[发明专利]一种环境分析仪器

说明书

技术领域

本发明涉及环境分析仪器，特别涉及一种可同时检测一种或数种待分析指标的环境分析仪器的设计。

背景技术

环境分析仪器的工作流程一般可由预处理、进液计量、反应控制、分析测定、数据处理、显示和通讯这几类子功能流程按一定的顺序和跳转规则组合而成。目前，检测一种分析指标的环境分析仪器通常采用以一个微处理器或微控制器为核心的控制系统。例如：中国专利申请公布号CN101900703A所公布的总砷在线分析仪，其控制系统核心即为单一的处理器主板(图1所示的部件9：CPU)。

随着客户对分析仪器功能模块化、模块智能化、界面美观化和系统网络化要求的不断提高，采用以一个微处理器或微控制器为核心控制系统的弊端就逐渐突显出来，其主要表现有下面几点：

一是流程的可靠性与界面美观及系统网络化在单一控制系统上的矛盾：环境分析仪器的控制流程一般都比较复杂，涉及对阀组、泵组、检测器等各种执行器和传感器的控制，为保证流程控制的稳定可靠，业界目前都采用以PLC、单片机等工业级的嵌入式微控制器为基础的控制系统，但是，这类控制系统在界面输出和系统网络化方面有先天的弱势，要实现满足客户需求的彩色大屏、美观快捷的交互界面和多标准的通讯接口，其开发成本非常大或者在技术上不可行。另一方面，在界面和通讯功能上具有优势的基于通用个人电脑、工控机处理器或嵌入式微处理器的控制系统，在对众多执行器和传感器的稳定控制上却显得力不从心。

其二，在这种单处理器控制系统的构架下，如果环境分析仪器的某个局部出现故障，则需要对整个控制系统进行诊断或维护更换，同时，当需要对仪器进行局部的改进或器件更换时，整个系统的硬件和软件都需要调整，系统的扩展性差。

其三，由于各种环境分析仪器的检测原理各不相同，其功能模块和分析流程也有所差异，所以在这种单处理器控制系统构架上开发的仪器，其各自的控制系统在硬件和软件上互相间通用性都不高，对于新需要开发的环境分析仪器，已有成熟技术的复用性差，新仪器的研发成本偏高。

另外，如果需要同时检测一种以上的待分析指标，采用以单个微处理器或微控制器为核心控制系统的系统构架在软硬件的设计和维护上难度非常大。因此，对于需同时检测一种以上的待分析指标的应用需求，现有技术的解决方案通常是将能检测各分析指标的数个分析仪器作为下位机变送器对待，采用现场总线技术将各个分析仪器作为独立子系统集成在一起形成一个分析仪器系统。在这种系统构架中，各分析仪器的分析流程由外部写入，并在运行中由该分析仪器子系统内部的控制器自主控制，上位机只负责下达检测指令并在一定时间后获得子系统返回的分析结果值。目前，这种控制系统被广泛地应用于多指标的环境或污染源在线监测仪器的集成设计中。采用这种系统构架在环境分析仪器应用领域仍存在两点不足：

一是对作为下位机的各分析仪器子系统控制系统的硬件要求仍然较高，必须在软件和硬件上为各分析仪器子系统设计用户界面和输入输出的交互接口，这无疑将增大各分析仪器子系统的开发和生产成本。

其二，基于简单集成技术的控制系统软件构架只能提供某些有限的诸如开始测量、开始标定、仪器返回数据等上层反控指令接口，而目前的水质在线监测通常要求用户能够通过有线或无线网络远程反控到每一个分析仪器子系统下的每一个器件或底层操作，现有的控制系统无法满足器件级底层操作的反控需求。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种可同时并行运行一种或数种不同待分析指标检测流程、开发及维护成本降低、扩展性提高的环境分析仪器设计。