总剩余氧化物在线实时检测装置及检测方法与流程

本发明涉及氧化物检测领域，尤其是一种总剩余氧化物在线实时检测装置及检测方法。

背景技术：

目前在线测量余氯检测仪主要采用以下两种形式：

(1)传感器法：传感器采用的是离子选择电极，电极一般有两种形式：敞开式电极和膜覆式电极。敞开式电极用铂合金做阴极，铜做反电极(阳极)。由于测量过程中敞开式电极被氧化或覆盖(氧化铜)，所以，必须一刻不停地用粗糙的沙石等物体来摩擦。膜覆式电极用金做阴极，银-氯化银做阳极。电极内充有PH值较为理想而且电导率稳定的电解液，它与被测液体通过一层选择性渗透膜相隔离。测量时，仪表给电极两端施加—稳定的电压，次氯酸渗透进电极内部在电极之间形成极化电流。此方法有诸多的影响因素：①样品的pH值：在pH值小于5或者大于10时，此方法误差极大；②温度：样品的温度对测定结果有一定的影响；③流经电极时的流速：流速快，会降低测定值，流速慢会减低传感器灵敏度；④气泡：气泡会使检测结果偏低。由于受诸多上述因素的影响，在取样条件不稳定的情况下，使用此法误差较大。

(2)DPD法：DPD法是实验室分析余氯时的国际标准方法，当PH值为6.3-6.6时，DPD指示剂与余氯发生反应，溶液会变为红紫色，在特定光谱的照射下，吸光度与余氯的浓度呈线性关系。此方法与进样的PH值、温度、流速等都没有关系，受水样成分和状态影响小，因此检测结果更为准确，在要求比较高的用户中得到广泛应用。该方法也存在一定的缺陷：①药品需要更换，尤其是DPD粉末在高温下容易被氧化；②无法实时读取数据，传感器法反应很快，DPD法由于需要进样、水样稳定、比色度数等过程，检测一次需要3-5分钟的时间；③比色器洁净度要求高，如果有粉末或者残余反应后的有色溶液残留在比色器表面，会造成度数偏低。

本发明能够解决以上DPD方法中存在的上述缺陷，对实际应用具有很大的意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种总剩余氧化物在线实时检测装置及检测方法，其解决了在线使用时的水样不稳、读数不稳、药剂结晶导致管路堵塞等问题。

本发明的技术方案是：一种总剩余氧化物在线实时检测装置，包括托盘，其中，还包括药瓶、进水阀、出水阀、反应室和打药泵,药瓶、进水阀、反应室和打药泵均设置在托盘上，所述检测室镶嵌在反应室内，反应室的底部通过管路与药瓶连接，反应室和打药泵连接，反应室分别与进水阀和出水阀连接，反应室的侧壁上设有检测室试样颜色检测光源Ⅰ和检测室液位检测光源Ⅱ，对应的在反应室的另一侧壁上设有光电接收器，光电接收器和检测室液位检测光源Ⅱ对称设置在反应室的两侧壁上，光电接收器和检测室试样颜色检测光源Ⅰ之间呈一定角度的设置在反应室的两侧壁上，其角度为0-45°；所述反应室内设有透明管，透明管通过接头螺母设置在反应室内，检测室试样颜色检测光源I、检测室液位检测光源II和光电传感器设置在透明管的外侧。

本发明中，所述药瓶的外侧设有液位检测装置，所述液位检测装置的内侧侧壁上由下至上依次间隔设置数个药瓶液位检测光电接收器，对应的在液位检测装置的另一内侧侧壁上由下至上依次检测设置数个药瓶液位检测光源，药瓶液位检测光电接收器与药瓶液位检测光源一一对应。

