[发明专利]一种水质在线监测系统及监测方法

说明书

本发明提供一种水质在线监测系统，包括：采集水质信息的物联感知系统、分析系统以及远传和监控系统；所述物联感知系统包含：温度传感器、流量传感器、全光谱水质传感器以及A/D转换器；所述全光谱水质传感器包括：全光谱探头，所述全光谱探头包括电源、氙灯光源、超声清洗、进样槽、光源陈列器、光谱检测模块、预留传感器节点。本发明具有以下优点：免试剂、无二次污染，节省了药剂费；同时实现多参数测定，大大降低了传统分体式监测系统所需高昂的设备费用；自清洗，免维护、运行操作简便、使用寿命长，降低了运行维护成本。

技术领域

本发明涉及水质在线监测技术领域，具体而言，尤其涉及一种水质在线监测系统。

背景技术

随着科学技术水平的进步，水质在线监测技术得到了较大的发展，但环境监测要求随着环境保护行业尤其是智慧水务的发展而不断提高。为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，规范生态环境监测工作，2020年3月实施了《污水监测技术规范》等十一项国家环境保护标准，以及水十条对智慧水务、村镇污水治理等发展要求，为在线监测系统提供了广阔的市场空间。

传统监测方法主要都是以投药为测量方法，且每个指标需要单独的仪器实现，分析仪器造价、药物成本、人工维护费用高，且会造成二次污染，因此传统比色法的技术已经越来越不能满足智慧环保行业的需求。新形势下全光谱技术被认为是目前最具开发意义及价值的新型水质在线监测技术之一，该技术是基于朗伯—比尔定律，再利用一定波长范围内的吸光度与水质参数之间的关系建立模型，然后把被测溶液相应波长范围内的吸光度情况带入模型，反演得到水质参数值。这种免试剂、免维护、同时实现多参数测定的全光谱设备需求会逐渐加大，基于全光谱技术的智慧型在线监测系统逐渐得到市场的认可和研究者的青睐。

基于全光谱的智慧型在线监测技术在国内发展较慢，国内对于水质在线监测的研究工作相比国外起步较晚，产品在数据处理、智慧性、稳定性、分析精度以及使用寿命等方面与国外同行相比仍有较大发展空间。因此亟待开发一种可靠、经济、智慧的水质在线监测系统，对城市水域水质指标进行自动监测和评价，为环境保护提供科学、智慧的大数据支撑，提高环保和相关职能部门的工作效率和监管能力，最终达到智慧环保的目的。

发明内容

本发明目的在于克服传统在线监测系统仪器造价、药物成本、人工维护费用高，且会造成二次污染等问题，提供一种可靠、经济、智慧的水质在线监测系统。一种智慧型水质在线监测系统主要包括物联感知系统、智慧分析系统、远传和监控系统，该系统采用了数字信号处理技术、无线通信技术、数据库管理技术等，实现城市水质在线监测仪器设备的远程管理和控制，并通过数学模型的建立反演测试指标，同时具有水质监测数据的显示、编辑、打印、查询、统计、分析、告警、存储和传输等功能。

本发明采用的技术手段如下：一种水质在线监测系统，其特征在于，包括：采集水质信息的物联感知系统、分析系统以及远传和监控系统；

所述物联感知系统包含：温度传感器、流量传感器、全光谱水质传感器以及A/D转换器；

所述全光谱水质传感器包括：全光谱探头，所述全光谱探头包括电源、氙灯光源、超声清洗、进样槽、光源陈列器、光谱检测模块、预留传感器节点；

所述分析系统包括：分析仪器、数据校准输出端、信息采集输入端、自动清洗信号输出端、存储器、CPU处理器、可编辑显示器、工具箱、直流电源；

所述远传和监控系统包括：通讯器、通信模块、监控终端及远程监控中心系统。

本发明还包含一种水质在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将所述全光谱探头浸入待监测水样中，所述氙灯光源发射测量光束波长为200～750nm，经过取样槽，光束形成穿透所述待监测水样的测量光束及不穿透水样的参比光束；经过A/D转换器完成模拟数字转换和A/D放大并将光谱传送至微处理器中进行运算分析；