[发明专利]河道水质表观异常检测便携式分析仪及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种河道水质表观异常检测便携式分析仪及其检测方法，属于水质检测装置技术领域。

背景技术

随着我国工业化和城市化步伐的加快，城市水体污染现状日益严峻，近年来不断爆发蓝藻事件、黑臭现象等。作为城市水体，其良好的表观是作为城市水体的基本要求。据此，研制一台以河道表观污染检测为目的装置极有必要。现有的以光谱为传感器的装置一般体积较大，缺乏便携性，自动化和智能化程度低，若用于河道水质表观污染检测，更会产生如便携性，成本等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一个河道水质表观异常检测便携式分析仪及其检测方法，从而减少人为因素带来的不确定性，同时引入便携性、自动化和智能化等特性。

一种河道水质表观异常检测便携式分析仪，包括自动取水与过滤模块、光路模块、控制运算处理模块、通讯模块和可视化显示模块、GPS定位模块；

自动取水与过滤模块用于获得原水样本和过滤后水质样本；

光路模块用于获取原水样本和过滤后水质样本的光谱数据；

控制运算处理模块，用于进行数据处理和分析，得到水质表观污染指数，获得当前水质污染等级，并根据判断结果自动生成相应报警结果；

通讯模块，用于与水质检测基站进行数据传输，或者多台便携式分析仪之间进行数据传输；

可视化显示模块，显示当前水体表观污染等级、水质表观数据变化值、水质污染报警情况，作为界面进行指令交互。

所述的便携式分析仪呈箱体，所述的自动取水与过滤模块，包括第一出水管、第二出水管、过滤装置、左侧储水槽、右侧储水槽、水泵、进水口、电机，其中水泵安装在便携式分析仪的侧壁上，进水口与水泵相连，电机驱动水泵，水泵分别连接第一出水管、第二出水管，第一出水管输出原水样本，直接注入右侧储水槽，第二出水管经过过滤装置，输出过滤后水质样本，最后注入左侧储水槽。

所述的光路模块包括光谱传感器、光谱范围为360-2500nm的可见波段氙灯光源，光源衰减器及浸入式可调光程反射探头，光源衰减器接受来自光源发射的原始光，经过衰减处理后的光强0-100%可调，浸入式可调光程反射探头，直接浸入待测水体，光路模块获得的光谱数据传输进入控制运算处理模块。

所述的控制运算处理模块，设有河道水质表观异常检测系统，使用控制电路板，整个电路采用电源供电；

所述河道水质表观异常检测系统包括基础数据库存储和水质表观异常检测与报警；

基础数据包括本地区水域水质基本信息、水质监测传感器历史数据信息、系统空白样本校正信息、用户信息，有毒污染物数据库和本地的水质表观指数模型所述河道水质表观异常检测系统中；

水质表观异常检测与报警包括结合基础数据，处理光谱数据得到水质表观污染指数，获得当前水质污染等级，并根据判断结果自动生成相应报警结果。

所述的处理光谱数据得到水质表观污染指数具体步骤如下：

S1. 截取所采集光谱数据的可见波段部分，400nm-760nm；

S2. 根据水中污染物对光产生吸收、散射等作用从而使水体呈现不同的表观形状的原理，将原始水样过滤，并检测过滤后水样的可见吸收光谱；

S3. 采用k近邻法计算判别水体颜色，给出颜色修正系数β；

S4. 积分计算原始水样过滤前后可见光谱扫描曲线面积x；

S5. 通过不同表观污染系数水样面积拟合方程W=26 ln(βx+10) -60，得出表观污染校正系数W。

一种采用所述的便携式分析仪的异常检测方法，步骤如下：

1）基础数据库建立

将本地区水域水质基本信息、水质监测传感器历史数据信息、系统空白样本校正信息、用户信息，通过实验建立的有毒污染物数据库和本地的水质表观指数模型导入所述河道水质表观异常检测系统中，保存基础数据；

2）数据检测

所述河道水质表观异常检测系统启动运行，水泵开启，得到当前水域数据并通过自动过滤装置获得原水样本和过滤后水质样本，通过光谱传感器和浸入式探头获取光谱数据，通过GPS定位模块获取定位信息；

3）数据分析

所述河道水质表观异常检测系统获取光谱检测数据后，将数据包进行解析，计算得到水质表观污染指数，获得当前水质污染等级，并根据判断结果自动生成相应报警结果；

4）数据传输