在硬件平台基础上，设计系统软件，包括：监测节点软件模块和嵌入式w e b 服务器的实现过程。节点软件模块主要包括：数据采集、数据处理、E E P R O M 存储模块、L C D 显示及按键设置、C A N 通信等模块，其中数据处理部分，采用基于最小二乘法的线性回归模型对其数据进行修正，用来提高测量的精度。4 对嵌入式w e b 服务器

4、软件进行了设计，包括：移植L i n u x 操作系统，编写C A N 驱动程序，移植并配置b o as e r v e r，编写动态网页访问C G I 程序，编译和移植嵌入式数据库S Q L i t e，设计远程客户端整体软件结构，并就主要功能模块进行了划广东工业大学硕士学位论文分，同时就嵌入式数据库S Q L i t e 在水质监测系统中的应用进行了设计，重点编写了C G I 访问S Q L i t e 的主要代码。5 最后通过水质中臭氧、余氯的实验原理分析，选择适合的光电传感器B S 5 2 0以及波长为5 1 0 n m 的单色光源，将他们应用于所设计的在线水质监测系统。实验表明，基于

5、光度法原理的在线水质监测系统能自动地监测多个水质参数，对中高浓度的水质参数监测，在精度和稳定性上有明显的提高，其实验过程和结果基本达到预期的设计要求和目的。随着课题的进一步研究深入和软硬件功能完善，可将该技术应用于当前工业环境污水、自来水厂等在线水质监测系统。关键词：水质监测；网络测控系统；光度法；最小二乘法；嵌入式w e b；UA bs t r a c tA b s t r a c tO n l i n ew a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs y s t e mh a sd e v e l o p e di nt h ed i r e c t

6、i o no fm u l t i-p a r a m e t e ra n dn e t w o r km o n i t o r i n gs y s t e mf r o ms i n g l ep a r a m e t e ra n dp o r t a b l ew a t e rq u a l i t ya n a l y s i si n s t r u m e n t s，w h i c hc a nm o n i t o rm u l t i-p a r a m e t e rt h r o u g hm o d e r nn e t w o r ko fm e a s u

7、 r i n ga n dc o n t r o l l i n g，a n ds h o wt h ea c c u r a t ew a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r si n f o r m a t i o ni nar e m o t ec l i e n t，S Ow h i c hi n d u c e si ti sn e c e s s a r yt os t u d yt h ew a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs y s t e mo fa l l w e a t h e r,c o

8、n t i n u o u s l ya n du n g u a r d e d I nt h i sp a p e r o nt h ep r e m i s et h a tp r e v e n t i n gt h es e c o n d a r yp o l l u t i o no fw a t e r,b a s e do nt h ep r i n c i p l eo fc a r r y i n go u tl o w c a r b o nl i f e，c o m p a d n gw i t ht h ec h e m i c a la n a l y s i s

9、m e t h o d s T h ed e s i g n e ds y s t e mu s e dw a t e rm o n i t o r i n gp r i n c i p l eb a s e do ns p e c t r o p h o t o m e t r y,f i n a l l y,t h es y s t e mi sc a r r i e do u tt h r o u g he m b e d d e dw e bt e c h n o l o g y I nt h i sa r t i c l e，f i r s t l y,t h ek e yt e c

10、 h n o l o g yo ft h em o n i t o r i n gp r o c e s sa n dt h er e s e a r c hs t a t u so ft h ew a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs y s t e mw e r ei n t r o d u c e d；T h e n，t h et h e o r yo fw a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gb a s e do ns p e c t r o p h o t o m e t r yw a sa n a

11、 l y s e da n ds t u d i e d，t h es e l e c t i v i t ya b s o r b i n go fp h o t i ca n dL a m b e r t B e e rl a ww e r ea n a l y s e d，b a s e do nt h i s，t h er e l a t i o nb e t w e e na b s o r b e n c ya n ds a m p l ec o n c e n t r a t i o nw a sd i s c u s s e d，d e r i v a t i o no ft

