一种地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统及方法

摘要

本发明公开了一种地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统及方法，包括设于冷却塔内的控制箱、消毒剂储药柜、水质检测探头及设于冷却塔外壳上的无线数显端，其中所述控制箱内部依次设有水泵、控制检测单元3及电源，其顶部设有喷淋单元；控制检测单元按照程序设定控制水泵从消毒剂储药柜抽取消毒剂输送到喷淋单元，喷淋单元对冷却塔缸体内部进行全方位的喷洒投药，实现冷却塔的系统性消毒，所述水质检测探头将检测到的水质参数传递至控制检测单元，经转换为无线信号后发送至无线数显端用以检测水质状况，同时无线数显端可设定消毒剂浓度阈值，并根据消毒剂浓度阈值来控制系统对冷却塔内进行喷淋消毒作业，有效抑制冷却塔内微生物的滋生。

说明书

技术领域

本发明属于嗜肺军团菌监测及消杀技术领域，更具体地，涉及一种地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统及方法。

背景技术

军团病是由军团菌属细菌引起，已鉴定30余种军团杆菌中有19种可致人类肺炎。空调系统冷却塔是军团病暴发的主要污染源，冷却塔污染所致病例占60～80％。据调查，地铁冷却塔水嗜肺军团菌阳性检出率＞90％。清洗消毒后的冷却塔水的嗜肺军团菌阳性检出率仍高达50％左右。根据《公共场所集中空调通风系统卫生规范》WS 394-2012规定，公共场所“开放式冷却塔每年清洗不少于一次”，《新冠肺炎疫情期间办公场所和公共场所空调通风系统运行管理卫生规范》WS 696-2012亦规定疫情期间，应每周对冷却塔做好清洗、消毒或更换工作。在日常运行维护中，为避免嗜肺军团菌等微生物的滋生，卫生部门常建议冷却塔水体应维持一定的消毒剂浓度。

目前，冷却塔在日常运行维护中，常采用人工或机械投药消毒方式进行。其中人工投药消毒虽最为简易，但对消毒人员有一定的技术要求，需对冷却塔内部结构有一定了解，往往因技术因素或人员素质导致在实际消毒效果差异较大，且消毒剂具有一定腐蚀性，在冷却塔密闭环境下对消毒人员的健康有一定影响；而械投药消毒目前多为点滴式或喷洒式投药，在投药位置多为单点投药，不能覆盖整个冷却塔内壁，消毒往往不彻底，且单点投药使冷却塔内壁投药区域消毒剂浓度过高从而导致冷却塔缸体腐蚀。此外，械投药消毒的储药罐往往位于冷却塔内或周边，在户外高温、高湿的情况下，消毒剂难以稳定存放，对消毒效果带来严重的影响。现有的消毒方式均没有实时对冷却水体的消毒剂及微生物浓度进行检测，因此在进行消毒后，无法监测冷却塔内消毒剂是否到达指定浓度或挥发失效，不能根据水样情况及时进行消毒，对公共场所的通风卫生安全存造成潜在的隐患。

发明内容

针对现有技术的对冷却塔消毒不彻底且不能对冷却塔内的冷却水体实时进行监控，本发明提供一种地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统及方法，其可对冷却水体实时进行监控并根据水源监测数据自动进行投药消毒。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统，控制箱，其设于冷却塔内承重板上；投药机构，其包括设于控制箱顶部的喷淋单元、设于控制箱内部的水泵及设于冷却塔内冷却水体中的消毒剂储药柜，所述水泵从消毒剂储药柜抽取消毒剂输送至喷淋单元；监测及控制机构，其包括设于所述控制箱内的控制检测单元和电源，设于所述冷却塔内冷却水体中水质检测探头以及设于所述冷却塔外壳上的无线数显端，所述电源与检测控制单元电连接，所述检测控制单元分别与无线数显端及水质检测探头通信连接；其中，所述监测及控制机构通过水质检测探头实时监控水样各项指标，并将检测数据发送至操作人员，所述无线数显端根据操作人员设定阈值自动发生指令至检测控制单元并控制投药机构开始工作，所述喷淋单元沿竖直方向上升并在水平方向形成喷淋途径的闭环，通过多角度喷洒消毒剂对冷却塔内部进行全面性消毒。

