[發(fā)明專利]一種水質在線監(jiān)測分析系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112903947A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了一種水質在線監(jiān)測分析系統(tǒng)及方法，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；生物視頻采集模塊采集生物特征參數，并輸入到水質監(jiān)測神經網絡模型進行運算處理，得到第一水質監(jiān)測結果；光譜分析模塊的光源發(fā)出的光束待測水樣，并采樣光譜分析儀采集、分析，得到第二水質監(jiān)測結果；電化學分析模塊的取樣泵將生物通道中的水樣泵入采樣瓶，敏感電極對采樣瓶中的水樣進行電導率測量，得到第三水質監(jiān)測結果；水質綜合分析模塊根據加權平均求和算法得到最終的水質監(jiān)測結果。通過上述方式，本發(fā)明能既能滿足精度要求，又能夠實現對突發(fā)性水體環(huán)境事故的預警。

技術領域

本發(fā)明涉及水質監(jiān)測技術領域，尤其涉及一種水質在線監(jiān)測分析系統(tǒng)及方法。

背景技術

水質在線監(jiān)測是掌握水環(huán)境質量狀況，實現水環(huán)境治理和保護的重要手段和依據。及時、準確、全面地反映水環(huán)境質量和污染狀況，至少可以節(jié)約后期 40%的水環(huán)境治理費用。因此，建立多參數、網絡化的大規(guī)模水質在線監(jiān)測與預警系統(tǒng)，是當前水環(huán)境治理和保護的迫切需求。

目前，被廣泛使用的水質檢測技術大致可分為理化分析方法和生物監(jiān)測法兩類：理化分析方法是基于物理和化學原理通過各類專業(yè)的儀器設備定性或者定量的測定分析水體樣本中的重金屬含量、有機物含量、電導率、含氧量、酸堿度等評估水體環(huán)境質量。該類方法能夠較為精確地測定分析水體環(huán)境中污染物的成分和含量。但是其檢測成本較高，且難以實現在線監(jiān)測，這使得理化分析方法難以監(jiān)測水體質量發(fā)生突發(fā)性事故的情況。而生物監(jiān)測法是將毒理學方法、生態(tài)學方法等生物檢測技術相結合，測定和評估水體環(huán)境中單一化學物質或綜合毒性物質對水生生物的影響。隨著生物監(jiān)測技術的快速發(fā)展和應用的普及，生物在線監(jiān)測技術可實時監(jiān)測指示生物在水體環(huán)境中發(fā)生的變化，實現對突發(fā)性水體環(huán)境事故預警，但是該監(jiān)測方式存在運行不穩(wěn)定，監(jiān)測結果不夠準確的問題。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種水質在線監(jiān)測分析系統(tǒng)及方法，解決現有技術中水質監(jiān)測存在的檢測成本較高、難以監(jiān)測水體質量發(fā)生突發(fā)性事故的情況、監(jiān)測方式存在運行不穩(wěn)定、監(jiān)測結果不夠準確的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明實施例采用的技術方案是：一種水質在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，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(jiān)測神經網絡模型進行運算處理，輸出得到第一水質監(jiān)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(fā)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(jiān)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(jiān)測結果；

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

可選的，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。

可選的，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。

可選的，所述生物為斑馬魚、彩虹鱒魚、古比魚、青鏘魚。

本發(fā)明實施例還提供一種水質在線監(jiān)測分析方法，應用于所述的水質在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，該分析方法包括如下步驟：

S1、建立水質監(jiān)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(zhí)行步驟S2，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟S1；