12、h er e l a t i o nf o rv o l t a g ea n ds a m p l ec o n c e n t r a t i o nb yb u i l d i n gl i n e a rr e g r e s s i o nm o d u l eb a s e do nl e a s ts q u a r em e t h o d，f o rw a t e rm o n i t o r i n gb yu s i n gt h em o d u l e，a n dr e m o t ew a t e rm o n i t o r i n gs y s t e mb a

13、 s e do ne m b e d d e dw e ba n dC A Nw a sd e s i g n e d C o n c r e t ec o n t e n ti sa sf o l l o w s：1 P r i n c i p l eo fw a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gb a s e do ns p e c t r o p h o t o m e t r yw a sa n a l y z e d W h e nh i g hc o n c e n t r a t i o n so fw a t e rw a sd e t

14、 e c t e d，t h ed e p a r t u r ef a c t o rw a sa n a l y z e d，t h el i n e a rr e g r e s s i o nm o d u l ef o rm e a s u r i n gb a s e do nl e a s ts q u a r em e t h o dW a sp r e s e n t e d，a n dt h em a t h e m a t i c sm o d u l ew a sd e s c r i b e da n ds o l v e d 2 B u i l d i n gt h

15、 es o f t w a r ea n dh a r d w a r ep l a t f o r mb a s e do ne m b e d d e df o rn e t w o r km o n i t o r i n g，$3 C 2 410 XW a su s e df o re m b e d d e dw e bs e r v e rC P U，f i e l dw a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gn o d eb a s e do nA T m e g a l2 8w a sd e s i g n e d，t h ed e s

16、i g no fn o d eh a r d w a r ew a sd e s c r i b e di nd e t a i l s，w h i c hm a i n l yi n c l u d e st h el i g h tp a t hs y s t e m，p h o t o e l e c t r i cd e t e c t i o na n dp r o c e s sc i r c u i t，h u m a n-m a c h i n ei n t e r e f a c ec i r c u i t，a l a r m i n gc i r c u i t，C A

17、Nc o m m u n i c a t i o nc i r c u i t，e t c，t h es e l e c t i o no fm o n o c h r o m el e da n dp h o t o e l e c t r i cs e n s o rw a sa n a l y z e de m p h a t i c a l l yi nl i g h tp a t hs y s t e m，m e a n w h i l e，p h o t o e l e c t r i cd e t e c t i o na n ds i g n a lI I I广东工业大学硕士学

18、位论文p r o c e s sc i r c u i tw a sd e s i g n e di nd e t a i l s 3 I no r d e rt or e a l i z eo n l i n ew a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n g，b a s e do nt h eh a r d w a r ep l a t f o r m，t h es y s t e ms o f t w a r ew a sd e s i g n e d，w h i c hm a i n l yi n c l u d e st h es o f t w a

19、 r em o d u l eo fm o n i t o r i n gn o d ea n dt h ei m p l e m e n t a t i o np r o c e d u r eo fe m b e d d e dw e bs e r v e r，t h es o f t w a r em o d u l eo f n o d ew h i c hm a i n l yi n c l u d e sd a t as a m p l i n g，d a t ap r o c e s s i n g，E E P R O Mm e m o r ym o d u l e，L C Dd

20、 i s p l a ym o d u l e，s e t t i n gk e y p r e s s，C A Nc o m m u n i c a t i o nm o d u l e，e t c D a t ap r o c e s s i n gp a r tc o r r e c t e dd a t ab yt h el i n e a rr e g r e s s i o nm o d u l eb a s e do nl e a s ts q u a r em e t h o d，a n df o ri m p r o v i n gm e a s u r e m e n tp

21、 r e c i s i o n 4 E m b e d d e dw e bs e r v e rw a sd e s i g n e d，w h i c hm a i n l yi n c l u d e sp o r t i n gL i n u xo p e r a t i o ns y s t e m，c o m p i l i n ga n dp o r t i n ge m b e d d e dS Q L i t e，t h es o f t w a r es t r u c t u r eo fr e m o t ec l i e n tW a sd e s i g n e

