一种基于PLC控制的微型水质监测预警站的制作方法

本技术属于水质监测领域，特别涉及一种基于plc控制的微型水质监测预警站。

背景技术：

1、目前，保障水厂进水、引水渠、河道、污水排放口等关键节点的水质安全，亟需实时、精准且稳定的自动化监测手段。然而，这些原水水质往往复杂恶劣，富含泥沙、藻类、油污、生物膜等高浓度悬浮物及污染物，对监测设备的长期可靠运行构成严峻挑战。传统方案存在显著局限：人工监测需建设固定实验室，投入高昂的土建、专业仪器与人力成本，且监测频次低、响应滞后，难以满足分散布点与突发污染事件的实时预警需求；而基于多参数集成传感器的自动监测站(如导流槽取水或一体化柜体)，虽初期投资较低、部署便捷，但在恶劣水质环境下长期运行时，其核心水路(导流槽、管路)极易因杂质淤积而堵塞，传感器探头更会因污染物持续附着(形成覆盖层或反应层)导致响应迟钝、灵敏度下降、零点漂移甚至失效，造成监测数据严重失真且精度随运行时间急剧衰减。

2、因此，设备及其关键部件(尤其是水路和传感器)的持续性污染、堵塞与附着，已成为制约恶劣原水区域水质监测准确性、长期稳定性及免维护运行的核心技术瓶颈。现有技术方案无法有效平衡成本、精度与恶劣环境下的长期可靠性，难以支撑水质安全的精细化管理和及时预警。在此背景下，开发一种融合智能抗污染技术(如高效自清洁、防附着设计、耐污传感器)与工业级自动化控制(基于高可靠性plc)的微型化监测预警站，实现恶劣水质条件下的长期免维护运行、高精度数据输出、实时自动预警及灵活低土建部署，成为破解行业痛点、提升水资源安全保障能力的迫切技术需求。该创新方向旨在攻克“测不准、稳不住”的难题，为构建智慧水务与环境监测网络提供关键支撑。

3、在水厂进水、引水渠、河道、污水排放渠道等环境中进行水质监测现有以下方案：1.手动监测，在被测点建造水质检测实验室，该方法需要土建施工，配备专有检测仪表和药剂，需要专人检测水质，在应对站点距离远和点位分散时投资过大、耗费人力、物力，很难及时满足水质监测要求；2.自动检测，在被测点设置多参数水质监测站(安装导流槽取水检测或一体化水质检测柜体装置)，此方案投资小、安装方便、减少人力，但面对原水水质差在长时间使用后会有水中杂质、污染物堆积附着在多参数水质检测站的导流槽和传感器上，进而影响水路流通和测量水质精度，在实际应用中使用一段时间后会出现数据不准确的问题。

4、在原水水质比较差区域进行水质监测面对的主要问题是原水对设备的污染、管路的堵塞、传感器杂质附着等方面，这些严重影响了对水质的准确监测，对监测设备的长期运行更是一重大挑战，因此开发一种长期、稳定、精准、自动化运行的水质监测设备显得尤为重要。

技术实现思路

1、本实用新型提出一种基于plc控制的微型水质监测预警站，提供一种高度集成、抗干扰性强的微型水质监测预警站，通过紧凑型柜体分层布局、多级防堵管路设计及智能保护机制，解决户外水质监测设备在复杂环境中易堵塞、低温冻结、维护困难的问题，实现长期稳定运行与远程监控。

2、本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于plc控制的微型水质监测预警站，包括安装机柜前端面设置有操作前面板，安装机柜下部设置有机柜底座，安装机柜内壁侧端面上部安装有电气控制箱，电气控制箱对侧的安装机柜内壁上设置有操作监测触摸屏，所述电气控制箱的箱体内通过电气铜导轨依次安装断路器、220v接线端子排、开关电源、物联模块、plc、中间继电器和24v接线端子排；所述安装机柜内腔下部设置有监测预警站，所述监测预警站上的水泵进水端通过pvc管道连接进水口，进水口连接钢丝软管通向水源处，水泵出水端通过pvc管道连接三通阀，三通阀一端连接到反洗阀组，反洗阀组连接变径细软管到导流槽上的传感器安装点的后方进入导流槽内，三通阀另一端通过pvc管分别连接到三组导流槽底端，最左侧导流槽底端连接排水阀，排水阀连接到出水口，排水阀与导流槽之间连接有过滤阀，导流槽顶端汇合为pvc直管并安装有排气阀和流量开关，在向下通向出水口，温湿度和半导体加热器安装在靠近管路的柜体内侧。

3、现有户外水质监测设备存在显著缺陷：抗污染能力弱：传统管道设计易导致杂质堵塞传感器，需频繁人工清洗，维护成本高且影响数据连续性；环境适应性不足：低温环境下管路易冻结损坏传感器，常规加热方案能耗高且控温不精准；柜体密封性差易引发电气故障；结构冗余维护复杂：监测单元与控制系统分离布置占用空间大；传感器拆装需停水停泵，影响监测效率。

