[发明专利]一种新型的水质在线监控设备

说明书

本发明公开了一种新型的水质在线监控设备，包括主控制器、供电模块、RS‑485通信模块、PH信号采集模块、电导率信号采集模块及ORP和温度信号采集模块。主控制器负责采集水质的PH、ORP、电导率、温度的数字信号，负责测量电导率时激励外部阻抗的频率发生器的控制，负责与上位机进行数据和命令的交互与解析；PH信号采集模块、ORP和温度信号采集模块、电导率信号采集模块输出各参数对应的数字信号；RS‑485通信模块实现设备的通讯。将几种监控参数一体化，解决了PH、ORP、电导率之间的相互干扰问题；各个模块独立存在，数据之间隔离通讯，避免了外界环境的干扰，确保了各项数据的采集精度和设备的稳定性。

技术领域

本发明属于水质在线监控设备，具体地说是一种实现对水质中的PH、ORP、电导率、温度进行在线实时监控的设备，

背景技术

随着经济的发展，水质污染的问题越发严重，各行各业都会面临水质相关问题，例如工业水系统在使用过程中会面临结垢、微生物和沉积等问题，造成水资源的极大浪费、设备损坏，最终导致水系统不能正常运行。为了对水质问题进行更好的监控，国家出台了多项政策，积极推动相关水质监控的实施。

PH、ORP、电导率、温度是水质领域常用的几种参数，广泛应用于工业、农业、食品、医疗、环保等领域。PH为溶液的酸碱度的指标，PH值对溶液的物理化学及生成物有很大的影响，PH已经成为水质领域不可缺少的忠言参数；ORP氧化还原电位就是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化还原性。这一指标虽然不能作为某种氧化物质与还原物质浓度的指标，但有助于了解水体的电化学特征，分析水体的性质；电导率是一个基本的电解质溶液的电化学参数，通过电导率来测量含水量、水质纯净度等。温度顾名思义是水质的温度。

目前，监测设备PH、ORP、电导率一体化后，存在数据之间的相互干扰问题，影响了各项数据的采集精度和设备的稳定性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种新型的水质在线监控设备，包括主控制器、供电模块、RS-485通信模块、PH信号采集模块、电导率信号采集模块及ORP和温度信号采集模块；上述所有器件和模块的结构及相互之间的连接关系如下：

所述主控制器用于采集经过模数转换后的水质的PH、ORP、电导率、温度的数字信号，负责测量电导率时激励外部阻抗的频率发生器的控制，负责与上位机进行数据和命令的交互与解析；所述RS-485通信模块采用RS-485标准接口的串口通信，用于与上位机进行数据和命令的交互，从而将采集数据传输到接收端；

所述PH信号采集模块包括PH电极探头和PH信号采集电路；所述PH信号采集电路包括放大电路A、基准电压电路A、电压抬升电路A、一阶低通滤波电路A、模数转换采样电路A、信号隔离电路A、电源隔离电路A和线性稳压电路A；所述PH电极探头输出电压信号，经过放大电路A将信号放大，放大电路A的输出信号和基准电压电路A输出的基准电压，经过电压抬升电路A将负电压转换成正电压，再依次经过一阶低通滤波电路A和模数转换采样电路A进行滤波和模数转换采样电路，从而输出与PH对应的数字信号；

所述ORP和温度信号采集模块包括ORP电极探头、温度传感器和ORP和温度信号采集电路；所述ORP和温度信号采集电路包括放大电路B、基准电压电路B、电压抬升电路B、一阶低通滤波电路B、模数转换采样电路B、信号隔离电路B、电源隔离电路B、线性稳压电路B和分压电路；所述ORP电极探头输出电压信号，经过放大电路B将信号放大，放大电路B的输出信号和基准电压电路B输出的基准电压，所述电压抬升电路B将负电压转换成正电压，再依次经过一阶低通滤波电路B和模数转换采样电路B进行滤波和模数转换后输出与ORP对应的数字信号；所述温度传感器为热敏电阻，所述热敏电阻与一个普通薄膜电阻进行串联组成分压电路，该分压电路采用5V供电；所述模数转换采样电路B采集所述热敏电阻的分压电压值，通过电压值计算出所述热敏电阻对应的电阻阻值，通过温度阻值对照表，换算出对应的温度；