CN103424444A - 一种电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值的自动监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值自动监测系统及其方法，包括内置精度智能补偿软件的微处理器、pH电极、信号调理单元、温度采集单元、CAN总线通讯单元、上位机控制管理单元和负载电源管理单元；负载电源管理单元负责将电池电压转换为供电路工作电压额并控制相应负载开关以为信号调理单元、温度采集单元和CAN总线通讯单元提供工作电压；信号调理单元输出微处理器单元的输入；温度采集单元中输出端与微处理器I/O口连接；上位机控制管理单元通过CAN总线通讯单元完成对微处理器单元参数和命令的配置和修改。其可实现超低功耗运行，无需动力源支持，并解决了深层位电极抗压和长期在线无法手动校正的难题，可对深部层原位溶液pH值自动化监测。

Description

一种电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值的自动监测系统及方法

技术领域

本发明属自动化测试领域，尤其涉及一种对被测溶液pH值进行深位多层原位自动监测的自动化监测系统及方法。

背景技术

在地下水或者海洋深层水体的监测中，获取被监测水体原有压力和温度下的pH值信息对于掌握水体质量、研究化学反应机制、开展预测和预警具有重要的意义。

目前，水体pH值监测主要包括取样和原位自动监测两种方式。取样方式的水体监测属于离线测试，被测水体存在的压力和温度环境会发生变化，同时，水样获取过程存在二次污染的风险，很大程度上弱化被测信息的真实性。当前，超低功耗、电极耐压、远距离传输、高精度智能补偿算法是制约长期实现水体pH值深层原位自动监测的重要因素，已存在的成熟pH值原位自动监测系统探测深度较浅（≦300米），需现场具备动力电源为深位监测装置提供电能，不具备高精度智能补偿机制，精度较低，远不能满足相关领域的技术需求。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值自动监测系统，其应用具有压力平衡机制的pH电极、负载电源管理单元和高精度pH值智能补偿算法，并利用CAN总线传输技术，克服了现有技术不具备动力电源、无法人工手动校正情况下对深层被测水体进行长时间原位自动监测的不可操作性。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值自动监测系统，其包括：

一内置有精度智能补偿软件的微处理器单元；

一pH电极单元，含有一可置于监测点的具有压力平衡机制的pH电极，该pH电极输出与被测溶液氢离子活度的对数呈线性关系的电位信号；

一信号调理单元，其由阻抗匹配电路、低通滤波电路和电压抬升电路组成；pH电极单元输出端与阻抗匹配电路输入端相连，阻抗匹配电路的输出信号经低通滤波器后，由电压抬升电路调理为正向电压信号；

一温度采集单元，至少含有一个温度传感器；

一进行数据双向收发的CAN总线通讯单元；

一上位机控制管理单元，包括上位机及可将上传的CAN总线数据转换为USB格式数据的CAN-USB转换器；

一负载电源管理单元，包括一个电池、一路可将电池电压转换为供电路工作电压额的低压差线性稳压器（LDO）和三路负载开关；其中，低压差线性稳压器（LDO）向微处理器单元供电，三路负载开关由微处理器单元I/O口控制关闭或打开以为信号调理单元、温度采集单元和CAN总线通讯单元提供工作电压；

所述的信号调理单元的信号输出端接微处理器单元的信号采集输入端；所述温度采集单元中的温度传感器输出端与微处理器I/O口连接；所述的上位机控制管理单元通过CAN总线通讯单元的CAN-USB转换器完成对微处理器单元参数和命令的配置和修改。

所述深层位溶液pH值自动监测系统中，所述的微处理器单元中内置的精度智能补偿软件包括：对系统零点漂移的智能补偿软件和对系统得到的初步计算结果所做的pH值智能计算补偿软件。

