[發明專利]基于多傳感器信息融合的COD檢測方法和裝置

在審

• 申請號: 201810148645.8
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108226435A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 楊慧中;樂高楊;穆瑞;胡惠新;陳剛;陶洪峰
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;屠志力

本發明提供一種基于多傳感器信息融合的COD檢測方法，利用COD檢測裝置對待測水樣進行氧化消解，通過多傳感器實時記錄反應管進口處的氣體流量、臭氧濃度和出口處的氣體流量、臭氧濃度、二氧化碳濃度以及反應過程中的溫度和壓強。通過出口處二氧化碳濃度變化速率，自動判斷消解是否完成，若消解完成則消解終止。然后通過消解過程中各傳感器測得的相關數據，利用溶解量估計模型計算得到溶解氧量和溶解二氧化碳量，再根據物理化學關系估算出消耗的耗氧量，除以待測水樣的體積即可得到待測水樣的COD值。本發明完善了COD檢測的計算過程；實現對不同濃度或含不同有機物水樣的消解完成時間自動判斷。

技術領域

本發明屬于水質檢測技術領域，特別適用于環境水質在線監測系統中的化學需氧量(COD)在線檢測。

背景技術

COD作為評價水體污染程度的重要綜合指標之一，主要反映了水體受有機物污染的程度。湖泊、水庫等水體的富營養化污染與水體中COD含量密切相關，其含量過高會引起各種水生植物的異常繁殖和生長。太湖、巢湖等地都曾發生過大規模藍藻爆發事件，因此對水體中COD含量的檢測具有重要的實際意義。

目前水體COD含量的檢測主要采用國家標準重鉻酸鉀氧化法(GB 11914-89)和高錳酸鹽指數法(GB 11892-89)：通過在水樣中加入已知量的重鉻酸鉀或高錳酸鉀溶液，在酸性或堿性介質下高溫回流氧化消解水樣溶液，再通過特定化學試劑滴定定量，間接計算出COD值。國標法雖然準確度高、重現性好，但是其操作復雜、消解時間長、受氯化物濃度影響大、成本高、二次污染嚴重。

現有發明(ZL201310537388.4)在信息融合計算方面沒有考慮有機物消解過程中產生的氣體對COD測定的影響以及消解過程中氣體在水樣中的溶解對COD測定的影響，存在測量誤差的不確定性；并且原發明采用固定消解時間的方式無法實現對不同水樣消解終止時間的自動控制，從而造成消解不徹底或消解效率不高的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種基于多傳感器信息融合的COD檢測方法，根據傳感器測得的相關變量，利用所建立的溶解量估計模型，完善了COD檢測的計算過程；通過消解過程生成的二氧化碳濃度變化速率，實現對不同濃度或含不同有機物水樣的消解完成時間自動判斷，使裝COD檢測置實現自適應控制不同水樣的消解時間。本發明采用的技術方案是：

一種基于多傳感器信息融合的COD檢測方法，包括以下步驟：

步驟S1，建立溶解量估計模型：將水樣的溶解氧量和溶解二氧化碳量作為溶解量估計模型建模的輸出樣本，將消解過程中的臭氧消耗量、二氧化碳生成量、消解溫度及壓強作為溶解量估計模型的輸入變量，利用軟測量技術建立溶解量估計模型；

步驟S2，首先打開臭氧發生器和紫外燈，臭氧氣體通過第一氣體干燥冷凝模塊、第一氣體流量傳感器和第一臭氧濃度傳感器以及針孔進氣嘴進入石英玻璃反應管；打開第二兩通電磁閥，在液體流量傳感器產生的脈沖控制下，用抽水泵抽取待測水樣VmL至石英玻璃反應管中進行消解反應，反應過程中產生的氣體通過第二氣體干燥冷凝模塊、壓力傳感器、溫度傳感器、第二氣體流量傳感器、臭氧濃度傳感器以及二氧化碳濃度傳感器后排入尾氣處理池；當二氧化碳濃度變化速率小于設定閾值時表示消解完成，打開并通過第一兩通電磁閥將廢液排入廢液處理池；

步驟S3，實時采集并記錄消解時間ts內反應管進口的第一臭氧濃度傳感器的濃度值C_1i和反應管出口的第二臭氧濃度傳感器的濃度值C_2i，反應管進口的第一氣體流量傳感器的流量值l_1i、和反應管出口的第二氣體流量傳感器的流量值l_2i，反應管出口二氧化碳濃度傳感器的濃度值d_i；采集壓力傳感器的壓強值和溫度傳感器的溫度值；

分別對l_1i和l_2i進行體積流量修正，分別得到修正后體積流量值L_1i、L_2i；