[发明专利]一种基于电子鼻技术的黑臭水体快速识别的方法

说明书

本发明公开了一种基于电子鼻技术的黑臭水体快速识别的方法，具体为：将采集的不同污染程度的河道水样品放于开有两小孔的密封容器中，静置一段时间，使密封容器中的顶空气体饱和；电子鼻对顶空气体进行检测，得到黑臭水体的嗅觉指纹信息。将选取电子鼻的稳定信号作为黑臭水体的嗅觉指纹信息，利用线性判别分析法对该嗅觉指纹信息进行处理以及分析，训练电子鼻技术能够快速识别不同污染程度的黑臭水体。本发明方法只需利用电子鼻技术和判别分析法就对黑臭水体进行快速识别和归类，无需复杂前期预处理，操作简单，准确率高。

技术领域

本发明属于环境监测领域，尤其涉及一种基于电子鼻技术的黑臭水体快速识别的方法，是一种便捷、客观、快速的检测方法。

背景技术

黑臭水体是严重的水污染现象，使水体完全丧失使用功能，并影响景观以及人类生活和健康。在城市发展的道路上。黑臭水体不仅损害城市人居环境，也严重影响城市形象。黑臭水体的治理需要提前了解并掌握其状况。目前黑臭水体的识别和分类尚未有一个统一、快速以及简单的方法。

电子鼻是由传感系统和模式识别系统相结合的具有快速检测多种气体分子的一种智能装置，具有高灵敏度、可靠性、对样品进行量化分析等特点。目前，对监测领域的高自动化要求越来越急迫，电子鼻作为一种自动在线检测工具，在环境检测领域具有广大的应用潜力。利用电子鼻技术对河道水质参数经常快速监测的相关研究尚未报道。本发明目的在于快速监测河道水质参数的变化，同时填补国内外关于电子鼻技术在水环境监测领域的空白。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于电子鼻技术的黑臭水体快速识别的方法，利用嗅觉传感器对不同污染程度的黑臭水体进行快速识别和分类分析。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种基于电子鼻技术的黑臭水体快速识别的方法，具体步骤包括如下：

步骤(1)、将不同污染程度的黑臭水体进行现场取样；

将小于5ml的黑臭水放于具有两个小孔的不小于500ml的密封容器中，在15-25℃下静置5min时间，使得密封容器中的顶空气体达到动态饱和。

密封容器上两个小孔的孔径大小为0.1～3mm，两孔间隔为3～5cm；

步骤(2)、构建数据集：

将电子鼻的前置进样针插入到放有河道水的密封容器中的其中一个小孔，另一个小孔用于保证稳定气流；以50～100ml/min的流速将密闭容器中的顶空气体吸入到电子鼻内部10～20cm³的传感器气室内，在40～60s的时间内进行电子鼻传感器与顶空气体反应并产生信号，并采集信号；电子鼻的后置进样针以200～300ml/min的流速抽取外部空气对传感器气室以及传感器表面进行清洗10min；所述信号是传感器接触黑臭水顶空气体的电导率G与传感器在经过外部空气时的电导率G0的比值，即G/G0。

步骤(3)、根据专家经验对不同黑臭水体等级分类；

对步骤(2)电子鼻采集到的信号作为数据集，并根据专家经验对数据集进行标签设定，该标签为黑臭水体等级分类。

步骤(4)、建立线性判别分析模型：

将步骤(2)中电子鼻传感器的信号作为X矩阵，即模型的输入；将步骤(3)中的水体等级分类作为Y矩阵，即模型的输出；随机选取数据集中一定量的样品作为训练样本，一定量的样品作为测试样本。

作为优选，将5ml河道水至置于500ml的容器中，用具有内径0.5mm的两个小孔的盖子进行密封，在15-25℃下静置5min，使密封容器内的气体达到平衡。

作为优选，电子鼻的10个传感器第60s的信号值作为线性判别分析模型的输入。

本发明的有益效果是: