[发明专利]一种水质在线监测方法与装置

权利要求书

1.一种水质在线监测方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、检测模型建立阶段，通过试纸实验，得到试纸颜色变化与检测指标浓度之间的关系，建立检测模型；

S2、信息采集阶段，将样品滴到试纸层上，试纸层因指标浓度不同而呈现不同的颜色，然后实时采集颜色变化图像信息；

S3、特征量提取阶段，首先对采集来的原始图像数据进行预处理，然后进行特征量抽取，提取试纸层的图像信息；所述的原始数据指摄像头直接输出、未经任何加工处理的数据；

S4、检测判别阶段，将提取的图像信息特征量进行特征层融合处理，由所建立的在线监测模型进行实时检测和污染等级评定。

2.根据权利要求1所述的水质在线监测方法，其特征在于，步骤S1中，对测量测指标进行检测的具体步骤为：

S11、对其进行试纸测验，将试纸放入含有已知浓度的该物质溶液中，待其反应后，取出试纸；

S12、采集试纸图像数据信息；

S13、设定不同浓度的溶液重复进行试纸反应，根据不同浓度下试纸的颜色变化，通过图像分析，划定颜色变化所对应的浓度梯度，作为颜色标定；

S15、将颜色标定录入嵌入式系统中，编辑比色程序；

S16、在线采集试纸颜色变化图像信息，将图像信息传递给嵌入式系统；

S17、将步骤S16中得到的图像信息与步骤S15中做好的颜色标定进行颜色的分析和对比，得出比色结果，并上传到数据库；建立在线检测模型。

3.根据权利要求2所述的水质在线监测方法，其特征在于，首先进行试纸颜色变化与水中污染物浓度变化对应关系的实验，然后根据浓度-颜色关系进行标定，不同的颜色对应不同的污染物浓度，最后录入嵌入式系统，在对试纸颜色进行标定时，每一种指标试纸进行多次试验和校正，得到准确的浓度-颜色对应关系。

4.根据权利要求1所述的水质在线监测方法，其特征在于，步骤S1中，检测指标包括水样的pH、六价铬浓度、氯化物浓度、硫化物浓度和总磷浓度；在信息采集过程中，所用光源为摄像头自带光源。

5.根据权利要求1所述的水质在线监测方法，其特征在于，在步骤S2中获得的在线采集颜色变化图像信息之后，将图像信息转换为RGB格式。

6.根据权利要求1所述的水质在线监测方法，其特征在于，步骤S3中，所述的对原始数据进行预处理包括图像的增强、分割、目标特征提取。

7.根据权利要求1所述的水质在线监测方法，其特征在于，步骤S4中，所述的提取图像信息的特征量通过神经网络的方法进行特征层信息融合。

8.一种水质在线监测装置，其特征在于，包括箱体及安装在箱体内部的电源模块、光源及信息采集模块、数据处理及控制模块、数据传输模块、存储模块；电源模块为整个检测装置提供电力供应；光源及信息采集模块，摄像头自带光源，为信息采集模块提供所需的光照条件，摄像头对试纸拍照进行图像信息采集；数据处理及控制模块对图像信息进行读取，并对数据进行处理加工，并控制检测装置上其他模块的工作状态；数据传输模块与数据处理模块相连接，通过有线或无线的方式将检测装置的检测结果输出；存储模块用于存储系统处理的结果。

9.根据权利要求8所述的水质在线监测装置，其特征在于，箱体包括进排水系统、传动系统、以及过滤层；

进排水系统包括入水管、出水阀；

传动系统为卷有试纸的主动轴和从动轴，从动轴卷有未使用的试纸，主动轴通过摩擦力将使用过的试纸收起来；

过滤层将入水管的水进行过滤，以减小泥沙对检测结果的影响，所述过滤层设置在出水管和试纸之间。

10.根据权利要求8所述的水质在线监测装置，其特征在于，所述数据处理模块采用基于ARM Cortex-A8内核的嵌入式系统，对图像信息进行分析对比。