本实用新型属于水质监测技术领域，尤其是涉及一种全光谱水质在线监测装置。
背景技术：
水质污染监测作为环境管理的重要工作之一，传统的水质监测基本是通过显色化学反应方法的单因子监测，而且单套系统价格较高，存在废液的二次污染等问题；全光谱水质在线监测装置是基于水质中污染因子对特征光谱吸收进行实时快速监测，可同时监测cod、温度、toc、bod、o3、orp、浊度、有机物（苯类）、硝氮、色度等各类型污染物参数，并没有产生二次污染排放，得到各项监测数据可通过数据输出模块上传到环境监管部门。
但现有的全光谱水质分析设备的光谱通常直接集成在传感探头中，光谱的谱线宽带窄、光谱能力低而且不可调，导致监测内容少和精度低等设备问题；其次，现有设备的传感探头采用单光程透射光谱吸收分析，光谱吸收光程小，导致设备的分析精度低。
技术实现要素：
本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种可进行光源能力控制，监测精度高的全光谱水质在线监测装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种全光谱水质在线监测装置，包括
监测控制主机，包括数据显示单元、数据输出单元、控制单元、数据处理单元、光源单元、加标校准单元及分析单元；
传感探头，与该监测控制主机电连，包括探头本体、分析室及反射单元，该探头本体内设有分光镜，探头本体和分析室的过渡处设有多个透视镜，分析室与反射单元的过渡处设有多个弧形反射镜，分析室内设有温度传感器。
本实用新型的光源外置在监测控制主机中，采用且氘灯光源，产生紫外、可见和进红外宽带光谱，并可进行光源能力控制，实现了多监测对象的高精度监测分析；采用了弧形反射镜，实现光谱在分析室多次反射吸收，增加了吸收光程，提高了装置分析分辨率；通过差分算法和神经网络算法相结合，进行了不同光谱吸收维度的分离和对存在交叉干扰的物质吸收进行数据掩蔽，实现了不同光谱吸收阶次和区域监测物质的准确分析；通过分光镜实现光谱分析装置的零点校准，通过加标校准装置，进行装置监测样品的标准液校准，实现了本专利装置的现场在线校准，确保了装置的监测准确度；通过传感探头内部光谱分析结构和电传感器结构相结合，可实现光谱传感、温度传感、电导率传感多类型监测分析相结合；同时监测控制主机具备的数据接口单元可进行外部其他传感器的数据接入，进一步实现了全光谱水质在线监测装置的多样化分析功能。
所述光源单元为氘灯。
所述光源单元的源光谱通过分光镜被同比分离为反射光谱和透射光谱，该反射光谱作为零点光谱直接传输到分析单元中，为数据处理单元提供源数据，并为加标校准单元提供零点数据；该透射光谱进入样品吸收区后得到样品吸收光谱，该样品吸收光谱进入加标校准单元，之后透射进入到分析单元中；通过多路反射提升光谱吸收，从而提高分析的精度。
分析单元包括光谱分析仪、设于该光谱分析仪下部位置的支撑架、用于连接光谱分析仪和支撑架的连接件、设于支撑架内的多个撑脚及用于对所述光谱分析仪进行水平调节的调节装置；所述撑脚通过固定部件与该支撑架相连；通过调节装置对光谱分析仪进行水平位置调整，使得上述装置在室外使用时，即使外部环境的地面不平整，光谱分析仪也始终能够处于保证自身处于水平状态，使得最终检测出的结果更为准确。
所述光谱分析仪包括壳体、设于壳体上的通光孔、设于壳体内的狭缝件、聚焦镜、光栅、准直镜、探测腔及设于该探测腔内的探测器，光谱由通光孔进入壳体内后，先经过狭缝件后投射至准直镜上，之后由准直镜投射至光栅上，之后由光栅投射至聚焦镜上，再由聚焦镜投射至探测器上。
所述壳体内设有散热腔，该散热腔内设有散热件，散热腔侧壁上设有散热口，该散热口上连接有散热罩。
