[发明专利]适应长期免维护的低浊度水质在线浊度测量算法及装置

说明书

本发明涉及适应长期免维护的低浊度水质在线浊度测量算法及装置。在线浊度测量算法，包括同时测量水体的光散射和透射信号，再通过数学模型联立求解排除视窗污染的影响并获得水体的真实浊度。在线浊度测量装置由测量腔、测量腔径向中端一侧设置的第一敏感器、对称于第一敏感器位于测量腔径向中端另一侧设置的反射器、经反射器90度折射至平行于测量腔轴向端沿的第二分光器、位于测量腔轴心临近第二分光器部位外边沿居中设置的第一分光器组成。

技术领域

本发明属于市政供水管网和二次供水监测技术领域，特别涉及一种适应长期免维护的低浊度水质在线浊度测量算法及装置。

背景技术

随着社会发展和人民生活水平的提高，人民群众对供水的安全和质量的要求越来越高。针对供水管网和二次供水的水质监测对于进一步提高城市供水质量具有重要意义。而供水管网和二次供水的监测有两方面难点：一是分散式和无人值守，要求监测仪器能适应长期免维护的需求；二是水质浊度极低，要求监测仪器检出限低，精度高，稳定性好。目前已有的水质浊度传感器大多采用散射法原理，个别产品虽配备了自动清洁等功能，但仍难以做到彻底清洁光学镜面，特别是对水渍等附着力较强的污染效果较差。而光学镜面的污染具有累积性，长期积累的结果会导致监测数据漂移，无法适应免维护条件下的长期稳定性。对于低浊度水体，一般采用ISO7027推荐的散射法测量浊度，浊度值直接与散射光信号的强弱进行关联。然而镜面上长期积累的水渍等污垢会降低镜片的透过率，增大镜面对光线的反射和散射比例，影响浊度测量的准确度。镜面污染是限制浊度监测仪器长期在线准确测量的关键问题。此外，主要元器件的性能波动对浊度监测装置的长期免维护连续服役也有负面影响。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足而是提供一种针对低浊度水质，实现低浊度长期可靠测量并适应长期免维护需求的在线水质浊度测量的算法和装置。

本发明的技术解决方案是所述适应长期免维护的低浊度水质在线浊度测量算法，其特殊之处在于，同时测量水体的光散射和透射信号，再通过数学模型联立求解排除视窗污染的影响并获得水体的真实浊度。

作为优选：所述数学模型：

I₁＝I₀f(T_b)g(F_g)   ⑴

式中，I₁为浊度监测中获得的水体散射信号值，I₀为光源强度，T_b为水体浊度，Fg为镜面污染程度。

作为优选：增加一路垂直于主测量光的辅助测量光，综合主测量光散射信号值和辅助测量光的透射信号值，通过建立模型求解确定消除镜面污染影响的水体浊度值。

作为优选：所述建立模型：

T_b＝αI_s   ⑵

I₁＝εI_s exp(-βT_bl₁)   ⑶

I₂＝εI₂₀ exp(-2βT_bl₂)   ⑷

式中的已知数，α和β分别为主测量光和辅助测量光在视窗洁净时标定获得的标定系数，I₂₀为辅助测量光在视窗洁净时纯净水标定获得的信号值，I₁为主测量光到敏感器A穿过水体的距离，l₂为辅助测量光到敏感器B穿过水体的距离，以上均为测量前已知参数；

式中的未知数，I₁和I₂分别为敏感器A和敏感器B的测量值；Is是真实散射光强度，T_b为测量水体浊度，ε为视窗通过率，是视窗污染程度的体现；