CN105203730A

CN105203730A - 水质安全生物跟踪监测设备

Info

Publication number: CN105203730A
Application number: CN201510775831.0A
Authority: CN
Inventors: 林映津; 刘毅勐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-14
Filing date: 2015-11-14
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明涉及一种水质安全生物跟踪监测设备，包括壳体，所述的壳体正表面上方设有液晶触摸屏，所述的液晶触摸屏下方温度显示屏，所述的温度显示屏的下方内部设有加料箱；加料箱的底部设营养液加料口，顶部设营养箱液位指示器；加料箱下方设生物饲养室；生物饲养室内设温度传感器、传感器、带有动态图像分析软件的网络监视器和灯管，在各加料箱和各生物饲养室之间后面设管路及控制单元A或管路及控制单元B，壳体正表面下方设温度调节器；网络监视器和传感器通过网络线与中央控制信息处理单元。本发明可实时监控饮用水水体安全，实现水质安全的生物在线跟踪监测，并能在较短时间内达到分析水体的安全性。

Description

水质安全生物跟踪监测设备

技术领域

本发明涉及水质安全生物预警领域，特别涉及水质安全生物跟踪监测设备。

背景技术

水是生命之源，与每个人每一天的生活息息相关，因此水质安全是首要问题。我国水质标准越来越严格，对于水源地的保护也越来越关注；特别对于饮用水，由卫生部、国家标准化委员会发布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中大幅度增加了有机污染物、微生物消毒副产物指标。生物的生命活动都依赖于环境，而环境是由许许多多的因子组成的，对于每一种环境因子，生物都有一个能够生存的范围。每种生物都有其自身的生态幅，即生物能够生存的环境变化幅度。当生物处于显著偏离其适应需求的环境条件时，则会引起生物生命活动的不良变化，这种变化起初可能是暂时性的，但生物的生命活动将随着胁迫时间的延长而弱化，当胁迫超过生物自身调节能力的极限时，则可能导致生物不可逆的损伤甚至死亡。

为确保供水水质安全，可利用模式生物对内外环境变化的某些反应特性来检测、监控水体原水及自来水水质安全。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够清楚、高效，实时监控饮用水水体是否存在毒性以及是否富营养化的水质安全生物跟踪监测设备，以实现水质安全的生物在线跟踪监测，并能在较短时间内达到分析水体安全性的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种水质安全生物跟踪监测设备，包括壳体，所述的壳体正表面上方设有液晶触摸屏，所述的液晶触摸屏下方依次设有一个及一个以上的温度显示屏，所述的温度显示屏的下方内部依次设有第一加料箱和第二加料箱；所述的第一加料箱和第二加料箱的底部设有一个及一个以上的营养液加料口，顶部设有一个及一个以上的液位指示器；所述的第一加料箱和第二加料箱下方依次设有第一生物饲养室、第二生物饲养室、第三生物饲养室；所述的第一生物饲养室、第二生物饲养室、第三生物饲养室内分别设有温度传感器、传感器、网络监视器和灯管，在各加料箱和各生物饲养室之间后面设有管路及控制单元A或管路及控制单元B，所述的壳体正表面下方设有温度调节器；所述的网络监视器和传感器通过网络线与中央控制信息处理单元相连；所述的管路及控制单元A中的中央控制信息处理单元的一边端口通过电线分别与液晶触摸屏、第一蠕动泵、第二蠕动泵、温度调节器相连；另一边端口通过电线分别与第一生物饲养室内的灯管、各生物饲养室内的温度传感器、传感器、第一电动排污阀、第二电动排污阀和第二流入控制阀、第三电动排污阀相连；所述的温度调节器分别通过第一进水管、第二进水管、第三进水管与第一生物饲养室、第二生物饲养室、第三生物饲养室相连；所述的第一生物饲养室、第二生物饲养室、第三生物饲养室内设有第一出水管A、第二出水管A、第三出水管A；所述的第一出水管、第二出水管、第三出水管与总出水管相连；所述的总出水管的出水口与出水光催化处理单元相连；所述的第一进水管、第二进水管、第三进水管上分别设有第一进水阀、第二进水阀、第三进水阀；所述的第一生物饲养室、第二生物饲养室、第三生物饲养室的底部与电动分支排污管的一端相连，电动分支排污管的另一端与总排污管相连；手动分支排污管的一端与电动分支排污管相连，另一端与总排污管相连，所述的手动分支排污管上分别设有第一手动排污阀、第二手动排污阀、第三手动排污阀；所述的总排污管上设有总排污阀；所述的温度调节器通过进水管与第一生物饲养室相连；所述的第一生物饲养室、第二生物饲养室、第三生物饲养室内设有第一出水管B、第二出水管B、第三出水管B；所述的第一出水管B、第二出水管B、第三出水管B与总出水管相连；所述的总出水管的出水口与出水光催化处理单元相连；所述的第一生物饲养室、第二生物饲养室、第三生物饲养室的数量为一个及一个以上，它们通过连通管相连或不相连，每个生物饲养室的前端使用玻璃或亚力克透明材料；所述的第一生物饲养室、第二生物饲养室、第三生物饲养室组成的多通道流通生物测试室的通道入流及出流处使用特殊的网状结构密封，以保证水生生物不会因液体循环流出通道；所述的传感器为溶解氧传感器、pH传感器、ORP传感器、浊度传感器、氨氮传感器或生物电磁信号传感器、生物声波信号传感器中的一种或一种以上。

