[发明专利]一种水质参数光谱智能检测分析系统及方法

权利要求书

1.一种水质参数光谱智能检测分析系统，其特征在于，包括：便携式光谱采集模块、智能手机控制模块和云平台智能分析模块；

其中，所述智能手机控制模块分别与所述便携式光谱采集模块和所述云平台智能分析模块通信连接；

所述便携式光谱采集模块用于获取待测水体反射的光谱信号，并将所述光谱信号转换为数字信号，将所述数字信号传输至所述智能手机控制模块；

所述智能手机控制模块用于获取所述数字信号，并将所述数字信号传输至所述云平台智能分析模块；

所述云平台智能分析模块用于基于所述数字信号和预设水质参数反演模型，获取所述待测水体的水质参数；

其中，所述预设水质参数反演模型具体包括：波段比值与所述待测水体的水质参数之间的关系；所述波段比值为从所述数字信号中提取的两个预设特征波段的中心波长处对应的数字信号的比值，所述预设特征波段为所述数字信号中对应的波段中与所述待测水体的水质参数相关系数最大的波段或所述相关系数最大和第二大的波段。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述便携式光谱采集模块具体包括：光源、探测器和数据传输模块；

所述光源用于照射所述待测水体；所述探测器上设置有滤波片，所述滤波片用于对所述待测水体反射的光谱信号进行滤波处理；所述探测器用于接收所述滤波片滤波处理后的光谱信号，并通过数模转换将滤波处理后的光谱信号转换为数字信号；所述数据传输模块用于将所述数字信号传输至所述智能手机控制模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述便携式光谱采集模块还包括：电源管理模块；

所述电源管理模块用于为所述便携式光谱采集模块供电以及进行充放电管理。

4.根据权力要求1所述的系统，其特征在于，所述智能手机控制模块还用于向所述便携式光谱采集模块发送控制指令，以控制所述便携式光谱采集模块的获取动作。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能手机控制模块所处的智能手机内设置有显示模块，所述显示模块与所述智能手机控制模块物理连接；

所述智能手机控制模块在获取光谱数字信号后，将所述数字信号与对应的波长绘制成曲线，并控制所述显示模块显示所述曲线。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述云平台智能分析模块具体用于获取所述智能手机控制模块发送的所述数字信号，并基于所述数字信号和预设水质参数反演模型获取所述待测水体的水质参数；

所述云平台智能分析模块还用于将所述水质参数反馈至所述智能手机控制模块，以供所述智能手机控制模块控制所述显示模块显示所述待测水体的水质参数。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述水质参数包括所述待测水体的叶绿素a浓度、水体浊度和水体悬浮物浓度；相应地，所述预设水质参数反演模型具体包括：波段比值与所述叶绿素a浓度之间的关系、波段比值与所述水体浊度之间的关系以及波段比值与所述水体悬浮物浓度之间的关系。

8.一种水质参数光谱智能检测分析方法，其特征在于，包括：

获取待测水体反射的光谱信号，并将所述光谱信号转换为数字信号；基于所述数字信号和预设水质参数反演模型，获取所述待测水体的水质参数；

其中，所述预设水质参数反演模型具体包括：波段比值与所述待测水体的水质参数之间的关系；所述波段比值为从所述数字信号中提取的两个预设特征波段的中心波长处对应的数字信号的比值，所述预设特征波段为所述数字信号中对应的波段中与所述待测水体的水质参数相关系数最大的波段或所述相关系数最大和第二大的波段。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设水质参数反演模型通过如下方法构建：

获取样本水体反射的光谱信号以及水质参数，并将所述光谱信号转换为数字信号；

基于相关系数法，从所述数字信号中提取两个预设特征波段，所述预设特征波段为所述数字信号中对应的波段中与所述样本水体的水质参数相关系数最大的波段或所述相关系数最大和第二大的波段；

获取两个所述预设特征波段的中心波长处对应的数字信号的比值，得到波段比值；

根据所述波段比值与所述水质参数之间的关系，构建所述预设水质参数反演模型。