22、d，a n dc o m p a r t m e n t a l i z i n gt h ef u n c t i o nm o d u l e，m e a n w h i l e，e m b e d d e dS Q L i t eu s e di nw a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs y s t e mw a sd e s i g n e d 5 L a s t l y,t h es y s t e ms e l e c t e dp h o t o e l e c t r i cs e n s o rB S 5 2 0a n dm o

23、n o c h r o m el e db a s e do n510 n mw a v e l e n g t ht h r o u g ha n a l y z i n ge x p e r i m e n tp r i n c i p l e，a n dw h i c hi su s e df o ro n-l i n ew a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs y s t e m T h er e s u l ts h o w e dt h a to n l i n ew a t e rq u a l i t ym o n i t o r i

24、 n gs y s t e mb a s e do ns p e c t r o p h o t o m e t r yt h e o r yC a nm o n i t o rm u l t i-p a r a m e t e ro fw a t e r,f o rm o n i t o r i n gt h eh i g hc o n c e n t r a t i o n so fw a t e r,t h ed e s i g n e ds y s t e mi m p r o v e dt h em e a s u r e m e n tp r e c i s i o na n ds

25、 t a b i l i t y,t h ep r o c e s sa n do v e r c o m eo fe x p e r i m e n ta g r e e dt h ee x p e c t e dd e s i g n e dr e q u i r e m e n ta n du s e g o a l W i t hf u r t h e rs t u d yo nr e s e a r c hs u b j e c ta n dp e r f e c t i n gt h es o f t w a r ea n dh a r d w a r ef u n c t i o

26、 n，t h ed e s i g n e ds y s t e mC a nb eu s e df o rw a t e r w o r k s a n di n d u s t r i a lw a s t e w a t e rp o l l u t i o n，e t c K e y w o r d：w a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n g；n e t w o r km e a s u r e m e n ts y s t e m；s p e c t r o p h o t o m e t r y；e m b e d d e dw e b；l

27、e a s ts q u a r em e t h o d；I V第一章绪论1 1 课题研究背景及意义第一章绪论水是生命赖以生存的载体，它孕育了地球上的一切生物。然而，人类的活动却使水遭受了严重的污染。水体污染I l l，是指一定量的污水、废水、各种废弃物等污染物质进入水域，导致水体及其底泥的物理、化学性质和生物群落组成发生不良变化，破坏了水体的功能和水中固有生态系统，从而降低了水体的使用价值。水资源在地球水圈中总量为1 3 7 1 0 9 k m 3，其中海水约占9 7 3，淡水仅占2 7 t 2】m。淡水所占比例，且大部分分布于地球南北极的冰川、冰盖中，可利用的淡水资源只有河流、淡水湖和地

28、下水的一部分，不到总量的1。随着人类环保意识的不断提高，人类对水质(包括地面水和工业废水)的监测日益重视，以及政府水污染治理工作的力度逐年加强，对水环境监测工作的要求越来越高。由于水质信息具有时效性强的特点，特别是水质预警预报要求快速、准确、实时地采集和传递监测信息。常规的水环境监测手段不能满足水资源保护的多方位、高水平管理的要求，不能满足快速准确和实时测报水质信息的需要。因此，水质监测的自动化、网络化发展势在必行。水质的保护与防止污染是一项关系到工农业生产发展和人类身体健康的大事，我国对水污染采取预防为主的方针，最主要的措施是对水质分析项目定期监测严格控制污水和废水的排放标准以免水体被污染。

29、如何有效地监测水的质量从而控制水的污染，如何研制高效、及时、准确地监测水质细微变化的仪器己成为当今科学发展所面临的重要课题。1 2 水质监测指标及监测过程1 2 1 水质监测指标水质指标是衡量水中杂质的标度，能够具体表明水中杂质的种类和数量，常包括物理、化学、微生物学等三项指标 3 1。它可以判断水质的优劣及是否满足用水的l广东工业大学硕士学位论文要求。水质指标的拟定，往往是根据杂质的特性、污染的性质以及测定方法等因素，进行综合考虑的。有些水质指标往往是由某一种物质的含量来表示的，如铅、六价铬、挥发酚等。有些水质指标是根据某一种类杂质的共同特性用间接方式来表示其含量。例如，水中有机物的类型繁多