所述撑脚包括下撑脚、可上下动作的穿设于该下撑脚内的上撑脚、设于该下撑脚上与该上撑脚密封配合的密封件、设于该上撑脚上的球形件及设于下撑脚下部的滚轮件；所述壳体下表面上设有与该球形件相配合的万向接头，该万向接头上设有供球形件置入的球形腔；球形件与球形腔之间能够实现360°的转动，从而使得撑脚上部与壳体之间能够进行多方向调整，保证四个撑脚在高度不同的情况下，光谱分析仪依旧能够活动至水平的状态；滚轮的设置方便了设备的移动，在运输和搬运过程中更为方便。
所述调节装置包括设于该下撑脚内的液体腔、设于该液体腔内的有色介质、设于该下撑脚下部的观察凸缘、设于该下撑脚上的出气部、与该出气部螺接的封盖及用于驱动所述上撑脚上下动作的驱动部件；所述支撑架上对应于下撑脚位置上设有观察开口，该观察开口上设有透明材料制成的观察窗；所述下撑脚至少部分为透明结构；当地面出现不平整时，撑脚内的液面将相互流通至4个撑脚的液面都处于同一水平线的位置，该种情况下，有色介质将会漫过较低一侧的下撑脚的下部，此时只需要向上调节上撑脚的位置，使得上撑脚的下部与有色介质的上表面完全平齐后，即可使得4个撑脚的上部也完全处于同一水平面上，进而实现壳体的水平平衡；由于液体腔直接设置在了撑脚内，故而在调节的同时即可实时关注到位情况，无需后期再进行多次调整，且能够实现单人操作，操作简便，工作效率高，调节精准；下撑脚上设置了出气部，使得液体腔为与外界导通的状态；且由于观察凸缘与液体腔内壁之间间隙的存在，使得水体能够自由漫过下撑脚，使得四个撑脚内的液体能够在水位差的作用下自动调整至上表面相互平齐的状态，保证后期撑脚调整后壳体为完全水平的状态，进一步提高对光谱分析的精准度；上下撑脚之间设置了密封件，出气部上也设置了封盖，从而在运输会搬运过程中时，可避免液体腔内的水向外泄漏；而在正常使用时，将封盖去除，保证液体腔始终与外界连通。
所述观察凸缘由所述下撑脚下部直接向外延伸形成的环形凸起，该观察凸缘的外侧壁与所述液体腔内壁之间具有间隙；所述有色介质为混合有颜料的水，所述撑脚设置为4个，4个撑脚之间的液体腔通过连接管相互连通。
所述驱动部件包括设于支撑架上的连接口、穿设于该连接口内并通过螺钉与支撑架可拆卸连接的安装座、设于该安装座上供上撑脚穿过的插接孔、设于上撑脚外壁上的外螺纹、设于安装座内的第一操作腔、第二操作腔、第三操作腔、可转动地设于第一操作腔内的齿圈、可转动的设于第二操作腔内的齿轮件、设于第三操作腔内的减速件及穿出至安装座外的驱动件，所述第一、第二、第三操作腔相互连通，且第一操作腔与所述插接孔相连通；所述齿圈内壁具有与所述上撑脚的外螺纹相配合的内螺纹，所述齿轮件与该齿圈相啮合，所述减速件与该齿轮件相啮合；该种结构下，在外部借助工具转动驱动件即可实现上撑脚的上下移动，对撑脚的长度实现方便的调整；且由于采用了减速结构，从而转动驱动件的操作更为省力，可实现手动调节；且由于减速的作用，使得驱动件转动对上撑脚上移的影响程度减小，也就是说上撑脚移动的单次距离将较小，使得位置调整更为精准，最终调整后分析仪的水平平衡度更高，对光谱的分析更为精准。
所述固定部件包括固设于所述支撑架内壁上的两定位板、形成于两定位板之间的供下撑脚置入的定位空间及设于固定板上与该下撑脚相连的螺钉；通过固定部件将撑架与支撑架相互配合在一起，使得四个撑脚既相互独立调节，无需借助中间相连的撑杆即可对分析仪进行稳定的支撑；采用螺钉固定的方式，方便装配，加工简易。
所述氘灯包括灯体、设于灯体上的多个螺纹孔、分别设于螺纹孔内的多个螺钉及用于实现多个螺钉同步拆装的安全拆装装置；该种结构下，可同时对多个螺钉进行拆装，进而有效节省了拆装的时间，安装效率高；且在拆装过程中，降低了碰触或弄碎灯体的可能，延长设备的使用寿命。