由于采用了上述技术方案，本发明的优点是：采用坚固耐用的材料制成且外形美观；体积小巧，运输方便，安装灵活，适用范围广；本发明全自动运行时无需专人操作，并可实现远程在线跟踪监测；本发明可快速检测系统不可预知的危险，采用生物监测能够反映出污染物在自然条件下对生物的综合影响，对水环境的评价更客观、全面。

附图说明

图1本发明水质安全生物跟踪监测设备的一个具体实施方式的主视结构图。

图2是图1中的管路及控制单元A（100）的结构连接图。

图3是本发明水质安全生物跟踪监测设备的另一个具体实施方式的主视结构图。

图4是图3中的管路及控制单元B（200）的结构连接图。

其中：1、液晶触摸屏；2、温度显示屏；3、营养液加料口；4、营养箱液位指示器；5、第一生物饲养室；6、第二生物饲养室；7、连通管；8、第三生物饲养室；17、第三进水管；18、第二进水管；19、第一进水管；23、网络视频监视器；24、灯管；25、传感器；26、壳体；28、温度调节器；29、温度传感器；31、中央控制信息处理单元；32、第一电动排污阀；33、第一手动排污阀；34、第二电动排污阀；35、第二手动排污阀；36、第二流入控制阀；37、第三电动排污阀；38、第三手动排污阀；39、总排污阀；40、第三进水阀；41、第二进水阀；42、第一进水阀；44、第一加料箱；45、第二加料箱；46、第一蠕动泵；47、第二蠕动泵；48、手动分支排污管；49、电动分支排污管；50、总排污管；51、出水管；52、第一出水管A；53、第二出水管A；54、第三出水管A；55、进水管；56、进水阀；57、第一出水管B；58、第二出水管B；59、第三出水管B；60、出水光催化处理单元；100、管路及控制单元A；200、管路及控制单元B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明，但不是对本发明的限制。

实施例1

如图1、2所示，本发明的水质安全生物跟踪监测设备，包括壳体26，其特征是所述的壳体26正表面上方设有液晶触摸屏1，所述的液晶触摸屏1下方依次设有一个及一个以上的温度显示屏2，所述的温度显示屏2的下方内部依次设有第一加料箱44和第二加料箱45；所述的第一加料箱44和第二加料箱45的底部设有一个及一个以上的营养液加料口3，顶部设有一个及一个以上的液位指示器4；所述的第一加料箱44和第二加料箱45下方依次设有第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8；所述的第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8内分别设有温度传感器29、传感器25、网络监视器23和灯管24，在各加料箱和各生物饲养室之间后面设有管路及控制单元A100或管路及控制单元B200，所述的壳体26正表面下方设有温度调节器28；所述的带有动态图像分析软件的网络监视器23和数据探头单元25通过网络线与中央控制信息处理单元31相连。

所述的管路及控制单元A100中的中央控制信息处理单元31的一边端口通过电线分别与液晶触摸屏1、第一蠕动泵46、第二蠕动泵47、温度调节器28相连；另一边端口通过电线分别与第一生物饲养室5内的灯管24、各生物饲养室内的温度传感器29、数据探头单元25、第一电动排污阀32、第二电动排污阀34和第二流入控制阀36、第三电动排污阀37相连。

所述的温度调节器28分别通过第一进水管19、第二进水管18、第三进水管17与第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8相连；所述的第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8内设有第一出水管A52、第二出水管A53、第三出水管A54；所述的第一出水管52、第二出水管53、第三出水管54与总出水管51相连；所述的总出水管51的出水口与出水光催化处理单元60相连。

所述的第一进水管19、第二进水管18、第三进水管17上分别设有第一进水阀42、第二进水阀41、第三进水阀40。

所述的第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8的底部与电动分支排污管49的一端相连，电动分支排污管49的另一端与总排污管50相连。

