[發明專利]一種全光譜水質監測系統及方法

在審

• 申請號: 202110508869.7
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN112924404A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 楊浩;劉耀瑤
• 申請（專利權）人: 南京智譜科技有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01;G01S19/42
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

本發明提供了一種全光譜水質監測系統及方法，包括遠程監控終端、云端服務器以及光譜監測設備；光譜監測設備用于執行遠程監控終端通過云端服務器下發的操作指令采集待檢測水樣的光譜數據，并將光譜數據發送至云端服務器；云端服務器用于根據預先建立的水質光譜模型計算所述光譜數據，得到待檢測水樣的水質參數；遠程監控終端用于向云端服務器發送操作指令，操作指令用于控制光譜監測設備進行相應操作，以及從云端服務器中獲取待檢測水樣的所述光譜數據和所述水質參數。本發明通過將遠程監控終端，云端服務器和光譜監測設備進行系統集成，可高效快速地實現對水質的監測，提高水質監測的準確性，避免了因采用化學試劑對水質監測而造成的二次污染。

技術領域

本發明屬于水質監測的技術領域，尤其涉及一種全光譜水質監測系統及方法。

背景技術

水是生命之源，水質的安全問題與人類的生存以及社會的發展密切相關，隨著環境污染問題的日益突出，水質安全已經成為社會關注的焦點問題。傳統的水質監測方法是現場采集水樣，然后拿回具有檢驗資質的實驗室通過化學方法得到水質的各項參數，雖然這種方法較為成熟，但是這種方法的監測周期長、人力成本高、需要消耗大量的化學試劑，不利于大面積的水質情況實時監控，且監控結果也依賴于監測人員的經驗，導致水質監測結果具有一定的不確定性。另外，消耗的化學試劑易對水質造成二次污染，不利于水質保護。

因此，開發一種能夠快速、低成本、無污染、維護方便的水質監測設備是業界亟待解決的技術問題。

發明內容

基于以上現有技術的不足，本發明所解決的技術問題在于提供一種能夠快速、低成本、無污染、維護方便的全光譜水質監測系統及方法，實現對水質的監測。

第一方面，本發明提供了一種全光譜水質監測系統，包括遠程監控終端、云端服務器以及至少一個光譜監測設備；所述光譜監測設備用于執行遠程監控終端通過云端服務器下發的操作指令采集待檢測水樣的光譜數據，并將光譜數據發送至云端服務器；所述云端服務器用于根據預先建立的水質光譜模型計算所述光譜數據，得到待檢測水樣的水質參數；所述遠程監控終端用于向云端服務器發送操作指令，所述操作指令用于控制光譜監測設備進行相應操作，以及從云端服務器中獲取待檢測水樣的所述光譜數據和所述水質參數。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明中提供的全光譜水質監測系統，云端服務器還用于預先建立水質光譜模型并存儲，具體通過以下方式：

根據暗電流、參比光譜和水樣光譜獲取水樣的第一吸光度光譜，對所述水樣的第一吸光度光譜進行預處理，得到水樣的第二吸光度光譜；將水樣的第二吸光度光譜作為自變量，水樣的水質參數標準值作為因變量，構建所述自變量和因變量之間的最優回歸關系模型，所述最優回歸關系模型即為所述水質光譜模型。

可選的，所述根據暗電流、參比光譜和水樣光譜，獲取水樣的第一吸光度光譜，包括：根據以下公式計算水樣的第一吸光度光譜：

其中，A為水樣的第一吸光度光譜；為參比光譜；為水樣光譜；dark為暗電流。

進一步的，所述云端服務器具體用于根據待檢測水樣的暗電流、參比光譜和水樣光譜計算待檢測水樣的吸光度光譜，并將待檢測水樣的吸光度光譜代入所述水質光譜模型進行解算，獲得待檢測水樣的水質參數。

進一步的，所述光譜監測設備還用于上傳光譜監測設備的設備狀態信息至云端服務器；所述遠程監控終端還用于向云端服務器獲取所述設備狀態信息。

可選的，所述光譜監測設備的設備狀態信息包括：北斗衛星定位系統或GPS定位系統確定的位置信息、探測器溫度、數據采集時間和設備ID。

進一步的，待檢測水樣的水質參數以圖和/或表的形式進行可視化展示。

第二方面，本發明提供了一種全光譜水質監測方法，應用于上述全光譜水質監測系統，所述方法包括：