所述药瓶液位检测光源的波长为450-589nm，药瓶液位检测光电接收器用于接受来自药瓶液位检测光源透过药瓶的光的变化。

所述检测室液位检测光源Ⅱ的波长为450-589nm，优选为500-560nm，色温3000-6000mCd。

所述检测室试样颜色检测光源Ⅰ的波长为610-760nm，优选为650-760nm，色温3000-6000mCd。

当光电接收器和检测室试样颜色检测光源Ⅰ之间的倾斜角度为18°时检测效果最佳。

所述药瓶与反应室连接的管路上设有止回阀。止回阀可以控制药剂不会倒流至药瓶2。

所述反应室与进水阀连接的管路上设有调节阀，用于调节反应室内的进水量，进水阀与打水泵连接。

所述药瓶通过药瓶支架固定在托盘上，进水阀通过进水阀支架固定在托盘上，打药泵通过打药泵固定架固定在托盘上。

还包括控制单元，所述的控制单元分别与打药泵、打水泵、进水阀、调节阀、出水阀、药瓶液位检测光电接收器和光电接收器连接。控制单元可以检测从试剂瓶中汲取药剂的次数，定期控制打药泵汲取药剂加入反应室，计算剩余药剂总量并输出结果；并且通过透明管内液位变化的检测，实现检测室中总剩余氧化物的实时检测，提高了检测结果的准确度和实时性。在控制单元的控制下，透明管内汲取的水量固定，定次数加入水样，保证了检测室内的稳定水流和固定总量，同样减小了检测结果的误差。另外，控制单元实时监控药瓶中药剂的余量，通过蜂鸣器或其他警示装置发出报警以提示使用者增加药剂，实现药剂的余量控制和及时添加。因此，控制电路通过接收各个传感器数据、光电信号等数据并将计算结果反馈至客户端或者其他输出装置，能够检测到透明管内液位的变化以确定液位、控制试剂的注入、实现水中总剩余氧化物含量的实时检测。

所述的控制单元可以为单片机、PLC或者其他能够起到相同作用的电子元器件。

本发明还包括一种总剩余氧化物在线实时检测方法，其中包括以下步骤：

(1)汲取水样：进水阀打开，水样通过进水阀自动进入检测室的透明管内，光电接收器16监控检测室试样液位检测光源Ⅱ发出的检测光通过透明管的变化；

(2)加入试剂：打药泵动作，打药泵自动从药瓶内汲取检测试剂，并将检测试剂加入透明管内的检测水样中，添加的药剂量由系统程序设定控制；

(3)结果检测：加入检测试剂后，检测试剂与检测水样发生反应，反应过程中检测水样的颜色发生变化，检测室试样颜色检测光源Ⅰ发出的检测光也随之发生变化，光电接收器监控检测室试样颜色检测光源Ⅰ发出的检测光变化，从而得到水样的总剩余氧化物含量值，取得测量结果后，出水阀打开将反应后的水样排出；

(4)管路清洗与疏通：打药泵定期工作，定期从药瓶中汲取药剂进入反应室，出水阀打开，将试剂从出水管中排出，从而对反应室及出水阀系统进行清洗，防止药剂结晶堵塞管路。

当总剩余氧化物在线实时检测装置包括控制单元时，控制单元控制打水泵动作，将进水阀打开，打水泵自动汲取水样，汲取的水样通过进水阀自动进入透明管内，同时控制单元对调节阀自动调节，实现了水样的流量可控，根据打水泵的打水次数和调节阀内水样的流量控制，控制单元自动算出流入检测室内的水量，从而控制泵入的水样的量，并自动排出或补足水样直至额定值，光电接收器监控检测室试样液位检测光源Ⅱ发出的检测光通过透明管的变化，控制单元通过光电接收器的反馈信号确定注入水样的量；在控制单元的控制下，打药泵动作，打药泵自动从药瓶内汲取检测试剂，并将检测试剂加入透明管内的检测水样中；光电接收器监控检测室试样颜色检测光源Ⅰ发出的检测光变化，并将反馈信号传送至控制单元，从而得到水样的总剩余氧化物含量值；在控制单元的控制下，打药泵定期工作，从而定期从药瓶中汲取药剂进入反应室，并自动控制出水阀的打开，将试剂从出水管中排出，从而对反应室及出水阀系统进行自动清洗。

在上述结果检测和管路清洗过程中，控制系统会对药瓶内的液位自动监测，其检测方法包括以下步骤：

(1)药瓶液位检测光源分别发出特定波长的检测光线，其波长为450-589nm，液位发生变化时，药瓶检测光源发出的信号会发生变化；

(2)与各药瓶液位检测光源分别对应的药瓶液位检测光电接收器接收其信号变化，并将反馈信号传送至控制单元；

(3)当液位降低到药瓶最下方的药瓶液位检测光电接收器发出信号的时候，系统判断液位过低，发出声光报警以提示操作者添加药剂。

在上述结果和管路清洗过程中，控制系统会对药瓶内的液位自动监测，其检测方法包括以下步骤：操作者将药剂装入药瓶中，然后通过操作面板向控制单元输入当前药瓶的药剂容量，启动设备进入全自动工作状态，控制单元开始计算当前药剂容量能够使用的次数，当设备汲取药剂的次数达到控制单元计算的最大值的时候，系统会发出声光报警，以提示操作者添加药剂；添加药剂后，重复上述步骤。

本发明的有益效果是：

(1)能够实时检测到检测室内液位的变化以确定液位，控制试剂的注入，通过检测室内液位变化的检测，实现水中总剩余氧化物含量的实时监测，提高了检测结果的准确度和实时性；