所述的手动分支排污管48的一端与电动分支排污管49相连，另一端与总排污管50相连，所述的手动分支排污管48上分别设有第一手动排污阀33、第二手动排污阀35、第三手动排污阀38。

所述的总排污管50上设有总排污阀39。

所述的温度调节器28通过进水管55与第一生物饲养室5相连；所述的第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8内设有第一出水管B57、第二出水管B58、第三出水管B59；所述的第一出水管B57、第二出水管B58、第三出水管59B与总出水管51相连；所述的总出水管51的出水口与出水光催化处理单元60相连。

所述的第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8的数量为一个及一个以上，它们通过连通管7相连或不相连，每个生物饲养室的前端使用玻璃或亚力克透明材料；所述的第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8组成的多通道流通生物测试室的通道入流及出流处使用特殊的网状结构密封，以保证水生生物不会因液体循环流出通道。

所述的传感器25为溶解氧传感器、pH传感器、ORP传感器、浊度传感器、氨氮传感器或生物电磁信号传感器、生物声波信号传感器中的一种或一种以上。

其中，第一加料箱44和第二加料箱45、营养液加料口3、营养箱液位指示器4、第一蠕动泵46、第二蠕动泵47组成加料组件；第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8组成多通道流通生物测试室，内部饲养对环境特异性敏感的模式生物或改性的模式生物；温度调节器28、温度显示屏2、温度传感器29组成温控组件；加料组件中的第一加料箱44和第二加料箱45的液位由营养箱液位指示器4指示，根据实际补充营养液，第一蠕动泵46、第二蠕动泵47控制加料；设备左上的液晶触摸屏1是整个设备的操作控制中心，可在上方对进水、排污、温控、光照、加料等进行设定；第一进水阀40、第二进水阀41、第三进水阀42可调控进入多通道流通生物测试室的水量；第一电动排污阀32、第二电动排污阀34、第三电动排污阀37、第一手动排污阀33、第二手动排污阀35和第三手动排污阀38是多通道流通生物测试室的放空阀，仅在调试、设备检修维护时打开进行放空操作，平时禁止打开；灯管24安装于多通道流通生物测试室中，需要时开启提供光照，平时处于关闭状态；网络监视器23配置有普通或电动镜头，可远程调整、控制摄像头的焦距、聚焦、光圈等（视所用镜头而定）。微机、手机等终端设备可观看远程的视频图像，微机、手机等终端设备的接入方式有多种，如端口映射，通过IP地址访问、通过域名解析方式观看，同时记录历史视频以便回放数据检查；传感器25拾取到的信号在中央控制信息处理单元31对应的处理单元进行处理；传感器25实时分析的数据与网络监视器23的数据一起进入中央控制信息处理单元31，中央控制信息处理单元31根据这些数据最终得到相对准确的结论，最终数据通过中央控制信息处理单元31网络通讯发给远程控制端或网络运营管理员；总出水管51的出水口设置有出水光催化处理单元60，这些出水光催化处理单元60以TiO2及其改性物或磷酸银及其改性物等作为光催化剂，这些光催化剂的化学性质稳定、毒性低，在足够的反应时间内，既可将水中难以氧化的有机物矿化为二氧化碳和水等无机物，又能将其中的重金属离子转化为低毒性而又易于回收的形式，从而达到出水环保及生物安全的效果。

本设备配置的中央控制信息处理单元31，支持生物微信号（如生物电信号、磁信号、声波信号）等的采集、转换及模拟信号转换为数字信号处理，并汇总至中央控制信息处理单元31的高配微机中进行处理，可接网络，处理后的数据通过网络通讯传至远程或网络运营管理员；可控制各种电动阀门的开启、闭合及时间间隔，设备实现全自动化运行，并且发现危险会自动报警。

下面以自来水厂应用本发明为例，介绍本发明的使用方法：

本发明在自来水厂应用、多通道流通生物测试室分别进水时，首先在液晶触摸屏1上设定好温度调节器28的水温，第一进水阀40、第二进水阀41、第三进水阀42的阀门开度，第一蠕动泵46、第二蠕动泵47的加料速度和间隔时间，灯管24开启的时间和间隔，第二流入控制阀36的打开时间和间隔，设定好之后设备开始运行。其中，第一生物饲养室5、第二生物饲养室6进水是进自来水厂时未经处理的原水，第三生物饲养室8进水为自来水厂处理后的出厂水，第一生物饲养室5中第一出水管A52、第二生物饲养室6中第二出水管A53、第三生物饲养室8中第三出水管A54均采用U形管原理使各室均留有一定的水量，且进水可在第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8停留一段时间后流出，进水口和出水口设置在对角线位置，保证水不会短流。