30、，不可能也无必要对他们逐个进行定性、定量的测定，而是用高锰酸盐指数、化学耗氧量和生化需氧量等水质指标来表示有机物的污染状况。这是考虑到水中有机物有易被氧化的共同特点，当采用不同的氧化途径时，可用氧化剂(或溶解氧)消耗的数量来间接表示水中有机物的含量。还有些水质指标则是用配制的标准溶液作为标度来表示其含量的，如浑浊度、色度等。造成水质污染的因素很多，包括无机物和有机物污染。目前，判断水质受污染程度的监测参数主要是：硝酸根(N O；)、化学需氧量(C O D)、总有机碳(T O C)、生化需氧量(B O D)、P H、氯、浊度、氨氮、臭氧、六价铬等。上述水中有些微量元素是生命活动不可缺少的，如铬是

31、生物体所必需的微量元素之一，但摄入过量则会对人体产生危害，铬的毒性与其存在价态有关，铬(V 1)的毒性比铬(I I I)高1 0 0 倍，而且铬(V I)更易为人体吸收而在体内蓄积。科学研究表明，铬(V I)化合物在人体内具有致癌作用，是水质监测中的重要检测项卧】。随着人们开始关注生活中经常接触的各种水(生活用水、瓶装饮用水、游泳池用水等)的余氯含量，水质中余氯分析日益受到重视。自来水多以氯气消毒，当氯气溶于水中会变成次氯酸或次氯酸根离子，即俗称有效余氯，因次氯酸具有极高的氧化能力，如自来水含有效余氯，它在配水管中停留时可预防细菌(病原菌)的滋生，因此有效余氯在自来水的安全卫生上扮演极重要的角

32、色。用含氯的消毒药剂对自来水进行消毒杀菌，价廉、效果好、操作方便，深受欢迎，全世界通用。但是氯对细菌细胞杀灭效果好，同样，对其他生物体细胞、人体细胞也有严重影响。1 9 7 4 年荷兰R o o k 和美国B e l i e r 首次发现预氯化和氯消毒过的水中存在三卤甲烷(T H M S)、氯仿等消毒副产物(D B P S)，而且具有致癌、致突变作用。8 0 年代中期，人们又发现另一类卤乙酸(H A A S)，致癌风险更大，例如氯仿、二氯乙酸(D C H)和三氯乙酸(T C A)的致癌风险分别是三氯甲烷的5 0 倍和1 0 0 倍。水氯化处理被广泛应用于供水系统的消毒，为保证出厂水在输送过程中

33、不被污染，要求水中保持一定浓度的余氯。生活饮用水卫生标准(G B 5 7 4 9-2 0 0 6)规定，氯气及游离氯制剂(游离氯)，与水接触时间3 0 r a i n，出厂水中限值为4 m g L，出厂水中余量为0 3 m g L，管网末梢水中余量0 0 5 m g L。随着水源污染的进一步2第一章绪论加重，很多水厂为有效净化饮用水，大大地加大饮用水氯化处理强度，提高水中的氯含量，使得水中C B P(氯化处理副产品)的含量相应提高。为进一步保证人们身体健康对各类用水进行余氯监测十分必要【s】。臭氧是一种强氧化性的气体，能把工业废水中的有害成分酚、苯、硫等氧化成无害物质；臭氧还是优良的杀菌剂。可

34、以杀灭饮用水中的大部分病菌。虽然臭氧具有消毒作用，但是臭氧的强氧化性对人体具有危害作用，当室内臭氧质量浓度积累到 0 2 m g m 3 时，将刺激人体肌体黏膜组织，引起支气管和肺部组织发炎甚至水肿等病变；低空臭氧还是光化学污染的二次污染物。在欧洲，经过研究发现t o l。臭氧的危害使森林树木产生萎黄斑点、亮绿色斑点并导致棕色点和叶片坏疽。因此，准确测定臭氧的浓度对于合理使用臭氧、控制排放尾气及环境气体中的臭氧浓度都是极为重要的【。1 2 2 水质监测的过程在线水质自动监测系统是一套对被监测的水体水质参数进行自动分析并将数据信息传输到信息管理中心或者执行机构的设备和软件体系 8 1 1 9 。

