基于近紅外光譜技術(shù)水質(zhì)監(jiān)測裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)屬于水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域，提供了一種基于近紅外光譜技術(shù)水質(zhì)監(jiān)測裝置，通過水質(zhì)采樣監(jiān)測終端完成現(xiàn)場水質(zhì)的采樣和近紅外光譜區(qū)域光學(xué)信號的采集，終端控制模塊完成對采樣監(jiān)測終端的控制、數(shù)據(jù)定位，監(jiān)控中心接收終端控制模塊傳送的光學(xué)信號并處理，獲得監(jiān)測點(diǎn)的位置坐標(biāo)、水質(zhì)的全磷全氮監(jiān)測值，建立水質(zhì)參數(shù)地圖模型，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了水體質(zhì)量的在線監(jiān)測與實(shí)時(shí)評價(jià)。該系統(tǒng)無污染、低消耗，實(shí)現(xiàn)快速對多組分同時(shí)測定及分析，適合遠(yuǎn)程多點(diǎn)、頻繁、實(shí)時(shí)水體質(zhì)量監(jiān)測，能真實(shí)、準(zhǔn)確地反映水質(zhì)狀況和污染變化，為環(huán)境管理部門及時(shí)掌握水質(zhì)狀況，預(yù)警、預(yù)報(bào)重大水質(zhì)污染事故提供了可靠依據(jù)。（*該技術(shù)在2021年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于近紅外光譜技術(shù)水質(zhì)監(jiān)測裝置。
技術(shù)介紹
全球淡水資源日漸枯竭，陸地生態(tài)系統(tǒng)中氮、磷肥的使用導(dǎo)致大量氮、磷進(jìn)入江河湖泊，水體的富營養(yǎng)化導(dǎo)致藻類繁殖并形成水華現(xiàn)象，破壞了水體的自然循環(huán)，且局面有可能進(jìn)ー步惡化。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測手段為常規(guī)化學(xué)分析法，測定結(jié)果較精確，但樣品不易保存，大 量化學(xué)試驗(yàn)操作復(fù)雜、成本高、周期長。以ー個(gè)約2500平方公里湖泊計(jì)算，以常規(guī)化學(xué)分析法I平方公里測ー個(gè)點(diǎn)計(jì)算，需要測2500個(gè)點(diǎn)；一個(gè)被測水樣測N個(gè)水質(zhì)參數(shù)，需要做2500XN個(gè)測試，這樣大規(guī)模的測試非常困難，常規(guī)化學(xué)法不能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)多點(diǎn)同時(shí)在線監(jiān)測，不能獲得實(shí)時(shí)、全面、確切的水體水質(zhì)狀況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)提供了一種基于近紅外光譜技術(shù)水質(zhì)監(jiān)測裝置，g在解決傳統(tǒng)用于水質(zhì)監(jiān)測的常規(guī)化學(xué)分析法樣品不易保存，化學(xué)試驗(yàn)操作復(fù)雜、成本高、周期長、不能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)多點(diǎn)同時(shí)在線監(jiān)測，不能獲得實(shí)時(shí)、全面、確切的水質(zhì)狀況的問題。本技術(shù)的目的在于提供一種基于近紅外光譜技術(shù)水質(zhì)監(jiān)測裝置，所述系統(tǒng)包括用于對現(xiàn)場水質(zhì)進(jìn)行采樣，采集近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號，并對所述近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號進(jìn)行輸出的水質(zhì)采樣監(jiān)測終端；與所述水質(zhì)采樣監(jiān)測終端相連接，對所述水質(zhì)采樣監(jiān)測終端進(jìn)行控制，用于接收所述水質(zhì)采樣監(jiān)測終端輸出的近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號，對光學(xué)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)定位，并對所述近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號進(jìn)行輸出的終端控制模塊；用于接收所述終端控制模塊輸出的光學(xué)信號，對光學(xué)信號進(jìn)行處理，獲得水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)的位置坐標(biāo)、水體全磷全氮監(jiān)測值，建立水質(zhì)參數(shù)地圖模型的監(jiān)控中心。進(jìn)ー步，所述水質(zhì)采樣監(jiān)測終端進(jìn)ー步包括蠕動(dòng)泵、過濾網(wǎng)膜裝置、自動(dòng)清洗裝置、紅外分光儀、測量池；所述蠕動(dòng)泵與所述過濾網(wǎng)膜裝置相連通，所述過濾網(wǎng)膜裝置與所述測量池相連通，所述自動(dòng)清洗裝置及紅外分光儀安裝在所述測量池中，所述自動(dòng)清洗裝置與紅外分光儀相連通。進(jìn)ー步，所述終端控制模塊進(jìn)一歩包括用于接收所述終端控制模塊輸出的模擬光學(xué)信號，將所述模擬光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字光學(xué)信號，并對所述數(shù)字光學(xué)信號進(jìn)行輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元相連接，用于發(fā)出控制所述水質(zhì)采樣監(jiān)測終端工作狀態(tài)控制信號，接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字光學(xué)信號，對所述數(shù)字光學(xué)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并對所述數(shù)字光學(xué)信號進(jìn)行輸出的微處理器単元；與所述微處理器單元相連接，用于確定監(jiān)測水質(zhì)位置坐標(biāo)的坐標(biāo)定位単元；與所述微處理器單元相連接，用于接收所述微處理器單元輸出的數(shù)字光學(xué)信號及監(jiān)測水質(zhì)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并對所述數(shù)字光學(xué)信號及監(jiān)測水質(zhì)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無線輸出的無線信號發(fā)射單元；與所述微處理器單元相連接，用于存儲所述終端控制模塊操作系統(tǒng)及水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)信息的存儲器単元；與所述微處理器單元相連接，用于顯示水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的液晶顯示單元。