当水温保持在设定温度后，分别于第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8加入藻类、大型溞、斑马鱼等对环境特异性敏感的模式生物。由第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8组成的多通道流通生物测试室的通道入流及出流处可使用特殊的网状结构密封，以保证水生生物不会因液体循环流出通道，中央控制信息处理单元31控制第一蠕动泵46、第二蠕动泵47、间隔一定时间开启分别投加营养盐等物质至第一生物饲养室5、第二生物饲养室6，第二流入控制阀控制第二生物饲养室6的大型溞进入第三生物饲养室8，作为养料供给斑马鱼，营养箱液位指示器4指示第一加料箱44和第二加料箱45的液位，当第一加料箱44和第二加料箱45的液位低于限定值时，则应根据实际情况补充第一加料箱44和第二加料箱45中的营养液。

藻类会对有毒物质发生特异性敏感反应。在第一生物饲养室5种植藻类，只要没有有毒物质，藻类的活性就不会变化。一旦有任何有毒物质，就会影响藻类的光合作用，就导致藻类的活性降低。反映在藻类的颜色发生变化，这些变化通过带网络视频监视器23传输到远程。

大型溞可以对精密仪器都测不到的藻毒素污染产生反映，并表现出相应的受害症状。在第二生物饲养室6饲养大型溞，大型溞受污染物刺激的初期，运动速率加快，旋转角度加大，运动随机性增强，随着时间延长，这些受污染的大型溞的游泳能力下降；检测水样对水蚤的数量、移动速度、游动高度和环游频率的影响。网络视频监视器23利用摄像和图像分析技术连续检测被测样品对水蚤的活性的影响，进而确定其毒性强弱。通过连续检测活动大型溞的数量、每个大型溞的游动轨迹，并据此计算每个大型溞的平均游动高度、所有大型溞的平均游动高度、每个大型溞的平均游动速度、所有大型溞的平均游动速度、每个大型溞的游动轨迹分数维、竖向分散度、水平分散度等。再根据以上数据计算毒性综合指标。

斑马鱼是与人类基因相似度>85%的水生动物，可以有效反应出水质变化对人体的影响。在第三生物饲养室8饲养斑马鱼，通过实时监控这些水生生物的颜色、形态或活动能力变化，达到水质安全监测的目的。水流经第三生物饲养室，网络视频监视器23就可将拍摄到的画面通过专用的动态图形分析软件分析鱼的游动轨迹，软件系统通过分析鱼的游动高度、速度、轨迹等几何特性，计算出样本水的毒性。样本水若有毒，就会影响鱼的活动能力和鱼游动轨迹的集合特性。

饲养的模式生物也可为经过改性的对特定环境可表现出特异性敏感的生物。当毒性物质达到一定标准就会报警，其中报警的敏感度可由用户自主定义。

第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8中网络视频监视器23分析得到的生物形态信息，加之传感器25传回的生物微信号数据做综合分析，一旦发现水生生物行为异常，可进一步确认引发水生生物行为异常的原因及其危害，达到分析水体安全性的目的。若发现异常死亡生物，则需及时处理掉异常死亡生物并暂停设备运行，开启第一电动排污阀32、第二电动排污阀34、第三电动排污阀37和总排污阀39排放出一半水，杀菌消毒完成后再投入使用。

实施例2

如图3、4所示，本发明的水质安全生物跟踪监测装置运行时，所述的温度调节器28通过进水管55与第一生物饲养室5相连，所述的第一生物饲养室5、第二生物饲养室6、第三生物饲养室8内设有第一出水管B57、第二出水管B58、第三出水管B59；所述的第一出水管B57、第二出水管B58、第三出水管B59与总出水管51相连。设备运行时，连通管7将多通道流通生物测试室的各个室连通，并且第一生物饲养室5中第一出水管B57的出水口高于第二生物饲养室6中第二出水管B58的出水口，第二生物饲养室6中第二出水管B58的出水口高于第三生物饲养室8中第三出水管B59的出水口，以此保证设备中进出水的连续，其它与实施例1中相同。

本说明书中的2个实施例是采用管路连接的不同方式进行描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围，未详细说明公开的技术均为已知技术，所属领域的技术人员可以从现有技术中直接、唯一地得出有关内容的，都在说明书中予以省略。

