[发明专利]氨氮智能变送系统及氨氮原位高频检测方法

权利要求书

1.一种氨氮智能变送系统，其特征在于，包括：

氨气敏探头，用于采集水体的氨气(NH₃)浓度信号；

铵离子敏探头，用于采集水体的铵离子(NH₄⁺)浓度信号；

pH探头、温度探头，分别用于采集水体的pH值信号和温度信 号；

信号调理模块，与所述氨气敏探头、铵离子敏探头、pH探头和 温度探头相连接，用于将所述氨气(NH₃)浓度信号进行处理生成氨 气浓度电压信号，将所述铵离子(NH₄⁺)浓度信号进行处理生成铵离 子浓度电压信号，将所述pH值信号进行处理生成pH值电压信号，以 及对所述温度信号进行处理生成温度电压信号；

存储器，用于存储符合IEEE1451.2标准的通道信息和校准补偿 参数；

微控制器，与所述信号调理模块和存储器相连接，用于根据所述 氨气浓度电压信号、铵离子浓度电压信号、pH值电压信号、温度电 压信号以及TEDS参数计算生成水体的氨氮含量、NH₃-N含量、NH₄⁺-N 含量、pH值以及水体温度并发送；

电源模块，通过电源管理模块与所述微控制器相连接，用于向所 述微控制器和信号调理模块提供供电电压；

总线接口模块，与所述微控制器相连接，用于输出所述微控制器 计算得到的水体的氨氮含量、NH₃-N含量、NH₄⁺-N含量、pH值以及 水体温度。

2.如权利要求1所述的氨氮智能变送系统，其特征在于，所述 信号调理模块、存储器、电源模块和总线接口模块集成于变送器线路 板上，所述变送器线路板密封于防护等级为IP68的接线盒外壳中。

3.如权利要求1所述的氨氮智能变送系统，其特征在于，所述 信号调理模块包括：

三路高阻抗仪表放大器，与所述氨气敏探头、铵离子敏探头和 pH探头相连接，分别将所述氨气敏探头、铵离子探头和pH探头的 输出信号处理生成相应电压信号；

滤波放大电路，与所述温度探头相连接，用于对所述温度信号进 行处理生成温度电压信号。

4.如权利要求1所述的氨氮智能变送系统，其特征在于，所述 总线接口模块采用RS485总线接口，所述总线接口模块在协议上支 持IEEE1451.2标准。

5.如权利要求1所述的氨氮智能变送系统，其特征在于，还包 括：

电源管理模块，与所述微控制器，信号调理模块连接，用于稳定 所述电源模块提供的供电电压，并将供电电压提供给所述微控制器和 信号调理模块。

6.一种氨氮原位高频检测方法，其特征在于，包括：

步骤100、采集水体的NH₃浓度信号、NH₄⁺浓度信号、pH值信号 和温度信号；

步骤200、处理所述NH₃浓度信号和NH₄⁺浓度信号得到氨气浓度 电压信号和铵离子浓度电压信号，处理所述pH值信号和温度信号得 到pH值电压信号和温度电压信号；

步骤300、根据所述氨气浓度电压信号、铵离子浓度电压信号、 pH值电压信号、温度电压信号以及存储的TEDS参数计算生成水体的 氨氮含量、NH₃-N含量、NH₄⁺-N含量、pH值以及水体温度。

7.如权利要求6所述的氨氮原位高频检测方法，其特征在于， 所述步骤300包括：

步骤301、对所述步骤200得到的氨气浓度电压信号、铵离子浓 度电压信号、pH值电压信号和温度电压信号进行模拟数字转换处理 生成数字化的氨气浓度电压信号、数字化的铵离子浓度电压信号、数 字化的pH值电压信号和数字化的温度电压信号；

步骤302、根据所述数字化的pH值电压信号和数字化的温度电压 信号计算当前水体温度和pH值，再根据所述水体温度和pH值计算出 NH₃和NH₄⁺在水体的氨氮含量中的权重比例；

步骤303、根据所述数字化的氨气浓度电压信号计算水体中的 NH₃含量浓度，根据所述数字化的铵离子浓度电压信号计算水体中的 NH₄⁺含量浓度；

步骤304、分别根据所述NH₃含量浓度，所述NH₄⁺含量浓度，以 及所述NH₃含量浓度和NH₄⁺含量浓度的加权平均值计算出水体的三 个氨氮含量；

步骤305、比较所述步骤304计算出的三个氨氮含量，如果误差 超过TEDS设定阈值，则转到步骤306，否则，转到步骤307；

步骤306、设置传感探头校准标志，提示探头需要校准；

步骤307、根据存储的TEDS参数、当前水体温度、pH值以及传 感探头工作情况，对所述数字化的氨气浓度电压信号、数字化的铵离 子浓度电压信号进行数据融合处理，修正水体的氨氮含量、NH₃含量 和NH₄⁺含量。