进一步地，所述控制箱顶部对称设有两组喷淋单元，所述喷淋单元与检测控制单元通信连接，其包括升降旋转座；所述升降旋转座设于控制箱顶部，其可根据冷却塔高度进行升降调整，其外侧由上至下依次设有第一旋转机构和第二旋转机构，两者分别与检测控制单元通信连接。

进一步地，所述喷淋单元还包括第一伸缩臂和第二伸缩臂，两者结构相同，其中，所述第一伸缩臂包括：多节伸缩臂；设于所述多节伸缩臂之间的伸缩臂升降机构，其与控制检测单元通信连接；设于所述多节伸缩臂顶部的伸缩臂顶部开口及设于其底部的伸缩臂底部开口，所述伸缩臂顶部开口上设有旋转接头，所述伸缩臂底部开口上设有螺纹，通过螺纹实现第一伸缩臂与第一旋转机构的固定连接。

进一步地，述喷淋单元还包括第一喷头和第二喷头，所述第一喷头通过旋转接头设于第一伸缩臂顶端，所述第二喷头通过旋转接头设于第二伸缩臂顶端。

进一步地，所述升降旋转座、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第一旋转机构及第二旋转机构皆为中空结构，其内设有的空腔连通后形成密封通道，所述密封通道可通过抽拉管，所述抽拉管一端通过旋转接头与第一喷头连接，另一端与水泵出水口连接。

优选地，述第一喷头包括：水面喷头及设于所述水面喷头顶部的多孔喷头，两者喷淋方向相反，其中所述水面喷头上设有阻水器，所述多孔喷头上设有多个喷淋角度各不相同的喷嘴。

优选地，所述水泵出水口上设有出水管及五通接头，所述出水管一端与水泵出水口连接，另一端与所述五通接头的主连接头连接；所述述五通接头的副连接头与抽拉管一端连接。

优选地，所述消毒剂储药柜内还设有液位传感器，其与检测控制单元通信相连。

优选地，所述控制箱底部设有底座连接板，其包括底座上连接板及底座下连接板，两者夹设于所述承重板的顶部及底部。

优选地，所述控制箱及消毒剂储药柜箱体外层设有防腐蚀涂层。

按照本发明的另一个方面，提供一种地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药方法，包括步骤：

S100：在无线数显端上完成消毒剂浓度阈值、水样各项检测预警指标及消毒剂储量预警指标等监测数值的设定；

S200：控制检测单元检测消毒剂浓度达到最低阈值时，无线数显端自动发出指令至制检测单元，控制投药机构进行冷却塔内的喷淋消毒作业；

S300：控制检测单元将监测水样各项检测及消毒剂储量的数据定期通过无线数显端发送给操作人员，并在各项指标到达预警值后发出警报信息提示操作人员及时进行处理异常状况。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统，通过设有水质检测探头检测水体的消毒剂浓度，无线数显端获取水质检测数据并自动发出指令至制检测单元，控制自动投药系统进行冷却塔内的喷淋消毒作业，保证循环水体消毒剂浓度的稳定性，避免微生物滋生。

(2)本发明的地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统，其喷淋单元的四条伸缩臂展开后，设于伸缩臂顶端的喷头在冷却塔内形成四个对称喷淋消毒点，其消毒原理充分借鉴了公共场所检测梅花布点的原则，通过升降旋转座沿竖直方向上升对冷却塔缸体内壁、以及顶部的风扇喷洒和底部的冷却水体进行喷淋消毒，实现冷却塔的全面性消毒。

(3)本发明的地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统，整体系统采用可拆卸式设计，设计重量较轻，便于各类特殊地形的冷却塔使用；本发明的系统设计上充分考虑现有冷却塔结构，在加装上无需对现有冷却塔结构进行改动；系统中升降旋转座可根据冷却塔高度进行升降调整，喷淋单元的伸缩臂展开长度可根据冷却塔内径进行调整，使本发明的系统能适用于多种类型的冷却塔。