所述深层位溶液pH值自动监测系统中，所述具有压力平衡机制的pH电极的探测探头是以陶瓷为选择性透过膜，在陶瓷膜片上开有若干毛孔；该pH电极以银-氯化银为参比电极；pH电极的外壳和内充液室内壁之间放置小活塞，内充液室内充满硅胶介质。

所述深层位溶液pH值自动监测系统中，所述的微处理器采用MSP430处理器，其自带12位AD转换器用于转换经信号调理单元处理后的pH电极输出信号，MSP430处理器的实时时钟电路根据上位机控制管理单元设置的工作时间定时触发本微处理器处于工作状态。

所述深层位溶液pH值自动监测系统中，所述的电池采用一节5号锂电池。

所述深层位溶液pH值自动监测系统中，所述CAN总线通讯单元采用差分方式进行数据双向收发；所述温度采集单元中的温度传感器输出端通过单总线的方式与微处理器I/O口连接。

本发明的另一目的是提供一种电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值自动监测的方法，其应用深层位溶液pH值自动监测系统实现对深层被测水体进行长时间原位自动的监测。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值自动监测的方法，其方法步骤如下：

1）建立上述的深层位溶液pH值自动监测系统，对pH电极单元中的各pH电极进行校正，将校正后的pH电极设置在各待监测的深层位监测点处；

2）在上位机上操作，完成微处理器单元的参数和命令的配置和修改，其中包括初次采集时间及采集时间间隔的设置；

3）启动运行本深层位溶液pH值自动监测系统，选择进入实时监控模式；首先对本系统零点漂移的类型进行判断，根据漂移类型对系统零点进行相应的智能补偿；

4）实时采集数据：pH电极单元输出的电位信号经信号调理单元输送给微处理器单元；同时温度采集单元采集的温度值信号通过单总线的方式输送给微处理器单元；

5）将采集的两路数据依据能斯特方程得到初步计算的结果；

6）对初步计算的结果应用微处理器单元中内置的精度pH值智能补偿软件实现智能补偿，得到高于初步计算结果精度的检测结果，将该检测结果输出打印或经上位机控制管理单元显示。

所述深层位溶液pH值自动监测的方法步骤3中，所述的对系统零点进行智能补偿包括有基线零点漂移和斜率零点漂移补偿；具体类型判断如下：

获取零点值，首先分别在信号采集前后采集N个离散信号x₁…x_n，除去最大值x_max和最小值x_min，把剩下的N-2个采样值进行平均求均值，公式为：

$\mathrm{\μx}=\frac{1}{N-2}\mathrm{\Σx}\left(i\right)(x\left(i\right)\≠x_{\max }\mathrm{andx}\left(i\right)\≠x_{\min })---\left(1\right)$

式中μx即为所求的零点，定义信号采集之前通过式1计算获得的零点为μx₁，信号采集之后通过式1计算获得的零点为μx₂；零点与原始采样信号的方差为：

${\mathrm{\σ}}_x=\frac{1}{N-2}\mathrm{\Σ}{(x\left(i\right)-\mathrm{\μx})}^2---\left(2\right)$

设定阀值δ₁，当方差与均值的差大于δ₁时，认为通过式1计算的零点不满足要求，需重新采集计算零点，反之为正确零点值；

判定零点漂移类型，将通过式1求得的采集前后的零点μx₁和μx₂做差求平均值公式为：

${\mathrm{\σ}}_{12}=\frac{1}{2}({\mathrm{\μx}}_1-{\mathrm{\μ}}_{x2})---\left(3\right)$

设定阀值δ₂，当σ₁₂/μx小于δ₂时，认为是基线零点漂移，否则是斜率零点漂移；

所述根据漂移类型对系统零点进行相应智能补偿的具体方法是：

如果是基线漂移，采用补偿公式为：

y(i)＝x(i)-μx₁₂(i＝0，1，2，...，N-1)

                                                  (4)

其中

${\mathrm{\μx}}_{12}=\frac{1}{2}({\mathrm{\μx}}_1+{\mathrm{\μx}}_2)---\left(5\right)$