以上是本发明的优选实施方式，凡依上述构思所作的相类似改变，理应属于本发明的涵盖内容。

Claims

1.一种水质安全生物跟踪监测设备，包括壳体（26），其特征是所述的壳体（26）正表面上方设有液晶触摸屏（1），所述的液晶触摸屏（1）下方依次设有一个及一个以上的温度显示屏（2），所述的温度显示屏（2）的下方内部依次设有第一加料箱（44）和第二加料箱（45）；所述的第一加料箱（44）和第二加料箱（45）的底部设有一个及一个以上的营养液加料口（3），顶部设有一个及一个以上的营养箱液位指示器（4）；所述的第一加料箱（44）和第二加料箱（45）下方依次设有第一生物饲养室（5）、第二生物饲养室（6）、第三生物饲养室（8）；所述的第一生物饲养室（5）、第二生物饲养室（6）、第三生物饲养室（8）内分别设有温度传感器（29）、传感器（25）、网络监视器（23）和灯管（24），在各加料箱和各生物饲养室之间后面设有管路及控制单元A（100）或管路及控制单元B（200），所述的壳体（26）正表面下方设有温度调节器（28）；所述的网络监视器（23）和传感器（25）通过网络线与中央控制信息处理单元（31）相连。

2.根据权利要求1所述的一种水质安全生物跟踪监测设备，其特征是所述的管路及控制单元A（100）中的中央控制信息处理单元（31）的一边端口通过电线分别与液晶触摸屏（1）、第一蠕动泵（46）、第二蠕动泵（47）、温度调节器（28）相连；另一边端口通过电线分别与第一生物饲养室（5）内的灯管（24）、各生物饲养室内的温度传感器（29）、传感器（25）、第一电动排污阀（32）、第二电动排污阀（34）和第二流入控制阀（36）、第三电动排污阀（37）相连。

3.根据权利要求2所述的一种水质安全生物跟踪监测设备，其特征是所述的温度调节器（28）分别通过第一进水管（19）、第二进水管（18）、第三进水管（17）与第一生物饲养室（5）、第二生物饲养室（6）、第三生物饲养室（8）相连；所述的第一生物饲养室（5）、第二生物饲养室（6）、第三生物饲养室（8）内设有第一出水管A（52）、第二出水管A（53）、第三出水管A（54）；所述的第一出水管（52）、第二出水管（53）、第三出水管（54）与总出水管（51）相连；所述的总出水管（51）的出水口与出水光催化处理单元（60）相连。

4.根据权利要求3所述的一种水质安全生物跟踪监测设备，其特征是所述的第一进水管（19）、第二进水管（18）、第三进水管（17）上分别设有第一进水阀（42）、第二进水阀（41）、第三进水阀（40）。

5.根据权利要求1所述的一种水质安全生物跟踪监测设备，其特征是所述的第一生物饲养室（5）、第二生物饲养室（6）、第三生物饲养室（8）的底部与电动分支排污管（49）的一端相连，电动分支排污管（49）的另一端与总排污管（50）相连。

6.根据权利要求5所述的一种水质安全生物跟踪监测设备，其特征是手动分支排污管（48）的一端与电动分支排污管（49）相连，另一端与总排污管（50）相连，所述的手动分支排污管（48）上分别设有第一手动排污阀（33）、第二手动排污阀（35）、第三手动排污阀（38）。

7.根据权利要求6所述的一种水质安全生物跟踪监测设备，其特征是所述的总排污管（50）上设有总排污阀（39）。

8.根据权利要求1所述的一种水质安全生物跟踪监测设备，其特征是所述的温度调节器（28）通过进水管（55）与第一生物饲养室（5）相连；所述的第一生物饲养室（5）、第二生物饲养室（6）、第三生物饲养室（8）内设有第一出水管B（57）、第二出水管B（58）、第三出水管B（59）；所述的第一出水管B（57）、第二出水管B（58）、第三出水管（59）B与总出水管（51）相连；所述的总出水管（51）的出水口与出水光催化处理单元（60）相连。

9.根据权利要求1所述的一种水质安全生物跟踪监测设备，其特征是所述的第一生物饲养室（5）、第二生物饲养室（6）、第三生物饲养室（8）的数量为一个及一个以上，它们通过连通管（7）相连或不相连，每个生物饲养室的前端使用玻璃或亚力克透明材料；所述的第一生物饲养室（5）、第二生物饲养室（6）、第三生物饲养室（8）组成的多通道流通生物测试室的通道入流及出流处使用特殊的网状结构密封，以保证水生生物不会因液体循环流出通道。

10.根据权利要求1所述的一种水质安全生物跟踪监测设备，其特征是所述的传感器（25）为溶解氧传感器、pH传感器、ORP传感器、浊度传感器、氨氮传感器或生物电磁信号传感器、生物声波信号传感器中的一种或一种以上。