[实用新型]全光谱水质实时监测系统

说明书

本实用新型公开了全光谱水质实时监测系统，包括地面站系统和水下执行器，水下执行器与地面站系统通过电缆和信号线连接；水下执行器包括密封壳体，密封壳体内设置有设备仓，设备仓内设有主板和终端存储器，终端存储器与主板电连接；密封壳体内部的中心位置处设置有光谱水室，光谱水室的连通进水通道和出水通道，进水通道与出水通道同轴设置；进水通道内设置有滤网组，出水通道内设有引水泵；光谱水室上的两侧均相对设有通光窗口，其中一个通光窗口处设置光源，光源朝向另一个通光窗口发射光线并到达光接收器，光接收器连接光信号处理器，光信号处理器与主板电连接并将光信号转换为电信号发送至主板处。

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，主要涉及全光谱水质实时监测系统。

背景技术

人类生活和生产用水对水质均有特定的要求，不同领域的使用水需达到不同的水质标准。对自然环境中水的监测主要包含物理指标、化学指标以及微生物指标；对工业用水则考虑是否影响产品质量或易于损害容器及管道。具体包括COD(Chemical OxygenDemand,化学需氧量)、BOD(Biochemical Oxygen Demand，生化需氧量)、TOC(TotalOrganic Carbon，总有机碳)、TSS(Total Suspended Solid，总悬浮固体)、硝氮指标、氨氮指标、总磷指标、总氮指标、浊度指标、重金属指标等。

多数有机物在UV波段都有强烈的吸收，通过测量待测水体UV波段的吸收光谱可以和水质的相关指标建立一定的关联关系，通过这些关联模型可以在某种程度上反演出相关指标参数值。在早期的研究中，人们发现在波长254nm的吸收度和水质COD、TOC等指标存在较好的线性相关关系，通过254nm吸光度值推算COD值在日本及欧美一些国家已经广泛接受并形成了相关工业标准。在实践中，人们也发现254单波长吸光度的一些局限性，主要表现在光源的波动、浊度的影响等，双光路可以解决光源波动影响，但浊度的影响无法消除，为此产生了双波长测量法，通过选取一个无明显有机物吸收的波长进行补偿从而消除浊度影响。

单波长、双波长的核心都是基于254nm吸光度与COD的线性关系，对于较为简单的水体，这个线性关系比较好，但对于有机物成分相对复杂的水体该线性关系常常会有较大偏离，而且通过单一波长补偿浊度也不一定准确，基于此，多波长模型相应诞生，其核心思想是采集大量的光谱数据，通过波长相关性分析以及大量计算机模拟，找到4～6个波长点吸光度值进行权重建模，该模型将比双波长法具有更好的适应性。

多波长法对于有一定复杂度的水体进行COD权重值建模有一定优势，但同时也存在一定不足，主要表现在对色度、温度、PH值等因素考虑不足；另一方面，对于更为广泛的针对不同水体进行统一建模的能力缺乏；另外，对于NH₃-H、TN、TP等无直接明确吸收表现的指标无法建模。另外，现有的利用UV波段的吸收光谱进行水质检测的仪器一般都设有单独的水质检测探头，在进行检测时还需要将水质检测探头下放至待测定水域。这种方式存在以下缺陷：

1.目前主要通过光纤下放单独的探头至待测定水域，探头在水下的相对位置难以确定，容易出现探头晃动的情况，晃动将影响探头工作的精度；

2.在浅水区域下放单独的探头时，探头容易与水下的水藻等水生植物或河床等发生接触，对探头的正常工作造成极大的干扰甚至障碍，不利于水质监测工作的进行。

因此水质的检测处理需要谨慎对待，现有的水质检测处理难以保证其检测精度和可靠度，针对现有技术存在的不足，需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了全光谱水质实时监测系统，旨在从水体底部直接进行水质的光谱分析，分析过程中能够避免水体中水草、杂质的影响，并能判断当下光谱分析的水体浊度，确保传递的分析信号是在符合标准的水体内进行的。

为了实现上述效果，本实用新型所采用的技术方案为：