(2)可以UI是监控药剂瓶中药剂的余量，实现药剂的余量控制和及时添加；

(3)汲取的水量固定，定次数加入水样，保证了检测室内的稳定水流和固定总量，减小了检测结果的误差。

附图说明

图1是本发明中检测室的结构示意图；

图2是本发明检测装置的结构示意图；

图3是本发明中药瓶液位监测装置的结构示意图。

图中：1托盘；2药瓶；201药瓶液位检测光电接收器Ⅰ；202药瓶液位检测光电接收器Ⅱ；203药瓶液位检测光电接收器N；204液位检测装置；206药瓶液位检测光源N；207药瓶液位检测光源Ⅱ；208药瓶液位检测光源Ⅰ；3药瓶支架；4进水阀支架；5进水阀；6调节阀；7出水阀；8反应室支架；9打药泵固定架；10打药泵；11检测室试样颜色检测光源Ⅰ；12检测室液位检测光源Ⅱ；13透明管；14止回阀；15反应室；16光电接收器；17接头螺母。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，所述总剩余氧化物在线实时检测装置包括托盘1、药瓶2、进水阀5、反应室15和打药泵10,药瓶2、进水阀5、反应室15和打药泵10均设置在托盘1上，其中药瓶2通过药瓶支架3固定在托盘1上，进水阀5通过进水阀支架4固定在托盘1上，打药泵10通过打药泵固定架9固定在托盘1上。

如图2所示，所述检测室镶嵌在反应室15内，反应室15的底部通过管路与药瓶2连接，同时反应室15和打药泵10连接，在药瓶2与反应室15连接的管路上设有止回阀14，止回阀14可以控制药剂不会倒流至药瓶2。反应室15分别通过管路与进水阀5和出水阀7连接，反应室15与进水阀5连接的管路上设有调节阀6，用于调节反应室15内的进水量，进水阀5与打水泵连接。同时，反应室15的侧壁上设有检测室试样颜色检测光源Ⅰ11和检测室液位检测光源Ⅱ12，对应的在反应室15的另一侧壁上设有光电接收器Ⅰ16。其中检测室液位检测光源Ⅱ12用于检测反应室内的液位高度，光源的波长范围450-589nm，优选为500-560nm，色温3000-6000mCd，光电接收器Ⅰ16和检测室液位检测光源Ⅱ12对称设置在反应室15的两侧壁上。检测室试样颜色检测光源Ⅰ11用于检测反应室内试样颜色的变化，光源的波长范围610-760nm，优选为650-760nm，色温3000-6000mCd。光电接收器16和检测室试样颜色检测光源Ⅰ11之间呈一定角度的设置在反应室15的两侧壁上，其角度为0-45°，当光电接收器16和检测室试样颜色检测光源Ⅰ11之间的倾斜角度为18°时检测效果最佳。所述反应室15内设有透明管13，透明管13内的空间为检测室，透明管13通过接头螺母7设置在反应室15内，检测室试样颜色检测光源I 11、检测室液位检测光源II 12和光电传感器16设置在透明管13的外侧。检测室试样颜色检测光源I 11与检测室液位检测光源II 12发射的光线通过透明管13被光电接收器16接收。随着透明管13中液位的提高，其光线强度以及入射角度会发生变化，由此光电接收器接收到变化后的光线确定液位，然后随着检测试剂的注入，透明管内的液体颜色会发生变化，导致通过的光线强度发生变化，通过检测光线强度的变化确定液体的TRO含量。

如图3所示，所述药瓶2的外侧设有液位检测装置204，所述液位检测装置204的内侧侧壁上由下至上依次间隔设置多个药瓶液位检测光电接收器，分别是药瓶液位检测光电接收器Ⅰ201、药瓶液位检测光电接收器Ⅱ202和药瓶液位检测光电接收器N203，对应的在液位，检测装置204的另一内侧侧壁上由下至上依次检测设置多个药瓶液位检测光源，分别是药瓶液位检测光源Ⅰ208、药瓶液位检测光源Ⅱ207和药瓶液位检测光源N206，其中药瓶液位检测光源Ⅰ208与药瓶液位检测光电接收器Ⅰ201相对应，药瓶液位检测光源Ⅱ207与药瓶液位检测光电接收器Ⅱ202相对应，药瓶液位检测光源N206与药瓶液位检测光电接收器N203相对应，药瓶液位检测光源Ⅰ208、药瓶液位检测光源Ⅱ207和药瓶液位检测光源N206的波长为450-589nm。药瓶液位检测光电接收器可以接受来自药瓶液位检测光源透过药瓶2的光的变化。

