[發明專利]一種水質在線監測分析系統及方法

在審

• 申請號: 202110255239.3
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112903947A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 范智勇
• 申請（專利權）人: 范智勇
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01N21/84;G01N21/25;G01N27/30;H04N7/18
• 代理公司: 上海塔科專利代理事務所(普通合伙) 31380
• 代理人: 耿恩華

1.一種水質在線監測分析系統，其特性在于，包括生物視頻采集模塊、光譜分析模塊、電化學分析模塊、水質綜合分析模塊；

所述生物視頻采集模塊包括透明的生物通道，以及沿生物通道周向均勻布設的多個視頻采集設備，所述多個視頻采集設備采集通過生物通道的生物的生物特征參數，并將這些生物特征參數輸入到水質監測神經網絡模型進行運算處理，輸出得到第一水質監測結果；

所述光譜分析模塊包括光源和光譜分析儀，所述光源發出的光束照射生物通道中的待測水樣，并被光譜分析儀采集，然后進行分析，得到第二水質監測結果；

電化學分析模塊包括取樣泵、采樣瓶和設置在所述采樣瓶中的敏感電極，取樣泵將生物通道中的水樣泵入所述采樣瓶，所述敏感電極對采樣瓶中的水樣進行電導率測量，并根據得到的電導率得到第三水質監測結果；

所述水質綜合分析模塊根據所述第一水質監測結果、所述第二水質監測結果、所述第三水質監測結果，根據加權平均求和算法得到最終的水質監測結果。

2.根據權利要求1所述的一種水質在線監測分析系統，其特征在于，所述多個視頻采集設備緊貼生物通道周向均勻布設，所述光譜分析模塊設置在視頻采集設備右側，并且光源與光譜分析儀相對設置；所述電化學分析模塊設置在視頻采集設備左側，所述取樣泵設置在生物通道壁上，以把采集的水樣品輸送到采樣瓶中。

3.根據權利要求1所述的一種水質在線監測分析系統，其特征在于，所述生物通道壁上設置有定期清潔部件，按照固定的頻率對生物通道壁進行清理。

4.根據權利要求1所述的一種水質在線監測分析系統，其特征在于，所述生物為斑馬魚、彩虹鱒魚、古比魚、青鏘魚。

5.根據權利要求1所述的一種水質在線監測分析系統，其特征在于，水質在線監測分析系統還設置有GPS定位模塊或北斗定位模塊。

6.根據權利要求1所述的一種水質在線監測分析系統，其特征在于，水質在線監測分析系統中還設置有壓力傳感器，用于測量水深數據，還設置有溫度傳感器，用于測量待測水樣的溫度，在得到水深數據和水溫數據之后，對測量得到的水質監測結果進行補償。

7.一種水質在線監測分析方法，應用于權利要求1-6任一項所述的水質在線監測分析系統，其特征在于，該水質在線監測分析方法包括如下步驟：

S1、建立水質監測神經網絡模型并進行初始化，然后采樣生物樣本參數，進行訓練和驗證，如果驗證一致則執行步驟S2，否則繼續執行步驟S1；

S2、對光譜分析模塊進行標定，擬合得到不同光譜對應的水質監測結果曲線；

S3、對電化學分析模塊進行標定，擬合得到不同電阻率對應的水質監測結果曲線；

S4、多個視頻采集設備采集生物通道內的生物參數輸入到水質監測神經網絡模型，得到第一水質監測結果；

S5、所述光譜分析模塊的所述光源發出平行入射光，出射光被光譜分析儀接收，分析光譜得到第二水質監測結果；

S6、電化學分析模塊的所述取樣泵對生物通道內的水樣進行取樣，并泵入到采樣瓶中，采樣瓶中的敏感電極對水樣電阻率進行檢測，并根據該電阻率得到第三水質監測結果；

S7、對所述第一水質監測結果、所述第二水質監測結果、所述第三水質監測結果進行比較，如果某一項水質監測結果與其他兩項水質監測結果具有明顯差異，則判定上述某一項水質監測結果錯誤，則對其相應的檢測模塊進行檢修和重新標定，并重新執行步驟S1，否則執行步驟S8；

S8、多個視頻采集設備定時采集所述光譜分析模塊和所述電化學分析模塊的實時圖像，并據此判斷是否工作正常；

S9、對所述第一水質監測結果、所述第二水質監測結果、所述第三水質監測結果按照設定的加權系數進行加權平均，得到最終的水質監測結果。