[发明专利]一种基于CAN总线的水质监测仪器

说明书

技术领域

本发明涉及水质监测技术领域，特别是一种基于CAN总线的水质监测仪器。

背景技术

我国自改革开放以来，经济高速、稳步、持续增长，取得了举世瞩目的成就。与之相伴，环境保护的压力也逐年加大，污染总体仍处于一个较高的水平。以水环境为例，目前，中国的水资源面临着严重污染的威胁，工业废水和城乡生活污水向江河湖海以及土壤中大量排放，使得地面水和地下水水质日趋恶化，更加剧了水资源的紧张状况，严重的制约了经济的发展，危害了人类的健康。因此，目前对环境在线监测仪器和设备也提出了一系列新的要求，这些要求主要表现为:

1.对仪器精度和功能的要求越来越高，在保证在线仪器稳定运行的前提下，要求不断降低成本和小型化，以满足有关部门大量布设的需要。

2.用户对环境在线监测仪器在数据处理、显示及通讯传输上也有了新要求：不仅要求具有强大的数据存储和处理能力，更要满足“远程反控”、“远程维护”和“一点多传”等各种网络通信和数据传输的要求，同时，还必须具有更为美观、友好的用户操作界面。

3.市场对水质监测仪器的需求越来越趋向于定制化和柔性化：中国水质的多样性（泥沙、盐碱、藻类）决定了水质监测仪器原理的多样性，针对不同的水质特点和监测指标，需要采用针对性的预处理和分析检测方法。例如，在对水质COD的检测中，对于藻类生物或泥沙含量大的水样，采用滴定法可靠性好；对于较清洁的水样，采用光度法检测精度较高；对于COD值低于10的清洁地表水，应采用COD_Mn（高锰酸盐指数）检测方法；当用户要求实时监测，且对准确性要求不高时，则可以采用基于UV法的在线分析仪器。

传统的环境在线监测仪器通常采用非模块化的系统构架设计，即一台设备通常只有一个控制单元，该单元负责直接控制所有子模块的流程操作，以及随后的数据处理、显示和传输。

这种集成式的仪器架构使得控制单元既要进行仪器的信号采集和流程控制，又要负责数据处理、显示和传输等诸多功能，因此，仪器的软件、硬件开发成本高，且不易实现复杂的操作和功能。

另一方面，由于客户不断变化的需求使得市场对环境在线监测仪器的需求越来越趋向于定制化、柔性化，企业必须开发一套齐全的产品系列来满足客户不断变化的差异性需求。同时，由于环境在线监测仪器本身批量一般较小，无法通过规模量产来分摊过高的研发费用，因此传统的仪器架构已经不能满足这种定制化、柔性化的要求。

如美国哈希的CODmax铬法在线监测仪，该仪器网络采用标准的MODBUS协议的RTU工作模式，而且需要加一个网卡与现场总线进行衔接、通讯和控制，增加了通讯传输结构的复杂程度和成本；该分析仪与现场总线的连接是通过RS485接口完成，采用RS485四线制运行模式，实现了双向通讯和远程控制，提高了数据传输的速度，但是增加了通讯电缆的成本，并且不能兼容多种通讯协议，不能满足“一点多传”的各种网络通信和数据传输的要求。

目前，市场迫切需要一种既具有高性能，高扩展性，又能够通过批量化、标准化和通用化来降低产品成本、提高产品质量、并对客户需求迅速做出响应的新的环境在线检测仪器构架体系。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种基于CAN总线的水质监测仪器。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种基于CAN总线的水质监测仪器，其特征在于：由主控模块和若干子模块组成；所述主控模块与子模块通过CAN总线通信连接；

所述主控模块，用于控制各个子模块进行工作；

所述子模块，用于实现对水样的监测功能；

所述主控模块与子模块之间的通信通过任务指令、状态指令、特征参数设置和查询指令三类指令完成；

所述任务指令，用于由主控模块向子模块下达任务控制指令，以控制子模块完成相应工作；

所述状态指令，用于获取子模块当前状态信息；

所述特征参数设置和查询指令，用于设置或查询子模块的特征参数。

所述若干子模块包括：采样留样模块、进样计量模块、消解控制模块和/或标定测量模块；

所述采样留样模块，用于采集水源，并保存水样；

所述进样计量模块，用于定量量取水样；

所述消解控制模块，用于对水样进行消解处理；

所述标定测量模块，用于对水样进行指标性测试。

所述任务指令包括有返回数据任务指令；所述有返回数据任务指令通信过程包括：

主控模块向子模块发送任务控制指令；