(4)本发明的地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统，通过将消毒剂储药柜浸泡于冷却塔内的冷却水体中，其采用密封防水设计，通过冷却水体散热，使其温度控制在20°～45°之间，可保证设消毒剂在消毒剂储药柜内稳定存放，消毒效果不受到环境温度影响。

(5)本发明的地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统，通过设有喷头，所述喷头包括水面喷头及设于多孔喷头顶部的多孔喷头，两者喷淋方向相反，其中多孔喷头上设有多个喷淋角度各不相同的喷嘴，使其喷淋覆盖区域更广；所述水面喷头初始喷淋角度朝下，其可对冷却塔内的冷却水进行喷淋消毒；所述水面喷头上还设有阻水器，所述阻水器在水流的冲击下可带动第一喷头以伸缩臂杆体为中心轴旋转，使第一喷头对冷却塔塔壁进行多角度的喷淋消毒。

附图说明

图1为本发明实施例中一种地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中喷淋单元的结构示意图；

图3为本发明实施例中伸缩臂结构示意图；

图4为本发明地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药方法流程示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-控制箱、2-水泵、21-出水管、22-进水管、3-控制检测单元、4-电源、5-喷淋单元、51-升降旋转座、511-第一旋转机构、512第二旋转机构、52-第一伸缩臂、521-伸缩臂顶部开口、522-伸缩臂底部开口、523-伸缩臂升降机构、53-第二伸缩臂、54-第一喷头、541-水面喷头、542-多孔喷头、55-第二喷头、56-抽拉管、6-消毒剂储药柜、7-水质检测探头、8-冷却塔、81-承重板、9-底座连接板、91-底座上连接板、92-底座下连接板、93-固定螺栓、10-无线数显端。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-3所示，本发明实施例提供一种地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统，包括控制箱1、投药机构和监测及控制机构，其中：控制箱1设于冷却塔8内承重板81上；投药机构包括设于控制箱1顶部的喷淋单元5、设于控制箱1内部的水泵2及设于冷却塔8内冷却水体中的消毒剂储药柜6，所述水泵2从消毒剂储药柜6抽取消毒剂输送至喷淋单元5；监测及控制机构包括设于控制箱1内的控制检测单元3和电源5，设于冷却塔8内冷却水体中水质检测探头7以及设于所述冷却塔8外壳上的无线数显端10，所述电源4与检测控制单元3电连接，所述检测控制单元3分别与无线数显端10及水质检测探头7通信连接。所述监测及控制机构通过水质检测探头7实时监控水样各项指标，并将检测数据发送至操作人员，所述无线数显端8根据操作人员设定阈值自动发生指令至检测控制单元3并控制投药机构开始工作，所述喷淋单元5多角度喷洒消毒剂对冷却塔8内部进行全面性消毒。

如图1所示，所述控制箱1采用密封防水设计，其箱体外层涂有防腐蚀涂层，能有效避免高温、高湿及消毒剂对箱体产生腐蚀。控制箱1通过底座连接板9固定设于冷却塔8内，所述底座连接板9包括底座上连接板91及底座下连接板92，两者夹设于冷却塔8内固有的承重板81顶部及底部，并通过螺栓进行固定，其中底座上连接板91顶部与控制箱1固定连接。所述控制箱1内依次固定设有水泵2、检测控制单元3及电源4，其中电源4分别与水泵2、检测控制单元3电连接，为两者提供工作电源，检测控制单元3与水泵2通信连接并控制水泵2输送消毒剂进行消毒作业。所述水泵2的进水口上设有进水管22，其一端与进水口连接，另一端从控制箱1侧边开有的进水管出口处伸出并与消毒剂储药罐6连接，将消毒剂储药罐中的消毒剂泵出；所述水泵2出水口上设有出水管21，其一端与出水口连接，另一端与设于控制箱1顶部的喷淋单元5连接，可将消毒剂输送至喷淋单元5。