進(jìn)ー步,所述監(jiān)控中心進(jìn)ー步包括用于接收所述無線信號發(fā)射單元輸出的數(shù)字光學(xué)信號及監(jiān)測水質(zhì)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并對所述無線信號發(fā)射單元輸出的數(shù)字光學(xué)信號及監(jiān)測水質(zhì)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出的無線信號接收模塊；與所述無線信號接收單元相連接，用于接收所述無線信號接收單元輸出的數(shù)字光學(xué)信號及監(jiān)測水質(zhì)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，對監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)的位置坐標(biāo)、水體全磷全氮監(jiān)測值的數(shù)據(jù)處理模塊；用于對監(jiān)測點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的數(shù)據(jù)管理模塊。本技術(shù)提供的基于近紅外光譜技術(shù)水質(zhì)監(jiān)測裝置，通過水質(zhì)采樣監(jiān)測終端完成現(xiàn)場水質(zhì)的采樣和近紅外光譜區(qū)域光學(xué)信號的采集，終端控制模塊完成對采樣監(jiān)測終端的控制、數(shù)據(jù)定位，監(jiān)控中心接收終端控制模塊傳送的光學(xué)信號并處理，得到監(jiān)測點(diǎn)的位置坐標(biāo)、水質(zhì)的全磷及全氮監(jiān)測值，建立水質(zhì)參數(shù)地圖模型，無污染、低消耗、非破壞性，可以實(shí)現(xiàn)快速對多組分同時(shí)測定及分析，適合遠(yuǎn)程多點(diǎn)、頻繁、實(shí)時(shí)的水體質(zhì)量監(jiān)測，水質(zhì)采樣監(jiān)測終端結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、可靠性高、便于攜帶，適用于寬闊、長距離水體質(zhì)量的不間斷連續(xù)監(jiān)測工作，現(xiàn)場采集水樣監(jiān)測數(shù)據(jù)及監(jiān)測點(diǎn)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)水體質(zhì)量的在線與實(shí)時(shí)評價(jià)，能真實(shí)、準(zhǔn)確地反映水質(zhì)狀況和污染變化趨勢，為各級環(huán)境管理部門及時(shí)掌握水質(zhì)狀況，預(yù)警、預(yù)報(bào)重大水質(zhì)污染事故提供了可靠的依據(jù)。附圖說明圖I是本技術(shù)實(shí)施例提供的基于近紅外光譜技術(shù)水質(zhì)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是圖I中水質(zhì)采樣監(jiān)測終端的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖I中數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是圖3中屬性數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本技術(shù)實(shí)施例提供的用于水質(zhì)在線監(jiān)測的近紅外光譜分析方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖6是本技術(shù)實(shí)施例提供的在水質(zhì)待測屬性值與近紅外光譜數(shù)據(jù)之間建立分析模型的實(shí)現(xiàn)流程圖。具體實(shí)施方式為了使本技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一歩的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本技術(shù)，并不用于限定專利技術(shù)。圖I示出了本技術(shù)實(shí)施例提供的基于近紅外光譜技術(shù)水質(zhì)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅示出了與本技術(shù)相關(guān)的部分。該系統(tǒng)包括用于對現(xiàn)場水質(zhì)進(jìn)行采樣，采集近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號，并對近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號進(jìn)行輸出的水質(zhì)采樣監(jiān)測終端11 ;與水質(zhì)采樣監(jiān)測終端11相連接，對水質(zhì)采樣監(jiān)測終端11進(jìn)行控制，用于接收水質(zhì) 采樣監(jiān)測終端11輸出的近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號，對光學(xué)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)定位，并對近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號進(jìn)行輸出的終端控制模塊12 ；用于接收終端控制模塊12輸出的光學(xué)信號，對光學(xué)信號進(jìn)行處理，建立水質(zhì)參數(shù)地圖模型，獲得水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)、水體全磷全氮含量的監(jiān)控中心13。