如果是斜率漂移，补偿公式为：

y(i)＝x(i)-[k×(i+1)T+μx₁](i＝0，1，2，....N-1)    (6)

其中

$k=\frac{1}{N*T}({\mathrm{\μx}}_2-{\mathrm{\μx}}_1)---\left(7\right)$

式中，x(i)-信号测量值，y(i)-信号的修正值，T-采集时间周期，k-斜率，N-采集到信号的总数。

所述深层位溶液pH值自动监测的方法中，判定过程中阀值δ1和δ2的选定是根据本系统电路芯片参数、采样速率和被测物理量的变化特性确定。

所述深层位溶液pH值自动监测的方法步骤6中，所述的精度pH值智能补偿为应用BP神经网络建立的高精度pH值智能补偿模型对所使用的pH电极老化、共存干扰离子温度、所处目标层位压力和流速因素做智能补偿；具体是：

高精度pH值智能补偿模型采用3层前向网络BP神经网络，模型中以最值归一化方法为基础，建立联合归一化方法对特征子集进行列向量和行向量归一化处理；使用惯性校正法对权值和阀值进行调整；将Sigmoid函数平移为双极型S压缩函数作为网络转移函数；输入的特征参数包括电极老化程度、共存干扰离子、温度、流速、压力；其中，电极老化程度根据温度、压力、时间参数由系统智能判断获得；共存干扰离子、流速、压力根据安装系统前对目标层位取样分析或测井获得，并预置到系统微处理器中；温度通过安装系统后实时监测获取。

本发明电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值自动监测系统可以根据需要划分为两部分：一部分包括负载电源管理单元、pH电极单元、信号调理单元和温度采集单元5，制成原位探测主机直接安装在地下深层位的待检测点；另一部分为上面设备，包括微处理器单元、CAN总线通讯单元和上位机控制管理单元组成，系统断电后，地下仪器与上位机的通讯断开，水下监测仪器可进入低功耗的存储工作模式。

本发明电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值自动监测系统主要是用于深部咸水层或海洋较深深度（2000米以内）不同目标层位溶液pH值原位自动的监测，其通过负载电源管理，实现超低功耗运行，应用无需动力源支持；采用压力平衡机制pH电极，解决深层位电极抗压难题；采用BP神经网络算法，建立高精度pH值智能补偿算法，解决电极长期在线无法手动校正难题；应用CAN总线传输技术，实现监测结果远距离多层位信号传输，可对深部咸水层或海洋深部实施多层原位pH值自动化监测。

本发明的优点是：

1.本发明系统中配置的负载电源管理单元具有一路可将电池电压转换为供电路工作电压额的低压差线性稳压器，故使用一节5号锂电池即可长时间工作，使得野外安装应用无需动力源的支持，且通过负载电源管理单元的管理，可以实现超低功耗运行；

2.充分利用CAN总线通讯单元，使本发明系统具备远距离数据传输能力，并能用一根CAN总线实现最多110个目标层位的原位在线监测，效率高且经济效益显著；

3.本发明系统所采用的pH电极具备压力平衡机制，适于大深度长在线时间监测；

4.本发明系统中内置有系统零点漂移智能补偿模型和高精度pH值智能补偿算法，无需人工校正电极，即节省人力资源，也大大提高了工效；

5.工作模式灵活，可以由本发明系统上位机控制管理单元来设置，灵活选用备离线和在线两种工作模式。

附图说明

图1为本发明系统构成原理示意框图。

图2为本发明系统的pH电极结构示意图。

图3为本发明pH电极使用状态变化示意图。

图4为本发明方法中的pH值智能计算方框流程图。

图5为本发明pH值精度智能补偿中所建立的BP神经网络模型。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明。