35、水质监测的工作过程通常由信息采集系统、信息传输系统、信息管理系统和信息服务系统四部分组成o】。在线水质自动分析仪器是在线水质系统的基础，数据信息的传输是在线水质监测系统的目的。未来的世界是I P 的世界，在线水质监测系统也要与时俱进。一整套基于网络的水质在线分析仪器(或者智能传感器)、数据采集系统和数据传输网络的自动测试系统是正在研究以及不断发展和应用的在线水质监测系统【8 1。1 3 水质监测的发展现状以及关键技术的研究1 3 1 水质监测的流程中所涉及的关键技术针对上述水质监测过程中，本文所涉及的关键技术有以下几点：1 目前水质信息采集节点多采用化学方法进行水质采集，化学分析法其主要缺点是

36、体积大、成本高、监测周期长、不易于实现野外监测，且操作步骤多、过程繁杂，最重要的是会造成二次污染；而光谱分析法是基于L a m b e r t B e e r 定律的吸光光3广东工业大学硕士学位论文度法，此法高效率、分析速度快、检测参数多，无需任何化学药品，从而消除了二次污染，完全符合当今世界提出的低碳生活，所以此方法具有非常高的研究价值以及对当今世界环境问题的研究很有意义 I l l。2 传统水质监测技术采用便携式单参数检测仪，这种实验室水质监测技术已无法在第一时间获取水污染信息，而在线水质监测是快速获取水质信息的最有效手段，且这种实验室人工操作复杂、测量周期长D 2 1。本文在基于光度法原

37、理的基础上，研究一种在线多参数水质监测系统，实现对水质微量成分的快速监测，对提高水质监测水平和减少引进国外在线水质监测仪器的价格具有重要意义。目前，国内外大多数生产厂商都在能保证测量值与标准方法紧密相关的情况下，针对不同应用领域，开发研制了一些新的在线多参数水质监测系统，填补了在线监测应用领域的空白。3 本文在针对国内已存在的水质检测仪对中高浓度检测偏差的基础上，在水质采集环节，在软件上提出误差修正以及滤除干扰等技术，提高水质采集过程中的准确性和灵敏度。4 现许多数据采集传输系统由P L C、P C 机和工控机等组成，在节点与主机之间的通信采用R S 2 3 2、R S 4 8 5 等总线标准

38、，利用这种传统监测方式构成的网络结构，存在通信速率低、专业性强、通信距离短，且工控机价格昂贵、空间大、笨重等缺点。这就需要建设一个稳定的、实时的、轻巧的、覆盖面广的集数据采集、数据通信、数据分析与处理为一体的水质在线监测系统来为监测部门提供技术支持。随着I n t e m e t 和w e b 技术的高速发展，及其在网络测控技术与智能仪器上的应用，基于嵌入式w e b 的远程监测在传统远程监测的基础上又融合w e b 和嵌入式技术，可提供比传统远程监测更为强大的功能，将成为今后远程监测技术发展的主流方向。1 3 2 国内外水质监测的发展现状及趋势进人2 0 世纪9 0 年代后，国内外许多仪器仪

39、表公司推出技术先进、性能优良的水质分析仪器，这些新型仪器多采用单片微计算机技术，许多仪器的单片机都是目前最新型的单片微机芯片，使得所显示的信息量非常大，极大地方便用户的使用。目前，了解到的国外生产水质分析仪器的厂家有美国的Y S I，H A C H，G L I，R o s e m o u n等公司；德国的L o v i b o n d，M E R C K，W T W，D R A G E R，S T F 等公司；法国的P o l y m e r t o n公司；瑞士的Z u l i g 公司；日本的东亚电波公司和衡河公司；意大利的H A N N A 等4第一章绪论公司 1 3 1。在水质快速分析