如圖2所示，在本技術(shù)實(shí)施例中，水質(zhì)采樣監(jiān)測終端11包括蠕動(dòng)泵111、過濾網(wǎng)膜裝置112、自動(dòng)清洗裝置113、紅外分光儀114、測量池115 ；蠕動(dòng)泵111與過濾網(wǎng)膜裝置112相連通，過濾網(wǎng)膜裝置112與測量池115相連通，自動(dòng)清洗裝置113及紅外分光儀114安裝在測量池115中。在本技術(shù)實(shí)施例中，終端控制模塊12包括用于接收終端控制模塊12輸出的模擬光學(xué)信號，將模擬光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字光學(xué)信號，并對數(shù)字光學(xué)信號進(jìn)行輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元121 ；與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元121相連接，用于發(fā)出控制水質(zhì)采樣監(jiān)測終端11工作狀態(tài)控制信號，接收模數(shù)轉(zhuǎn)換單元121輸出的數(shù)字光學(xué)信號，對數(shù)字光學(xué)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并對數(shù)字光學(xué)信號進(jìn)行輸出的微處理器單兀122 ；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元121是監(jiān)測到的光譜數(shù)據(jù)傳輸通道，負(fù)責(zé)接收紅外分光儀114信號線的監(jiān)測光譜。微處理器単元122帶有I/O端ロ，完成I)發(fā)出蠕動(dòng)泵啟動(dòng)工作信號，設(shè)定微處理器內(nèi)部時(shí)鐘，定義蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，發(fā)出停止信號；2)發(fā)出紅外分光儀114啟動(dòng)工作信號，得到光譜后，發(fā)出打開傳輸通道信號，將光譜傳輸?shù)綌?shù)模轉(zhuǎn)換単元，傳輸結(jié)束，微處理器發(fā)出通道關(guān)閉信號；3)到達(dá)ー個(gè)新的水樣采集點(diǎn)，發(fā)出清洗測量池信號。等等動(dòng)作的控制都是由I/O端ロ發(fā)出信號控制動(dòng)作。與微處理器単元122相連接，用于確定監(jiān)測水質(zhì)位置坐標(biāo)的坐標(biāo)定位単元123 ；與微處理器単元122相連接，用于接收微處理器単元122輸出的數(shù)字光學(xué)信號及監(jiān)測水質(zhì)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并對數(shù)字光學(xué)信號及監(jiān)測水質(zhì)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無線輸出的無線信號發(fā)射單元124 ；與微處理器単元122相連接，用于本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于近紅外光譜技術(shù)水質(zhì)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述監(jiān)測裝置包括 用于對現(xiàn)場水質(zhì)進(jìn)行采樣，采集近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號，并對所述近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號進(jìn)行輸出的水質(zhì)采樣監(jiān)測終端； 與所述水質(zhì)采樣監(jiān)測終端相連接，對所述水質(zhì)采樣監(jiān)測終端進(jìn)行控制，用于接收所述水質(zhì)采樣監(jiān)測終端輸出的近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號，對光學(xué)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)定位，并對所述近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)信號進(jìn)行輸出的終端控制模塊； 用于接收所述終端控制模塊輸出的光學(xué)信號，對光學(xué)信號進(jìn)行處理，獲得水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)的位置坐標(biāo)、水體全磷全氮監(jiān)測值，建立水質(zhì)參數(shù)地圖模型的監(jiān)控中心。2.如權(quán)利要求I所述的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述水質(zhì)采樣監(jiān)測終端進(jìn)ー步包括蠕動(dòng)泵、過濾網(wǎng)膜裝置、自動(dòng)清洗裝置、紅外分光儀、測量池； 所述蠕動(dòng)泵與所述過濾網(wǎng)膜裝置相連通，所述過濾網(wǎng)膜裝置與所述測量池相連通，所述自動(dòng)清洗裝置及紅外分光儀安裝在所述測量池中，所述自動(dòng)清洗裝置與紅外分光儀相連通。3.如權(quán)利要求I所述的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述終端控制模塊進(jìn)一歩包括 用于接收所述終端控制模塊輸出的模擬光學(xué)信號，將所述模擬光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字光學(xué)信號，并對所述數(shù)字光學(xué)信號進(jìn)行輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元； 與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董曉嵐，徐恒省，梁柱，孫麗婭，陶亦亦，
申請(專利權(quán))人：蘇州市職業(yè)大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國別省市：