本发明还包括控制单元，所述的控制单元分别与打药泵10、打水泵、进水阀5、调节阀6、出水阀7、药瓶液位检测光电接收器和光电接收器16连接，控制单元可以检测从试剂瓶中汲取药剂的次数，定期控制打药泵10汲取药剂加入反应室15，计算剩余药剂总量并输出结果；并且通过透明管内液位变化的检测，实现检测室中总剩余氧化物的实时检测，提高了检测结果的准确度和实时性。在控制单元的控制下，透明管内汲取的水量固定，定次数加入水样，保证了透明管内的稳定水流和固定总量，同样减小了检测结果的误差。另外，控制单元实时监控药瓶2中药剂的余量，通过蜂鸣器或其他警示装置发出报警以提示使用者增加药剂，实现药剂的余量控制和及时添加。因此，控制电路通过接收各个传感器数据、光电信号等数据并将计算结果反馈至客户端或者其他输出装置，能够检测到透明管内液位的变化以确定液位、控制试剂的注入、实现水中总剩余氧化物含量的实时检测。所述的控制单元可以为单片机、PLC或者其他能够起到相同作用的电子元器件。

本发明还包括一种总剩余氧化物在线实时检测方法，该方法包括以下步骤：

第一步，汲取水样：在控制单元的控制下，打水泵动作，进水阀5打开，打水泵自动汲取水样，汲取的水样通过进水阀5自动进入检测室的透明管内，同时控制单元对调节阀6自动调节，实现了水样的流量可控，根据打水泵的打水次数和调节阀6内水样的流量控制，控制单元可以自动算出流入透明管内的水量，从而控制泵入的水样的量，并自动排出或补足水样直至额定值，另外也保证了透明管内的稳定水流和固定总量。与此同时，光电接收器16监控检测室试样液位检测光源Ⅱ12发出的检测光通过透明管的变化，控制单元通过光电接收器16的反馈信号确定注入水样的量。

第二步，加入试剂：在控制单元的控制下，打药泵10动作，打药泵10在程序的控制下自动从药瓶2内汲取定量的检测试剂，试剂的量由程序控制，并将检测试剂加入透明管内的检测水样中。

第三步，结果检测：加入检测试剂后，检测试剂与检测水样发生反应，反应过程中检测水样的颜色发生变化，检测室试样颜色检测光源Ⅰ11发出的检测光也随之发生变化，光电接收器16监控检测室试样颜色检测光源Ⅰ11发出的检测光变化，并将反馈信号传送至控制单元，从而得到水样的总剩余氧化物含量值。取得测量结果后，出水阀7打开将反应后的水样排出。

第四步，管路清洗与疏通：在控制单元的控制下，打药泵10定期工作，从而定期从药瓶中汲取药剂进入反应室15，然后自动控制出水阀7的打开，将试剂从出水管中排出，从而对反应室及出水阀系统进行清洗，防止药剂结晶堵塞管路。由于凝结结晶导致管路堵塞的药品为药剂的主要成分，而该药剂又溶于水，所以系统可以通过汲取试剂对整个系统进行清洗，从而保持管路畅通。

在上述检测过程和管路清洗过程中，控制系统会对药瓶2内的液位自动自动监控，在液位低于阙值时，会发出声光警报提醒操作者添加试剂。药瓶液位监测方法可以采用如下两种方法，其中一种监测方法是：

药瓶液位检测光源Ⅰ208、药瓶液位检测光源Ⅱ207和药瓶液位检测光源N206对药瓶2发出特定波长的检测光线，其波长为450-589nm，药瓶液位检测光电接收器Ⅰ201、药瓶液位检测光电接收器Ⅱ202和药瓶液位检测光电接收器N203分别为药瓶液位检测光源Ⅰ208、药瓶液位检测光源Ⅱ207和药瓶液位检测光源N206对应的光电接收器。随着检测系统工作过程中药剂的汲取使用，药剂瓶的液位将逐渐下降，当液位下降到一定程度后，则会引起药瓶液位检测光电接收器Ⅰ201、药瓶液位检测光电接收器Ⅱ202和药瓶液位检测光电接收器N203分别发出信号变化，当液位降低到药瓶液位检测光电接收器Ⅰ201发出信号的时候，则系统判断液位过低，发出声光报警以提示操作者添加药剂。

第二种检测方法是：操作者将药剂装入药瓶中，然后通过操作面板向控制单元输入当前药瓶的药剂容量，启动设备进入全自动工作状态，控制单元开始计算当前药剂容量能够使用的次数，当设备汲取药剂的次数达到控制单元计算的最大值的时候，系统会发出声光报警，以提示操作者添加药剂。添加药剂后，操作者再次添加药剂并在操作面板上输入药剂量，启动设备进入全自动工作状态，控制单元会重复上述步骤，以达到无需操作者时刻值守之目的。