所述安全拆装装置包括环状的本体、设于该本体上分别对应于多个螺纹孔设置的多个通孔、设于该本体内的多个环形容纳腔、设于环形容纳腔内的转动件、设于本体内与所述环形容纳腔向联通的环形槽、设于该环形槽内的转动齿圈件、由该本体侧部向外延伸形成的凸座、设于该凸座内与该环形槽相连通的柱槽、可转动的设于柱槽内的驱动齿轮及与该驱动齿轮相连的驱动螺钉；该环形槽围设于所述通孔外，且内部与该通孔相连通；所述转动件和驱动齿轮分别与转动齿圈件相啮合；该种结构下，在借助工具转动所述驱动螺钉，驱动螺钉下部即可带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动转动齿圈件转动，转动齿圈件带动转动件转动，从而驱动多个螺钉同步发生上移或下移动作，实现同步拆装；采用齿轮传动的方式，结构稳定，不易损坏；且驱动螺钉设置在凸座上，凸座离灯体的玻璃外壳的距离较远，进一步降低了工具对玻璃外壳产生伤害的可能，降低灯体的损坏率。
本实用新型光源外置在监测控制主机中，采用且氘灯光源，产生紫外、可见和进红外宽带光谱，并可进行光源能力控制，实现了多监测对象的高精度监测分析；采用了弧形反射镜，实现光谱在分析室多次反射吸收，增加了吸收光程，提高了装置分析分辨率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型中监测控制主机组成图。
图3为本实用新型中传感探头组成结构图。
图4为本实用新型的装置光路流程图。
图5为本实用新型的装置电信号流程图。
图6为本实用新型的加标校准装置的工作流程示意图。
图7为本实用新型中分析单元的结构示意图。
图8为本实用新型中分析单元去除上盖后的俯视图。
图9为图7的正视图。
图10为图9中沿b-b线的剖视图。
图11为图10中b处的放大图。
图12为本实用新型中撑脚的结构示意图。
图13为本实用新型中撑脚的立体剖视图。
图14为本实用新型中驱动部件的结构示意图。
图15为图14的正视图。
图16为图15中沿c-c线的剖视图。
图17为本实用新型中光源单元的结构示意图。
图18为图17的正视图。
图19为图18中沿d-d线的剖视图。
具体实施方式
如图1-19所示，一种全光谱水质在线监测装置，包括监测控制主机和传感探头，如图2所示，监测控制主机包括数据显示单元、数据输出单元、控制单元、数据处理单元、光源单元、加标校准单元及分析单元；其中，所述光源单元为氘灯，所述数据显示单元为显示器，数据输出单元为与显示器相连的数据线，控制单元为plc控制器，数据处理单元为单片机，上述涉及的这些设备均为现有技术，可由市面上直接采购得到，结构和原理不再赘述；该传感探头与该监测控制主机电连，如图3所示，传感探头包括探头本体21、分析室22及反射单元23，该探头本体内设有分光镜24，探头本体和分析室的过渡处设有多个透视镜25，分析室与反射单元的过渡处设有多个弧形反射镜26，分析室内设有温度传感器27；上述提及的分光镜24、透视镜25、弧形反射镜26、温度传感器27均为现有技术，可由市面上直接购买得到，不做赘述。
如图4所示，所述光源单元产生紫外、可见和进红外宽带光谱的源光谱，源光谱通过分光镜（半透半反）被同比分离为反射光谱和透射光谱，该反射光谱作为零点光谱被直接传输到分析单元中，为数据处理单元提供源数据，并为加标校准单元提供零点数据；该透射光谱进入样品吸收区后得到样品吸收光谱，该样品吸收光谱进入加标校准单元，之后透射进入到分析单元中；所述样品吸收光谱经过分析后，进入至标准溶液中进行加标校准；其中，加标校准单元的工作原理如图6所示，其中的光路切换通过光路切换器进行，该光路切换器为市面上直接采购得到，结构和原理不再赘述。
如图5所示，监测控制主机的电路信号包括四类信号流路：
1）光谱信号传感流路——光源信息通过光路切换器，进入监测样品，得到吸收光谱信号，通过分析单元转变为电信号，接入到数据接收单元中；
2）其他传感信号流路——其他非光谱传感信号，如电导率、温度传感信号以及外部增加的传感器数字信号，接入到数据接收单元中；
