[发明专利]一种农田重金属污染在线监测预警与实时处理系统及方法

权利要求书

1.一种农田重金属污染在线监测预警与实时处理系统的处理方法，其特征在于，所述系统包括重金属在线监测预警设备、重金属实时处理装置和控制处理单元，所述重金属在线监测预警设备与重金属实时处理装置分别与所述控制处理单元连接；

所述重金属在线监测预警设备用于监测土壤的重金属浓度，并根据土壤污染严重程度发出预警信号；

所述控制处理单元用于接收且分析预警信号并发出控制指令；

所述重金属实时处理装置用于接收控制指令，并对重金属进行吸附处理；

所述处理方法包括：

S1.根据重金属浓度计算公式和待测点的电阻值，得到待测点的重金属元素浓度值和重金属综合污染因子；

S2.判断当待测点的重金属综合污染因子大于预设值时，重金属在线监测预警设备发出预警信号；

S3.控制处理单元接收预警信号，并控制重金属实时处理装置进行重金属吸附处理；

所述S1中待测点的重金属元素浓度值，通过以下步骤得到：

S11.在检测区域内安装农田重金属污染在线监测预警及实时处理系统；

S12.通过系统的取样装置对检测区域参考点进行取样；

S13.取样样品通过管道进入预处理装置进行预处理；

S14.预处理后的样品进入到感知单元，通过重金属传感器将感知的信号传送到变送器；

S15.变送器把重金属传感器的测量值转化为电信号，并传输到模数转换器；

S16.模数转换器采集变送器输出的电流/电压信号，通过模数转换为相应的数字信号，模数转换器内置的SPSS软件对电阻值与目标重金属元素浓度值进行逐步回归得到目标重金属元素浓度与电阻参数关系式，提取该关系式系数，即得重金属浓度计算公式的参数值；

S17.根据待测点观察到的电阻数值，根据重金属浓度计算公式，得到待测点的重金属元素浓度值，重金属浓度计算公式为：

其中，c是重金属元素的浓度，R是测得的电阻数值，b₀、b₁和b₂是参数。

2.根据权利要求1所述的农田重金属污染在线监测预警与实时处理系统的处理方法，其特征在于，所述重金属在线监测预警设备包括依次连接的取样装置、预处理装置、感知单元、变送器、模数转换器和预警装置；

所述取样装置包括钻头、延长杆、刮刀和土壤存储室，所述延长杆上标有刻度，用于对样品的土壤深度进行标定；

所述预处理装置包括研磨器和土壤样品瓶；

所述感知单元包括重金属传感器，所述重金属传感器由氮掺杂的有缺陷的石墨烯的材料制成；

所述变送器用于将所述重金属传感器的测量值转化为电信号；

所述模数转换器用于将变送器输出的电流/电压信号，通过模数转换为相应的数字信号。

3.根据权利要求2所述的农田重金属污染在线监测预警与实时处理系统的处理方法，其特征在于，所述模数转换器用于对电阻值与目标重金属浓度值进行逐步回归得到目标重金属浓度与电阻参数关系式。

4.根据权利要求1所述的农田重金属污染在线监测预警与实时处理系统的处理方法，其特征在于，所述重金属实时处理装置包括重金属吸附器，所述重金属吸附器内设有吸附材料，所述吸附材料为氮掺杂的有缺陷的石墨烯。

5.根据权利要求1所述的农田重金属污染在线监测预警与实时处理系统的处理方法，其特征在于，所述系统还包括与所述控制处理单元连接的重金属污染监控平台，所述重金属污染监控平台用于根据所述控制处理单元的控制指令绘制区域重金属污染图。

6.根据权利要求5所述的农田重金属污染在线监测预警与实时处理系统的处理方法，其特征在于，所述重金属污染监控平台包括传感器节点、GPRS模块和电脑输出终端；

所述传感器节点为区域内的无线传感器网络节点；

所述GPRS模块，用于收集所述传感器节点的地理位置信息并传输至所述控制处理单元；

所述电脑输出终端，用于分析所述控制处理单元发送的控制指令，绘制区域重金属污染图。