[发明专利]一种全光谱水质监测系统及方法

说明书

本发明提供了一种全光谱水质监测系统及方法，包括远程监控终端、云端服务器以及光谱监测设备；光谱监测设备用于执行远程监控终端通过云端服务器下发的操作指令采集待检测水样的光谱数据，并将光谱数据发送至云端服务器；云端服务器用于根据预先建立的水质光谱模型计算所述光谱数据，得到待检测水样的水质参数；远程监控终端用于向云端服务器发送操作指令，操作指令用于控制光谱监测设备进行相应操作，以及从云端服务器中获取待检测水样的所述光谱数据和所述水质参数。本发明通过将远程监控终端，云端服务器和光谱监测设备进行系统集成，可高效快速地实现对水质的监测，提高水质监测的准确性，避免了因采用化学试剂对水质监测而造成的二次污染。

技术领域

本发明属于水质监测的技术领域，尤其涉及一种全光谱水质监测系统及方法。

背景技术

水是生命之源，水质的安全问题与人类的生存以及社会的发展密切相关，随着环境污染问题的日益突出，水质安全已经成为社会关注的焦点问题。传统的水质监测方法是现场采集水样，然后拿回具有检验资质的实验室通过化学方法得到水质的各项参数，虽然这种方法较为成熟，但是这种方法的监测周期长、人力成本高、需要消耗大量的化学试剂，不利于大面积的水质情况实时监控，且监控结果也依赖于监测人员的经验，导致水质监测结果具有一定的不确定性。另外，消耗的化学试剂易对水质造成二次污染，不利于水质保护。

因此，开发一种能够快速、低成本、无污染、维护方便的水质监测设备是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种能够快速、低成本、无污染、维护方便的全光谱水质监测系统及方法，实现对水质的监测。

第一方面，本发明提供了一种全光谱水质监测系统，包括远程监控终端、云端服务器以及至少一个光谱监测设备；所述光谱监测设备用于执行远程监控终端通过云端服务器下发的操作指令采集待检测水样的光谱数据，并将光谱数据发送至云端服务器；所述云端服务器用于根据预先建立的水质光谱模型计算所述光谱数据，得到待检测水样的水质参数；所述远程监控终端用于向云端服务器发送操作指令，所述操作指令用于控制光谱监测设备进行相应操作，以及从云端服务器中获取待检测水样的所述光谱数据和所述水质参数。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明中提供的全光谱水质监测系统，云端服务器还用于预先建立水质光谱模型并存储，具体通过以下方式：

根据暗电流、参比光谱和水样光谱获取水样的第一吸光度光谱，对所述水样的第一吸光度光谱进行预处理，得到水样的第二吸光度光谱；将水样的第二吸光度光谱作为自变量，水样的水质参数标准值作为因变量，构建所述自变量和因变量之间的最优回归关系模型，所述最优回归关系模型即为所述水质光谱模型。

可选的，所述根据暗电流、参比光谱和水样光谱，获取水样的第一吸光度光谱，包括：根据以下公式计算水样的第一吸光度光谱：

其中，A为水样的第一吸光度光谱；为参比光谱；为水样光谱；dark为暗电流。

进一步的，所述云端服务器具体用于根据待检测水样的暗电流、参比光谱和水样光谱计算待检测水样的吸光度光谱，并将待检测水样的吸光度光谱代入所述水质光谱模型进行解算，获得待检测水样的水质参数。

进一步的，所述光谱监测设备还用于上传光谱监测设备的设备状态信息至云端服务器；所述远程监控终端还用于向云端服务器获取所述设备状态信息。

可选的，所述光谱监测设备的设备状态信息包括：北斗卫星定位系统或GPS定位系统确定的位置信息、探测器温度、数据采集时间和设备ID。

进一步的，待检测水样的水质参数以图和/或表的形式进行可视化展示。

第二方面，本发明提供了一种全光谱水质监测方法，应用于上述全光谱水质监测系统，所述方法包括：