4、核心技术难点在于：防堵与监测的平衡：需保证水流充分接触传感器，同时高效排污。本方案通过导流槽的竖直逆流设计(杂质沉降于槽底)结合反洗阀组的变径软管逆向喷射(定点冲刷传感器)，突破传统单向流无法兼顾监测与自清洁的局限；微型化与功能整合：在有限柜体内分层集成水路、电控、温控系统，利用导流槽顶端汇流管整合排气与流量检测功能，减少冗余管件；新增过滤阀拦截大颗粒杂质，进一步简化维护；低温防护精准性：半导体加热器与温湿度传感器联动，形成局部恒温环境，避免直接加热导致的传感器数据漂移。

5、作为一优选的实施方式，所述导流槽为竖直设置的pvc管道，其导流槽底端设排污口连接排水阀，顶端设排气口汇入排气管道；传感器安装点位于导流槽上端侧壁。

6、作为一优选的实施方式，所述三通阀为手自一体电动阀，其电动执行器与电气控制箱内的plc输出端电连接；所述排水阀为手自一体电动阀，其电动执行器与电气控制箱内的plc输出端电连接。

7、作为一优选的实施方式，所述流量开关信号输出端接入电气控制箱的plc输入端，流量开关用于在水泵运行期间检测水流状态；所述半导体加热器的控制端通过中间继电器连接电气控制箱的plc输入端，并受温湿度传感器信号触发。

8、作为一优选的实施方式，所述传感器为螺纹接口式数字化水质传感器，其数据输出端连接至多参数数据采集端，该采集端通过通讯模块接入电气控制箱的plc。

9、作为一优选的实施方式，所述物联模块通过rs485或以太网接口与电气控制箱内的plc连接，用于将水质数据上传至远程平台。

10、采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本技术方案的区别点主要体现在管路式导流槽设计和反冲洗功能的加入，能定时对管路和传感器冲洗，保持管道通畅和传感器表面清洁，这些改进和创新使得本方案在面对原水水质差时能长期稳定运行，且操作简单、数据远传、无人值守、易于维护。

1.一种基于plc控制的微型水质监测预警站，其特征在于，包括安装机柜(1)前端面设置有操作前面板(2)，安装机柜(1)下部设置有机柜底座(3)，安装机柜(1)内壁侧端面上部安装有电气控制箱(4)，电气控制箱(4)对侧的安装机柜(1)内壁上设置有操作监测触摸屏(5)，所述电气控制箱(4)的箱体内通过电气铜导轨依次安装断路器、220v接线端子排、开关电源、物联模块、plc、中间继电器和24v接线端子排；所述安装机柜(1)内腔下部设置有监测预警站，所述监测预警站上的水泵(7)进水端通过pvc管道连接进水口(6)，进水口(6)连接钢丝软管通向水源处，水泵(7)出水端通过pvc管道连接三通阀(9)，三通阀(9)一端连接到反洗阀组(10)，反洗阀组(10)连接变径细软管到导流槽(12)上的传感器(11)安装点的后方进入导流槽(12)内，三通阀(9)另一端通过pvc管分别连接到三组导流槽(12)底端，最左侧导流槽(12)底端连接排水阀(14)，排水阀(14)连接到出水口(16)，排水阀(14)与导流槽(12)之间连接有过滤阀(15)，导流槽(12)顶端汇合为pvc直管并安装有排气阀(8)和流量开关(13)，在向下通向出水口(16)，温湿度和半导体加热器安装在靠近管路的柜体内侧。

2.如权利要求1所述的一种基于plc控制的微型水质监测预警站，其特征在于：所述导流槽(12)为竖直设置的pvc管道，其导流槽(12)底端设排污口连接排水阀(14)，顶端设排气口汇入排气管道；传感器(11)安装点位于导流槽(12)上端侧壁。

3.如权利要求1所述的一种基于plc控制的微型水质监测预警站，其特征在于：所述三通阀(9)为手自一体电动阀，其电动执行器与电气控制箱(4)内的plc输出端电连接；所述排水阀(14)为手自一体电动阀，其电动执行器与电气控制箱(4)内的plc输出端电连接。

4.如权利要求1所述的一种基于plc控制的微型水质监测预警站，其特征在于：所述流量开关(13)信号输出端接入电气控制箱(4)的plc输入端，流量开关(13)用于在水泵运行期间检测水流状态；所述半导体加热器的控制端通过中间继电器连接电气控制箱(4)的plc输入端，并受温湿度传感器信号触发。

5.如权利要求1所述的一种基于plc控制的微型水质监测预警站，其特征在于：所述传感器(11)为螺纹接口式数字化水质传感器，其数据输出端连接至多参数数据采集端，该采集端通过通讯模块接入电气控制箱(4)的plc。

6.如权利要求1所述的一种基于plc控制的微型水质监测预警站，其特征在于：所述物联模块通过rs485或以太网接口与电气控制箱(4)内的plc连接，用于将水质数据上传至远程平台。