3）数据处理与输出——针对数据接口得到的各类传感信号，数据处理单元通过数据算法模型进行数据处理，核算出相关污染物质的浓度数据，并根据数据需要提供模拟量（4-20ma）、rs-485、网口和无线gprs等不同模式将数据由数据输出单元向外输出；
4）数据显示与控制——数据处理得到的各物质浓度数据通过数据显示单元进行数据存储和显示，同时在数据显示界面上进行数据交互，通过控制单元实现光源强度、调零标定光路切换控制。
如图7-19所示，该分析单元包括光谱分析仪、设于该光谱分析仪下部位置的支撑架12、用于连接光谱分析仪和支撑架的连接件13、设于支撑架内的多个撑脚14及用于对所述光谱分析仪进行水平调节的调节装置，所述撑脚14通过固定部件与该支撑架12相连；具体的，所述光谱分析仪包括金属或塑料制成的壳体31、设于壳体上的通光孔32、设于壳体内的狭缝件33、聚焦镜34、光栅35、准直镜36、探测腔37及设于该探测腔内的探测器38，光谱由通光孔进入壳体内后，先经过狭缝件后投射至准直镜上，之后由准直镜投射至光栅上，之后由光栅投射至聚焦镜上，再由聚焦镜投射至探测器上；所述壳体31内设有散热腔311，该散热腔内设有散热件312，散热腔311侧壁上设有散热口，该散热口上连接有散热罩314。
上述提及的狭缝件33为塑料制成，其上设有狭缝；聚焦镜34、光栅35、准直镜36、探测器38均为市面上直接采购得到，结构和原理不再赘述；散热件312为市面上采购得到的散热片，不再赘述。
进一步的，所述撑脚14包括下撑脚141、可上下动作的穿设于该下撑脚内的上撑脚142、设于该下撑脚上与该上撑脚密封配合的密封件、设于该上撑脚上的球形件143及设于下撑脚下部的滚轮件144；该球形件有上撑脚的上部直接延伸形成，也就是说该球形件与撑脚为一体结构，所述述壳体31下表面上设有万向接头145，该万向接头145为塑料或金属制成，与壳体固连在一起，该万向接头145上设有供球形件置入的球形腔146，从而使得撑脚能够与壳体之间相互自由活动。
所述调节装置包括设于该下撑脚内的液体腔41、设于该液体腔内的有色介质42、设于该下撑脚下部的观察凸缘43、设于该下撑脚上的出气部44、与该出气部螺接的封盖45及用于驱动所述上撑脚上下动作的驱动部件；其中，所述有色介质为混合有颜料的水，且所述观察凸缘121由所述下撑脚141下部直接向外延伸形成的环形凸起，该观察凸缘121的外侧壁与所述液体腔41内壁之间具有间隙；进一步的，所述撑脚14设置为4个，4个撑脚之间的液体腔通过连接管5相互连通；所述出气部设置在下撑脚的上部位置上，该封盖为塑料制成；所述支撑架12上对应于下撑脚位置上设有观察开口121，该观察开口121为条形结构设置，长度优选设置为与下撑脚的长度相等；且该观察开口121上设有观察窗122，该观察窗122和下撑脚141均为透明塑料制成，可直接观察到下撑脚内的有色介质的情况。
具体的，所述驱动部件包括设于支撑架上的连接口61、安装座63、插接孔64、设于上撑脚外壁上的外螺纹、设于安装座内的第一操作腔65、第二操作腔66、第三操作腔67、可转动地设于第一操作腔内的齿圈68、可转动的设于第二操作腔内的齿轮件69、设于第三操作腔内的减速件610及穿出至安装座外的驱动件611，所述第一、第二、第三操作腔相互连通，且第一操作腔65与所述插接孔64相连通；所述齿圈68内壁具有与所述上撑脚的外螺纹相配合的内螺纹，所述齿轮件69与该齿圈68相啮合，所述减速件610与该齿轮件69相啮合；其中，连接口为长方形或方形结构，该安装座63为塑料或金属制成，安装座63穿设于该连接口内并通过螺钉62与支撑架相连，进而安装座可相对支撑架进行拆卸；所述插接孔设置在安装座穿入至支撑架内的部分上，所述上撑脚穿设在该插接孔内；上述提及的齿轮件69为市面上采购得到的金属齿轮，减速件610为市面上采购得到的行星齿轮组，驱动件611为手柄。
