[发明专利]一种在线监测水质的方法及其应用的装置和系统

说明书

本发明公开了一种在线监测水质的方法及其应用的装置和系统，涉及水体检测技术。针对现有技术中检测不便的问题提出本方案，方法包括利用两种光谱数据形成的曲线，找出指标对应的特征峰和高度，从而确认被测水体中指标的具体大小。装置则利用浮标放置于水体中，利用所述方法进行水体检测。系统在包括装置的基础上，还设置后台服务器进行深度处理。优点在于，集成了检测、通讯、供电和安装固定于一体，能方便有效进行水质监测点的选址和安置。直接利用水体荧光光谱、吸收光谱以及自适应算法对水质指标进行自动分析，增强测试指标值的有效性。

技术领域

本发明涉及一种在线监测水质的方法及其应用的装置和系统。

背景技术

为了保护水资源的安全，常规检测依然采用抽样送检的方式为主，在采水点进行水体样本的采集，再经过保存和运输到达相关检测机构或实验室，通过复杂的预处理再进行相关测试。整个过程耗时长、步骤复杂、实时性差，采集点及采集量受人力成本限制无法实现广泛布网。这些缺点不利于对整体的水资源情况进行了解，也无法实时监控排污情况的变化，从而无法及时反馈偷排污水和倾倒垃圾的情况。

部分现有水质在线测试设备需要在岸边安置机柜，抽水到机柜做预处理后在检测，需要做土地平整、基础建设和供电线路铺设等，涉及到复杂的工程建设流程。

部分现有的水质光谱检测仪多数采用单一类型光谱进行水质检测，这使得可测量的指标有限，水体中多个指标相互干扰造成的检测误差难以避免。

发明内容

本发明目的在于提供一种在线监测水质的方法及其应用的装置和系统，以解决上述现有技术存在的问题。

本发明所述在线监测水质的方法，包括以下步骤：

S1、分别获取水中的第一光谱数据和第二光谱数据；

S2、将第一光谱数据转换成连续的第一光谱曲线；将第二光谱数据转换成连续的第二光谱曲线；

S3、分别获取第一光谱曲线和第二光谱曲线的波峰数目和位置；所述位置指波峰对应的光谱波长；

S4、选择线型函数在各波峰位置对第一光谱曲线和第二光谱曲线进行拟合；

S5、识别出第一光谱曲线的特征峰及峰值，以及识别出第二光谱曲线的特征峰及峰值；

S6、根据第一光谱曲线和第二光谱曲线的特征峰及峰值计算出对应指标及指标值；

S7、利用第一光谱曲线和第二光谱曲线计算出指标值的偏离小于阈值时，按需输出第一光谱曲线或第二光谱曲线计算出指标值；否则报错。

所述的第一光谱数据为荧光光谱数据，第一光谱曲线为荧光光谱曲线；所述的第二光谱数据为吸收光谱数据，第二光谱曲线为吸收光谱曲线。

所述步骤S3中通过对光谱曲线做二阶导数获取波峰数目和位置。

所述线型函数包括高斯型和洛伦兹型。

所述步骤S4中使用最小二乘法进行拟合。

所述最小二乘法具体为L-M最小二乘法。

所述步骤S7中，利用均方差计算偏离。

一种在线监测水质的装置，包括浮标以及设置在浮标上的风光互补供电系统、采集通讯模块、两个以上的检测探头；所述的风光互补供电系统用于提供工作电力，电性连接采集通讯模块和各检测探头；所述的采集通讯模块用于获取各检测探头的光谱数据，利用所述方法完成指标值计算，将计算出的指标值发送至上级系统；所述各检测探头位于水面以下，用于获取不同类型的光谱数据。

一种在线监测水质的系统，包括后台服务器、手持终端以及所述的装置；所述的装置、手持终端、后台服务器互相通信连接。还设有监控屏幕墙用于显示指标值。