在本发明优选实施例中，所述喷淋单元5设有两组，分别对称设于控制箱1顶部两端，对冷却塔8内部进行全方位消毒。如图2所示，所述喷淋单元5包括升降旋转座51、第一伸缩臂52、第二伸缩臂53、第一喷头54、第二喷头55及抽拉管56，其中，升降旋转座51设于控制箱1顶部，与检测控制单元3通信连接，可在检测控制单元3控制下进行升降，使投药机构适用于不同高度的冷却塔8，避免出现因高度不够无法对冷却塔8缸体顶部进行喷淋消毒的困境，使投药机构能对冷却塔8进行全面消毒。所述升降旋转座51外侧由上至下依次设有第一旋转机构511和第二旋转机构512，两者分别与检测控制单元3通信连接，通过检测控制单元3控制，两者同时反向旋转。所述第一伸缩臂52的底端与第一旋转机构511固定连接，所述第二伸缩臂53的底端与第二旋转机构512固定连接，在第一旋转机构511及第二旋转机构512带动下，第一伸缩臂52与第二伸缩臂53沿水平方向反向旋转，通过设于第一伸缩臂52顶端的第一喷头54及设于第二伸缩臂53顶端的第二喷头55，将消毒剂沿第一伸缩臂52与第二伸缩臂53旋转方向进行喷洒，通过设有两组喷淋单元5，伸缩臂展开后形成四个喷淋点，消毒剂的喷洒途径在水平方向形成闭环，保证了冷却塔8内消毒的全面性。

在本发明另一实时例中，所述第一喷头54设于第一伸缩臂52顶端，其可以伸缩臂杆体为中心轴旋转；所述第一喷头54包括水面喷头541及设于多孔喷头541顶部的多孔喷头542，两者喷淋方向相反，其中多孔喷头541上设有多个喷淋角度各不相同的喷嘴，使其喷淋覆盖区域更广；所述水面喷头541初始喷淋角度朝下，其可对冷却塔8内的冷却水进行喷淋消毒，优选地，所述水面喷头541上还设有阻水器，所述阻水器在水流的冲击下可带动第一喷头54以伸缩臂杆体为中心轴旋转，使第一喷头54对冷却塔8塔壁进行多角度的喷淋消毒。

如图3所述，本发明实施例中，所述第一伸缩臂52与第二伸缩臂53结构相同，设有多节伸缩臂，伸缩臂展开长度可根据冷却塔8内径进行调整，使本发明的系统能适用于多种直径的冷却塔8。所述第一伸缩臂52为中空结构，包括设于其顶部的伸缩臂顶部开口521，设于其底部的伸缩臂底部开口522，设于其多节伸缩臂之间的伸缩臂升降机构523；其中伸缩臂顶部开口521上设有旋转接头，通过旋转接头实现述第一伸缩臂52顶部与第一喷头54的连接，使第一喷头54可绕旋转接头进行旋转，实现其在竖直平面内喷淋途径的闭环；所述伸缩臂升降机构523与控制检测单元3通信连接，在控制检测单元3的控制下可调节第一伸缩臂52伸展的速度与长度，通过第一伸缩臂52的推动第一喷头54，可在第一伸缩臂52伸展臂长范围内实现全方位无死角的喷淋消毒作业；所述伸缩臂底部开口522上设有螺纹，通过螺纹实现与第一旋转机构511的固定连接。

本发明实施例中，为使消毒剂随着第一伸缩臂52及第二伸缩臂53的展开更好地传输至第一喷头54内，采用了抽拉管56以适应升降旋转座51、第一伸缩臂52及第二伸缩臂53的伸缩调整，避免普通输送管在伸缩过程中出现受力拉扯导致的损坏。进一步地，所述抽拉管56与出水管21通过五通接头对接，其中，五通接头主连接头与出水管21一端连接，其余四个副连接头分别通过抽拉管56与喷淋单元5连接；进一步地，为防止外部高温、高湿水气进入控制箱1内，对控制箱1内各元器件造成损害，所述升降旋转座51、第一伸缩臂52、第二伸缩臂53、第一旋转机构511及第二旋转机构512皆为中空结构，其内设有空腔连通形成密封通道，在阻挡水气进入的同时可通过抽拉管56，可避免因单独为抽拉管56在控制箱1上设置出口而出现密封不严的情况。如图1和3中所示，抽拉管56一端通过伸缩臂顶部开口521处设有旋转接头与第一喷头54连接，另一端依次穿过伸缩臂底部开口522、第一旋转机构511、升降旋转座51内设有的空腔进入冷却塔8内，与设于出水管21上5通接头的副连接头连接，在第一伸缩臂52伸缩过程中，抽拉管56具有的伸缩结构可随之延长或收缩，将消毒剂输送至第一喷头54内进行喷淋作业。