所述固定部件包括两定位板71、形成于两定位板之间的定位空间72及设于固定板上与该下撑脚相连的螺钉73；该固定板为塑料或金属制成，固连在支撑架的内壁上，撑脚置于上述的定位空间72内，撑架的侧壁上设有供该螺钉穿入的螺纹孔，但该螺纹孔并未穿透至液体腔内，避免出现漏液的情况。
作为优选，所述氘灯包括灯体81、设于灯体上的多个螺纹孔82、分别设于螺纹孔内的多个螺钉83及用于实现多个螺钉同步拆装的安全拆装装置，该灯体8为市面上采购得到的氘灯，结构和原理不再赘述；该安全拆装装置包括金属制成的环状的本体91、设于该本体上分别对应于多个螺纹孔设置的多个通孔92、设于该本体内的多个环形容纳腔93、设于环形容纳腔内的转动件94、设于本体内与所述环形容纳腔向联通的环形槽95、设于该环形槽内的转动齿圈件96、由该本体侧部向外延伸形成的凸座97、设于该凸座内与该环形槽相连通的柱槽98、可转动的设于柱槽内的驱动齿轮99及与该驱动齿轮相连的驱动螺钉910；该环形槽95围设于所述通孔92外，且内部与该通孔相连通；所述转动件94和驱动齿轮99分别与转动齿圈件96相啮合；其中，转动件和转动齿圈件均为市面上采购得到的金属齿圈，驱动齿轮未市面上采购得到的金属齿轮，该转动件的内壁上设有与螺钉83相配合的内螺纹；本申请中安全拆装装置相对灯体为独立设置，从而在对灯体进行更换时，无需对安全拆装装置进行更换，从而安全拆装装置可进行多次的重复利用，使用率高，设备投入成本小。
1.一种全光谱水质在线监测装置，其特征在于：包括
监测控制主机，包括数据显示单元、数据输出单元、控制单元、数据处理单元、光源单元、加标校准单元及分析单元；
传感探头，与该监测控制主机电连，包括探头本体（21）、分析室（22）及反射单元（23），该探头本体内设有分光镜（24），探头本体和分析室的过渡处设有多个透视镜（25），分析室与反射单元的过渡处设有多个弧形反射镜（26），分析室内设有温度传感器（27）。
2.根据权利要求1所述的全光谱水质在线监测装置，其特征在于：所述光源单元为氘灯。
3.根据权利要求2所述的全光谱水质在线监测装置，其特征在于：所述光源单元的源光谱通过分光镜被同比分离为反射光谱和透射光谱，该反射光谱作为零点光谱直接传输到分析单元中，为数据处理单元提供源数据，并为加标校准单元提供零点数据；该透射光谱进入样品吸收区后得到样品吸收光谱，该样品吸收光谱进入加标校准单元，之后透射进入到分析单元中。
4.根据权利要求3所述的全光谱水质在线监测装置，其特征在于：分析单元包括光谱分析仪、设于该光谱分析仪下部位置的支撑架（12）、用于连接光谱分析仪和支撑架的连接件（13）、设于支撑架内的多个撑脚（14）及用于对所述光谱分析仪进行水平调节的调节装置，所述撑脚（14）通过固定部件与该支撑架（12）相连。
5.根据权利要求4所述的全光谱水质在线监测装置，其特征在于：所述光谱分析仪包括壳体（31）、设于壳体上的通光孔（32）、设于壳体内的狭缝件（33）、聚焦镜（34）、光栅（35）、准直镜（36）、探测腔（37）及设于该探测腔内的探测器（38），光谱由通光孔进入壳体内后，先经过狭缝件后投射至准直镜上，之后由准直镜投射至光栅上，之后由光栅投射至聚焦镜上，再由聚焦镜投射至探测器上。
6.根据权利要求5所述的全光谱水质在线监测装置，其特征在于：所述撑脚（14）包括下撑脚（141）、可上下动作的穿设于该下撑脚内的上撑脚（142）、设于该下撑脚上与该上撑脚密封配合的密封件、设于该上撑脚上的球形件（143）及设于下撑脚下部的滚轮件（144）；所述壳体（31）下表面上设有与该球形件相配合的万向接头（145），该万向接头（145）上设有供球形件置入的球形腔（146）。
技术总结