40、方面，处于领先地位的主要有：美国的H A C H 公司、德国的L o v i b o n dM E R C K 公司以及意大利的H A N N A 公司。5 0 多年前，美国Y S I 推出世界第一台使用C L A R K 极谱法传感器的溶解氧测量系统 1 4 1。今天，Y S I 在使用传感器进行水质分析、环境监测应用领域的领导地位已被广泛认同，其最新推出的Y S l 6 8 2 0 6 9 2 0 6 0 0 X L 等Y S l 6 系列多功能水质监测系统体积小、功能强大，可对溶氧、电导、温度、p H、O R P、浊度、盐度、T D S、硝酸盐、氨氮、氯等1 4 种水质参数进行连续实时监

41、测，并可通过电缆或无线通讯工具如通讯卫星等不间断的向基站发送测量数据，实现湖泊、河流、地壳内部水质参数自动遥感遥测。Y S I 产品适用于自来水、环保、水产养殖、水处理、化工生产等行业，现已在美国河流海洋监测领域广泛使用，。市场占有率高达9 0，成为美国本土安全和环境资源监测的有效利器。哈希公司 1 3 1 在目前世界水质测试领域处于领先地位，其独特的一次性试剂包装技术，配合实验室仪器及测试组件，充分说明哈希公司简化繁琐测量过程的理念。用户只需打开试剂包，将试剂加人水样中，然后直接在哈希公司仪器上读数即可。该公司生产的D R 8 9 0 比色计为8 0 0 系列中最完整和多样的比色计，可测试由

42、铅至锌的多达9 0 种参数。哈希O d y s s e yD R 2 5 0 0 分光光度计是新一代水质分析仪器，专门为工业和市政部门的日常水质监测控制而设计，适用于饮用水、废水、锅炉及冷却水，其新颖的设计包括触摸式屏幕显示，避免反复按常用键的情况；选购相应的电极还可以通过单键切换将O d y s s e y 分光光度计转换成为p H 计。D R E L 2 4 0 0 便携式水质分析实验室包括完全便携式水质分析实验室、基本便携式水质分析实验室和工业分析便携式水质分析实验室三种，提供水分析中必备的分光光度计、试剂和实验配件，分别可测试2 2、1 6 和2 3 种水质参数并能经济、方便地选配试剂

43、，增加测试项目，所有仪器试剂都放于两个便携箱中。水质在线监测仪【1 5 呗0 通过投入水中的探头，可以连续在线的检测出溶液中的浑浊程度和颜色深浅度。据了解，在发达国家和地区【1 6】，现场直读型监测仪器已广为使用。但在我国5 0 0 0 多个监测站和数以万计的企业检测机构中，约有8 5 仍靠传统的监测仪器维持工作。这种常规的监测方法 1 7 1 要经过实地采样、水样预处理、实验室检验分析、完成检验报告、提出处理意见等一系列繁琐复杂的工作环节，测试仪器也以手动、半自动为主。这不仅费工、费时、费材料，还由于样品需要异地搬移，检验时间会滞后等，常会给环保执法等带来不必要的纠纷和麻烦。5广东工业大学硕

44、士学位论丈目前，国际上有代表性的在线水质分析仪有以下几种：1 C L l 7 余(总)氯在线水质分析仪哈希公司所生产的C L l 7 余(总)氯在线水质分析仪，适用于饮用水、废水、工业循环冷却水等加氯消毒过程中的余(总)氯测量，以及能对饮用水管网余(总)氯浓度的监测。其特点：利用内置曲线校正，可以检测余氯或总氯；且能进行自动浊度、自动色度补偿，自动诊断；一套试剂供仪器自动运行3 0 天，分析周期为2 5 分钟；可以和自动加氯泵联机，实现自动加氯，可用于无人值守的监测站。C L l 7 余(总)氯在线水质分析仪对余氯或总氯的测量范围为0 -，5 m g L，准确度为5 或0 0 3 5 m g

45、L，测量精度为5 或O 0 0 5 m g L，最低检测限为0 0 3 5 m g L，样品温度为5-4 0*(2，可以输出4 2 0 m A 的模拟信号，且在0-一5 m g L范围内可以任意设置。2 A m t a x T MC o m p a c t 氨氮在线水质分析仪哈希公司生产的A m t a x T MC o m p a c t 氨氮在线水质分析仪，是用来测量市政污水以及工业废水的氨氮含量。A m t a x T MC o m p a c t 氨氮在线水质分析仪在无人操作的情况下可以连续运转多达3 0 天或以上，同时具备自动校正、自动清洗、自动管道灌注的功能，其独具创新的气相、液相