具体实施方式

参阅图1所示，本发明电化学离子选择性电极法实现深层位水体pH值自动监测系统包括七大部分：负载电源管理单元1、微处理器单元2、pH电极单元3、信号调理单元4、温度采集单元5、CAN总线通讯单元6和上位机控制管理单元7，其中，在系统微处理器单元2内置高精度pH值智能补偿算法。

所述的负载电源管理单元1包括：一组电池11、一路LDO（低压差线性稳压器）和三路负载开关。图1所示实施例中，一组电池11选用一节五号锂电池，该锂电池经低压差线性稳压器LDO12转换为稳定的3.3V供电电压，LDO12输出电压一路直接为微处理器单元2供电，另外3路分别接到负载开关13、负载开关14和负载开关15。其中，负载开关13负责为温度采集单元5供电，负载开关14负责为信号调理单元4供电，负载开关15负责为CAN总线通讯单元6供电。按照按需分时供电的原则，由微控制器单元2的I/O口分别控制开合和关断负载开关13、负载开关14和负载开关15，从而实现为不同负载的间歇供电，实现整个系统超低功耗运行。

所述的微处理器单元2可以采用高集成度MSP430处理器，内部集成多路采集、实时时钟和大容量存储器等功能，并内置有pH值智能补偿算法的软件程序。其自带的12位AD转换器用于转换经信号调理单元后的pH电极信号，实时时钟电路根据上位机设置的工作时间定时触发微处理器单元2处于工作状态，大容量存储器储存最终计算结果。该处理器在空闲状态处于超低功耗状态。

所述的pH电极单元3包括pH电极和电极接口。图1所示实施例中，pH电极31具备压力平衡机制，能够抵抗深部静水压力的压迫；电极接口32与信号调理单元4连接，负责将pH电极输出信号传递给信号调理单元4。本实施例中，该pH电极31设计为具有压力平衡机制，参见图2，该pH电极的探测探头是以陶瓷为选择性透过膜，在陶瓷膜片306上开有若干毛孔；以银-氯化银为参比电极（参比电极302）；pH电极的外围边侧有一环形容室（由pH电极的外壳301所包围），该环形容室中置有一环形的活塞304，该环形的活塞将环形容室分隔成上、下两个分容室，上分容室内充满硅胶介质303，下分容室与进液室相通，且其内放置一可抵住活塞的弹簧305。图3示出了pH电极的使用状态变化图，左半侧图为初始状态（被测溶液未涌入），右半侧图为工作状态，深层位的被测溶液涌入后，在深水压力下迫使弹簧张开顶着活塞上行，使得硅胶紧密聚合，故通过硅胶可以传递来自测试环境的压力，同时也运用活塞运动平衡内外压力，具备耐压耐温的功能。其输出的是与被测溶液氢离子活度的对数呈线性关系的电位信号。

所述信号调理单元4包括阻抗匹配电路、滤波电路和电压抬升电路。图1所示实施例中，pH电极接口32连接到阻抗匹配电路41，然后信号经滤波电路42，最后由电压抬升电路43将正负电压信号调理为正向输出信号，供微处理器单元2内置的12位AD转换器进行采集。pH电极输出的电位信号通过信号调理单元调制成可供处理器内部AD转换电路采集的信号。

所述的温度采集单元5主要包括数字式温度传感器51（DS18B20）和接口52，图1所示实施例中，温度传感器51通过单总线的方式经接口52与微处理器单元2的I/O口连接。

所述的CAN总线通讯单元6包括：CAN控制器、CAN收发器和CAN总线保护器。图1所示实施例中，CAN控制器61控制通讯协议和时序，数据采用差分的方式，通过CAN收发器62进行双向传输，CAN保护器63分别连接到两根总线上，保护总线通讯安全。

所述上位机控制管理单元7包括：CAN-USB转换器71和内置有上位机控制管理软件的上位机72。图1所示实施例中，通过CAN总线上传的数据经CAN-USB转换器71后，送上位机72经上位机控制管理软件处理后进行显示。反之，上位机72能够经上位机控制管理软件通过CAN-USB转换器71对微处理器单元2进行命令的设置和参数的修改。