为防止消毒剂在高温、高湿环境下失效，本发明实施例中所述消毒剂储药柜6浸泡于冷却塔8内的冷却水体中，其箱体外层涂有防腐蚀涂层，整体箱体采用密封防水设计，通过冷却水体散热，使其温度控制在20°～45°之间，可保证设消毒剂在消毒剂储药柜6内稳定存放；进一步，所述消毒剂储药柜6内还设有液位传感器，其与检测控制单元3通信相连，可实时监测消毒剂存储量。

本实验新型实施例中，根据《公共场所集中空调通风系统卫生规范》WS 394-2012规定，在冷却塔8内的冷却水体内设有水质检测探头7，其设于冷却塔8内的水槽中心处，该位置既为冷却塔循环水流动孔，也为塔体水体的中心位置，可用于监控水深、水温、浑浊度、电导率、pH值、游离余氯等指标。所述水质检测探头7采用线缆穿过控制箱1侧边开有的线缆过孔与控制检测单元3通信相连，将检测数据传输至控制检测单元3内。进一步地，所述冷却塔8外壳上还设有无线数显端10，其与控制检测单元3无线通信，可接收控制检测单元3转发的水质检测数据，使冷却塔8外的操作人员通过无线数显端10获得冷却塔8内水质数据，操作人员亦可在无线数显端10上设定间隔时间段发送信息，通过无线终端可获知冷却塔8内的水源状况，使操作人员无需亲临现场进行查看，减少了操作人员的工作量；同时，操作人员可通过无线数显端10控制系统进行投药消毒作业，无需进入冷却塔8内部进行仍消毒，保护了操作人员的身体健康安全；进一步地，无线数显端10可设定冷却塔内水体的消毒剂浓度最低阈值，通过获取的检测数据，在消毒剂浓度到达最低阈值时，自动发出指令至制检测单元3，控制自动投药系统进行冷却塔8内的喷淋消毒作业，可有效抑制冷却塔内微生物的滋生。

本发明的地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药系统，其喷淋单元5的4条伸缩臂展开后，设于伸缩臂顶端的喷头在冷却塔8内形成四个对称喷淋消毒点，其消毒原理充分借鉴了公共场所检测梅花布点的原则，通过升降旋转座51沿竖直方向上升可对冷却塔缸体内壁、以及顶部的风扇喷洒和底部的冷却水体进行喷淋消毒，实现冷却塔的全面性消毒。此外，通过在冷却塔水体8中心部位设有水质检测探头7检测水体的消毒剂浓度，并根据消毒剂浓度最低阈值进行喷淋消毒作业，保证循环水体消毒剂浓度的稳定性，避免微生物滋生。整体系统采用可拆卸式设计，设计重量较轻，便于各类特殊地形的冷却塔使用，进一步地，设计上充分考虑现有冷却塔结构，在加装上无需对现有冷却塔结构进行改动。冷却塔运行往往在春、夏、秋季进行，因此在可在冬季时将其拆下进行维护，延长其使用寿命。

如图4所示，本发明的另一个实施例中，提供地铁冷却塔中嗜肺军团菌监测和自动投药方法，包括如下步骤：

S100：在无线数显端10上完成消毒剂浓度阈值、水样各项检测预警指标及消毒剂储量预警指标等监测数值的设定；

S200：控制检测单元3检测消毒剂浓度达到最低阈值时，无线数显端10自动发出指令至制检测单元3，控制自动投药系统进行冷却塔8内的喷淋消毒作业；

S300：控制检测单元3将监测水样各项检测及消毒剂储量的数据定期通过无线数显端10发送给操作人员，并在各项指标到达预警值后发出警报信息提示操作人员及时进行处理异常状况。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。