[发明专利]一种流域面源污染组分传感器、监测系统及方法

说明书

本发明提供了一种流域面源污染组分传感器、监测系统及方法，传感器包括：检测模块、定位模块、处理模块、控制模块和通信模块；通信模块获取检测开始指令；控制模块根据检测开始指令控制检测模块获取监测点的多种流域面源污染组分的浓度，控制处理模块对监测点的多种流域面源污染组分的浓度进行一次处理，得到一次处理后的多种流域面源污染组分的浓度，并控制定位模块获取所在监测点的位置；通信模块用于传输一次处理后的多种流域面源污染组分的浓度和监测点的位置；本发明中的检测模块能够同时对监测流域点水样中的多种组分均进行实时测量，提高了流域面源污染多组分的监测兼容性。

技术领域

本发明涉及传感器检测技术领域，特别是涉及一种流域面源污染组分传感器、监测系统及方法。

背景技术

农业面源污染是水环境污染和引发水体富营养化的主要原因之一，已成为制约农业可持续发展和生态可持续发展的重要因素，对人类生活也造成严重影响。因此，农业面源污染监测对于面源污染的防控与治理具有重要的意义。

面源污染主要监测对象包括总氮、总磷、氨氮、化学需氧量等，而现有总氮、总磷、氨氮、化学需氧量检测设备主要采用光谱和色谱方法，普遍存在实时检测难度大、样品预处理要求高、操作复杂、仪器昂贵等问题。如采用连续流动分析-分光光度法开测定水体中总磷，实验设备包括化学分析设备、自动进样设备、比色检测设备、数据分析和处理设备，其中，还需要采用酒石酸钾钠、铵标准中间液、铵标准使用液、显色液、次氯酸钠溶液、亚硝基贴氰化钠溶液、氢氧化钠等7种试剂，虽然可以连续、快速检测水体中总磷含量，但在准确度方面不如气相分析吸收光谱法。采用气相分子吸收光谱法测水体中总氮含量，首先需要在120-124℃温度条件下，采用强氧化剂过硫酸钾将水样中的各种形态的氮消解为硝酸盐，随后与三氯化钛发生氧化还原反应将硝酸根还原为一氧化氮，采用气相色谱仪器对一氧化氮进行检测，从而获得水样中总氮含量。氨氮采用分工光度法、气相分子吸收方法或电化学传感器方法测定，化学需氧量检测采用重铬酸钾法、分光光度法、气相分子吸收光谱法或电化学传感器测定。现有检测产品多采用光谱方法，如原位总氮总磷分析仪采用强氧化剂过硫酸钾对水样中总氮和总磷进行消解后，采用光谱方法分析获得水样中总氮和总磷浓度，强氧化剂还需定期更换，成本高昂。以上各种成分的检测设备和方法兼容性低和在线能力不足，难以适用智慧农业快速发展要求，同时由于流域范围广且需要长期监测及大范围布点，这就要求面源污染组分监测传感器具有实时在线、快速准确、操作简单、低成本等特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种流域面源污染组分传感器、监测系统及方法，能够同时对监测流域点水样中的多种组分均进行实时测量，提高了流域面源污染多组分的监测兼容性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种流域面源污染组分传感器，包括：

检测模块、定位模块、控制模块和通信模块；

所述检测模块、所述定位模块和所述通信模块均与所述控制模块连接；所述检测模块和所述定位模块设置于监测点处；

所述通信模块用于获取检测开始指令；

所述控制模块用于根据所述检测开始指令控制所述检测模块获取监测点的多种流域面源污染组分的浓度，并控制所述定位模块获取所在监测点的位置；所述流域面源污染组分的类别包括：氮、磷、氨氮和化学需氧量；

所述通信模块用于传输所述多种流域面源污染组分的浓度和监测点的位置。

可选的，所述电化学传感器，还包括：

电源模块和太阳能板；

所述电源模块分别与所述太阳能板和所述控制模块连接。

可选的，所述检测模块，具体包括：

进样管、出样管、微泵、第一电极组、第二电极组以及自下而上依次设置的硅衬底层、微流体层和盖层；