[发明专利]雨生红球藻培养过程中的pH值自动检测方法及装置

权利要求书

1.一种雨生红球藻培养过程中的培养液pH值自动检测装置，包括pH值自动检测控制系统和pH自动检测装置，其特征在于，pH值自动检测控制系统构成：由DCS系统（1）、操作站（2a）和在线分析仪器组成，在DCS系统中包括软件控制系统（4）、服务器（5）和数据采集设备（6），各组成部分通过数据线信号连接；操作站（2a）中包括工程师站（2）和操作员站（3）；所述pH自动检测控制系统中与所述数据采集设备（6）数据连接的第一分析仪器（10）和第二分析仪器（11）通过采样管A和采样管B接通在红球藻养殖管内，伸入在管内的红球藻培养液中，第一分析仪器（10）和第二分析仪器（11）同时与数据采集设备（6）数据信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种雨生红球藻培养过程中的培养液pH值自动检测装置，其特征在于DCS系统还包括现场控制单元、数据采集设备（6）和分析仪器、服务器（5）、远程控制单元、DCS软件控制系统（4），通过相关数据信号线连接。

3.根据权利要求1所述的一种雨生红球藻培养过程中的培养液pH值自动检测装置，其特征在于pH自动检测控制系统中现场控制单元的硬件配置包括主机插件(CPU插件)、电源插件、通信插件、相关插件；一个现场控制单元包括多个数字输入/输出扩展单元，相互间采用总线连成一体。

4.根据权利要求1所述的一种雨生红球藻培养过程中的培养液pH值自动检测装置，其特征在于pH自动检测控制系统中的远程控制单元的硬件配置包括主机插件(CPU插件)、电源插件、通信和网路插件、相关插件。

5.根据权利要求1所述的一种雨生红球藻培养过程中的培养液pH值自动检测装置，其特征在于pH自动检测控制系统中的DCS软件控制系统（4）包括各种功能软件模块和功能软件包，DCS系统实现了信号的输入、变换、运算和输出分散控制。

6.根据权利要求1所述的一种雨生红球藻培养过程中的培养液pH值自动检测装置，其特征在于pH自动检测控制系统中DCS软件控制系统（4）与第一CO₂控制泵（7）和第二CO₂控制泵（13）的控制信号数据信号连接；同时，操作站中的工程师站（2）和操作员站（3）与DCS软件控制系统（4）数据信号连接。

7.根据权利要求1所述的一种雨生红球藻培养过程中的培养液pH值自动检测装置，其特征在于pH值自动检测装置是以pH检测池为中心，在pH检测池的腔壁上部开孔用管路与蠕动泵（14）连通，在pH检测池的另一侧壁中部开孔安装管路（16），在管路（16）上依次串接安装有双通道阀一（17）为标准校正液（1）通道入口、双通道阀二（18）为标准校正液（2）通道入口、双通道阀三（19）是待检测的样品通道入口、双通道阀四（20）是清洗消毒液通道入口和双通道阀五（21）为清洗用纯水通道入口；在pH检测池底端装有通到光生物反应器的排液管路（22），在此管路上依次分别安装了双通道阀六用于将pH检测池中检测样品排入光生物反应器的控制阀和单通道阀作为排出pH检测池清洗消毒液、纯水清洗液、标准校正液（1）和标准校正液（2）的控制阀；pH检测探头（15）安装在 pH检测池的上口。

8.根据权利要求1-7任一项所述的雨生红球藻培养过程中的培养液pH值自动检测装置，其特征在于，还包括检测步骤，所述检测步骤包括实时对雨生红球藻培养过程中的藻液进行自动取样、自动检测pH值，并自动控制CO₂的通入流量和时间，具体步骤如下：

（1）PH值自动检测控制系统通过非接触式取样装置定时采集培养液进入pH值检测池，检测完毕后培养液及时反排回光生物反应器管道中；

（2）纯水清洗取样管道和pH值检测池；

（3）系统确定检测的pH值，自动折算出需要加入的CO₂体积，通过控制CO₂自动阀的流量和时间，确保精确加入到位；

（4）第一次加入CO₂调节完毕后，系统将再次抽取调节后的培养液进行检测，确定pH是否调节到位，如还未精确到位，将再次进行微调，直至培养液PH值精确控制到预设的范围内；

（5）系统数据、状态通过服务器在办公室电脑上显示；操作人员能远程通过数据采集处理系统查看并控制pH在线检测仪器，能远程发送指令检查仪器的测量准确度和各个部件工作状态；

（6）PH值自动检测控制系统启动，实时对雨生红球藻光生物反应器水样判断，若水样异常，系统将待机；

（7）水样正常，启动取样泵，并对PH检测池水位判断，水位不足于浸泡到pH探头将重新进行取样；

（8）PH检测池水位正常，取样泵停止，pH自动检测仪同步进行检测，并计算所需CO₂的量；

（9）通过控制CO₂自动阀的流量和时间，确保精确加入到位；

（10）第一次加入CO₂调节完毕后，系统将再次抽取调节后的培养液进行检测，确定pH是否调节到位，如还未精确到位，将再次进行微调，直至培养液pH值精确控制到预设的范围内；

（11）检测的数据通过数据采集设备对数据进行实时存储，并通过服务器传输至中控室电脑；

（12）系统检测完一个周期后，处于待机状态，待10min左右，系统再次启动下一个检测控制周期。