通过本发明的软件程序，还可实现定期校正pH电极、实时显示原位探测主机监测的数据以及导出原位探测主机保存的历史数据并保存在pH值深层监测控制显示系统默认的电脑硬盘位置上。

本发明电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值自动监测的具体方法步骤如下：

1）建立本发明的深层位溶液pH值自动监测系统，对pH电极单元中的各pH电极进行校正，将校正后的pH电极随同原位探测主机安装在待监测的深层位监测点处；

2）在上位机上操作，完成微处理器单元的参数和命令的配置和修改，其中包括初次采集时间及采集时间间隔的设置，还可配置北京时间；

3）启动运行本深层位溶液pH值自动监测系统，选择进入实时监控模式；首先对本系统零点漂移的类型进行判断，根据漂移类型对系统零点进行相应的智能补偿；

4）配置通讯参数，实时采集数据：pH电极单元输出的电位信号经信号调理单元输送给微处理器单元；同时温度采集单元采集的温度值信号通过单总线的方式输送给微处理器单元；

5）将采集的两路数据依据能斯特方程得到初步计算的结果；

6）对初步计算的结果应用微处理器单元中内置的精度pH值智能补偿软件实现智能补偿，得到高于初步计算结果精度的检测结果，将该检测结果输出打印或经上位机控制管理单元显示。

图4示出了本发明深层位溶液pH值自动监测方法精度智能补偿的流程，具体包括系统（具体指原位探测主机）零点漂移智能补偿和高精度pH值智能补偿，首先系统对零点漂移的类型进行智能判断，根据不同漂移类型对仪器零点进行智能补偿；然后基于能斯特方程对电压、温度两路采集结果进行计算得到初步结果；应用BP神经网络建立的pH值高精度智能补偿算法对初步计算结果进行电极老化、共存离子干扰度、所处目标层位压力和流速等因素的智能补偿，最终得到高精度计算结果。

参见图5，所述高精度pH值智能补偿模型采用3层前向网络BP神经网络，其中,X为传感器，t1……tk为环境因素，包括电极老化程度、共存干扰离子、温度、流速、压力等；模型中以最值归一化方法为基础，建立联合归一化方法对特征子集进行列向量和行向量归一化处理；使用惯性校正法对权值和阀值进行调整；将Sigmoid函数平移为双极型S压缩函数作为网络转移函数；输入的特征参数包括电极老化程度、共存干扰离子、温度、流速、压力等。其中，电极老化程度根据温度、压力、时间等参数由系统智能判断获得；共存干扰离子、流速、压力根据安装系统前对目标层位取样分析或测井获得，并预置到系统微处理器中；温度通过安装系统后实时监测获取。

所述电化学离子选择性电极法pH值深位多层自动监测系统工作原理为：首先通过上位机管理控制单元7对微处理器单元2进行命令和参数的配置，微处理器单元2根据设置的参数定时启动，按照按需分时的原则，微处理器单元2使能负载电源管理单元1的负载开关13，向温度采集单元5供电，并通过单总线的方式采集温度数据，微处理器单元2使能负载电源管理单元1的负载开关14，向信号调理单元4供电，pH电极单元3输出的信号经信号调理单元4调制后，由微处理器单元2内置的12位AD转换器进行采集，两路采集信号经过内置的高精度pH值智能补偿算法计算，求得最终监测结果，将监测结果送微处理器单元2内置的FLASH进行保存，同时，微处理器单元2使能负载电源管理单元1的负载开关15，向CAN总线通讯单元6供电，将监测结果上传给上位机控制管理单元7进行显示。反之，上位机控制管理单元7能够通过CAN总线通讯单元6对微处理器单元2的参数和命令配制进行修改。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明保护并不仅局限于此。任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电化学离子选择性电极法实现深层位水溶液pH值自动监测系统，其特征在于包括：