46、转换技术，使测量不受污水颜色的干扰，且可以检测两路样品。A m t a x T MC o m p a c t 氨氮在线水质分析仪的测量原理：样品、逐出溶液和指示剂分别被送到逐出瓶和比色池中，L E D 光度计进行清零测量，样品和逐出溶液在空气的作用下，充分混合并发生化学反应，产生的氨气被隔膜泵传送到比色池，从而改变指示剂的颜色，经过一段时间，L E D 光度计再次对样品进行测量，并且和反应前的测量结果进行比较，最后计算出氨氮的浓度值。A m t a x T MC o m p a c t 氨氮在线水质分析仪的测量范围为O 2 1 2 0 m g L N H 4-N、2 1 2 0m g L N

47、H 4-N 和2 0-1 2 0 0m g L N H 4 一N，准确度为测量值的2 5 或O 2m g L(标准溶液)，取较大值最低检测限为O 5m g L，测量周期为1 3 分钟一1 2 0 分钟，可选输出0 4 2 0 m A 的模拟信号，最大负载为5 0 0 欧姆，可选择R S 4 8 5、R S 2 3 2、M o d b u s或P r o f i b u s D P 通信，可预设两个报警值(最小值，最大值)的报警输出。3 G 系列连续光谱在线水质分析仪奥地利S c a n 公司所生产的G 系列在线水质分析仪，它是一种专门为地表水，6第一章绪论地下水和市政污水的分析而设计的水质分析

48、仪。其原理上采用紫外可见光的阵列感光器和差分光谱分析软件，可以测量硝氮、C O D、B O D、T O C、D O C、浊度或悬浮浓度；可分析单参数或多(2 4)参数，该仪器出厂时按全球参数标准预标定，通常无须现场标定，与传统的滤光片单波长紫外分析仪相比有了革命性的进步。G 系列连续光谱在线水质分析仪是真正实现在线、无须采样和预处理的在线水质分析仪。它具备实时测量、响应迅速、测量准确、高分辨率、高可靠性等特点，该仪器采用闪烁氙光源，其理论寿命可达5 0 年，探测器测量狭缝(光路)从l m m到3 5 m m 可选，且双光束自动补偿，适用于不同参数和水质，显示控制器可以通过限值、报警继电器和R

49、S 4 8 5 输出4 2 0 m A 模拟信号。目前，国内所生产的水质分析仪主要是便携式水质检测仪，在线水质监测主要是基于化学的方法，以下是国内主要基于光度法的便携式水质分析仪产品n 钔。1 M P T 一2 0 1 系列便携式多参数水质分析仪是由湖南利德投资股份有限公司联合华中科技大学环保技术研究所共同开发的，是一种基于光电比色分析原理的专业水质分析仪器。它是一种便携式多参数水质分析仪，可广泛应用于环保监测机构、科研院所试验室、自来水厂、公共泳池、工矿企业等单位测量水质指标，尤其适用于野外现场对水质进行实时、快速检测。可测量高浓度C O D、低浓度C O D、整磷酸盐和总磷、氨氮、余氯、六

50、价铬、总铬、浊度共八中参数。2 G D Y S 2 0 1 S，它是由长春吉大小天鹅仪器有限公司生产，采用国家标准方法或比色法，其检测速度3 1 0 分钟，使用一次性专用试剂盒，直接显示样品溶液浓度值，它是一种五合一多参数水质分析仪，可测量氨氮、溶解氧、P H 值、盐度、温度。上述国外几种在线水质分析仪器可以分析地表水、地下水、水源水、自来水、市政污水和工业废水等水质，其有配套的软件，可以通过对水质的检测，来辨别是哪类物质造成的污染。同样在线分析仪可以达到实验室分析的精度，都可以通过现场进行水质参数标定。其水质信息传输方式采用的是传统通信方式：R S 2 3 2 和R S 4 8 5，如：A