[發明專利]一種基于改進RBFNN算法的多功能水下水質自動監測系統及監測方法

在審

• 申請號: 201811138411.1
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109270017A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 嚴如強;楊建勇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33;G01N33/18;G06K9/62
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

本發明公開了一種基于改進RBFNN算法的多功能水下水質自動監測系統及監測方法，系統包括上位機和監測儀，上位機包括Labview界面設計部分及Python數據處理部分，監測儀包括可伸縮固定支架、盒體、下位機、滑動模塊和電源模塊；監測儀工作時，用不同的試劑滴定當前水樣，并控制紫外光源發出不同的光來監測不同的水質參數；同時下位機控制滑動模塊，使盒體在垂直方向上上下移動，進而采集不同水深的多個水質參數；上位機完成數據分析處理和顯示。本發明將樣本數據分為測試集與訓練集，用訓練集訓練改進RBFNN模型，用訓練好的改進RBFNN模型對測試集樣本數據進行離線分類處理，有助于更好的分析水質情況。

技術領域

本發明涉及水質監測裝置和方法，尤其是涉及一種基于改進RBFNN算法的多功能水下水質自動監測系統及監測方法。

背景技術

隨著工業的發展，水質污染越來越嚴重，化學需氧量(COD)與含氮量、PH值均能反映水中受還原性物質污染的程度，是衡量環境質量的重要標準，目前，水質的測定傳統方法一般采用化學方法，主要采用重鉻酸鉀標準法、庫侖滴定法，根據水質氯離子濃度的不同其監測方法也不同，淡水一般使用重鉻酸鉀法、酸性高錳酸鉀法，海水使用堿性高錳酸鉀法。但這些傳統方法都存在試劑用量大，二次污染嚴重、測試時間長、操作步驟繁雜、測量對象單一、自動化程度低的缺點，已不適應現代化的市場需求。

水質測量的分光光度測量法是在滴定法的測量基礎上進行的，使用吸收光譜原理，根據溶液內滴定完成后試劑內離子含量多少，分別采用不同波長的紫外光源測量不同濃度的水質待測溶液的吸光度，因此依據所得吸光度工作曲線，可以表示出水樣中化學需氧量、含氮量、PH值。分光光度測量法是滴定法的一種改進，節省試劑，操作方便。但現存的儀器大多只能測量水質的一種參數，而不能完成多參數的統一測量，這也導致了水質測量結果的片面性及不準確性，因此如何研究一種新型的支持多參數同時測量的水質監測儀器迫在眉睫。

市場現存的基于分光光度法的水質監測儀一般需要配套相應生產公司的專用試劑，且必須要人為的滴定試劑，需要人工取樣，人工操作完成各個水質監測步驟，因此浪費了大量的人力物力財力，且取得的水樣單一，不能體現不同深度的水域環境下的水質情況，監測結果不理想，而且水質監測儀器在不同測量環境下的兼容能力很差，對于水域環境的實際測量片面，測量速度及精度有待提高，且儀器價格昂貴、體積巨大操作步驟復雜不便于實際應用。故如何實現集多功能、價格低廉、數據動態存取與離線處理、現場測量與遠距離監測、人工測量與自動化測量、不同水深水質測量、測量簡單精確、快速便攜于一體是水質監測儀器所面臨的迫切問題之一。

發明內容

發明目的：一個目的是提供一種基于改進RBFNN算法的多功能水下水質自動監測系統及監測方法，以解決現有技術與應用存在的上述問題，擴展水質監測儀功能，改進水質監測儀器對不同水深下的多個參數的自動化測量功能及野外測量功能，同時測量多點水質不同水深處水質的多種參數，使得水質監測工作更加方便快捷，同時，采用Labview設計用戶GUI界面，并調用Python實現對水質測量數據的分類等算法，完成對水質參數的多點精確采集及數據分析。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于改進RBFNN算法的多功能水下水質自動監測系統，包括上位機和監測儀，上位機包括Labview界面設計部分及Python數據處理部分，上位機通過Labview設計GUI界面，借助內部接口函數調用Python函數采用改進RBFNN算法完成樣本數據處理，先將樣本數據集分為測試集和訓練集，用訓練集訓練改進RBFNN模型，用訓練好的改進RBFNN模型對測試集樣本數據進行離線分類處理，所述樣本數據是從SD卡數據動態存取模塊讀取到上位機的、由多個測量得到的水質參數組成的數據集；并設計GUI界面對結果進行顯示；

監測儀包括可伸縮固定支架、盒體、下位機、滑動模塊和電源模塊，其中：

可伸縮固定支架下端固定于水中，用于固定整個監測儀；