一内置有精度智能补偿软件的微处理器单元；

一pH电极单元，含有一可置于监测点的具有压力平衡机制的pH电极，该pH电极输出与被测溶液氢离子活度的对数呈线性关系的电位信号；

一信号调理单元，其由阻抗匹配电路、低通滤波电路和电压抬升电路组成；pH电极单元输出端与阻抗匹配电路输入端相连，阻抗匹配电路的输出信号经低通滤波器后，由电压抬升电路调理为正向电压信号；

一温度采集单元，至少含有一个温度传感器；

一进行数据双向收发的CAN总线通讯单元；

一上位机控制管理单元，包括上位机及可将上传的CAN总线数据转换为USB格式数据的CAN-USB转换器；

一负载电源管理单元，包括一个电池、一路可将电池电压转换为供电路工作电压额的低压差线性稳压器（LDO）和三路负载开关；其中，低压差线性稳压器（LDO）向微处理器单元供电，三路负载开关由微处理器单元I/O口控制关闭或打开以为信号调理单元、温度采集单元和CAN总线通讯单元提供工作电压；

所述的信号调理单元的信号输出端接微处理器单元的信号采集输入端；所述温度采集单元中的温度传感器输出端与微处理器I/O口连接；所述的上位机控制管理单元通过CAN总线通讯单元的CAN-USB转换器完成对微处理器单元参数和命令的配置和修改。

2.根据权利要求1所述的深层位溶液pH值自动监测系统，其特征在于所述的微处理器单元中内置的精度智能补偿软件包括：对系统零点漂移的智能补偿软件和对系统得到的初步计算结果所做的pH值智能计算补偿软件。

3.根据权利要求1所述的深层位溶液pH值自动监测系统，其特征在于：所述具有压力平衡机制的pH电极的探测探头是以陶瓷为选择性透过膜，在陶瓷膜片上开有若干毛孔；该pH电极以银-氯化银为参比电极；pH电极的外围边侧为一环形容室，该环形容室中置有一环形的活塞，该环形的活塞将环形容室分隔成上、下两个分容室，上分容室内充满硅胶介质，下分容室与进液室相通，且其内放置一可抵住活塞的弹簧。

4.根据权利要求1所述的深层位溶液pH值自动监测系统，其特征在于：所述的微处理器采用MSP430处理器，其自带12位AD转换器用于转换经信号调理单元处理后的pH电极输出信号，MSP430处理器的实时时钟电路根据上位机控制管理单元设置的工作时间定时触发本微处理器处于工作状态。

5.根据权利要求1所述的深层位溶液pH值自动监测系统，其特征在于：所述的电池采用一节5号锂电池。

6.根据权利要求1所述的深层位溶液pH值自动监测系统，其特征在于：所述CAN总线通讯单元采用差分方式进行数据双向收发；所述温度采集单元中的温度传感器输出端通过单总线的方式与微处理器I/O口连接。

7.一种电化学离子选择性电极法实现深层位溶液pH值自动监测的方法，其特征在于方法步骤如下：

1）建立权利要求1所述的深层位溶液pH值自动监测系统，对pH电极进行校正，将校正后的pH电极设置在待监测的深层位监测点处；

2）在上位机上操作，完成微处理器单元的参数和命令的配置和修改，其中包括初次采集时间及采集时间间隔的设置；

3）启动本运行深层位溶液pH值自动监测系统，选择进入实时监控模式；首先对本系统零点漂移的类型进行判断，根据漂移类型对系统零点进行相应的智能补偿；

4）实时采集数据：pH电极单元输出的电位信号经信号调理单元输送给微处理器单元；同时温度采集单元采集的温度值信号通过单总线的方式输送给微处理器单元；

5）将采集的两路数据依据能斯特方程得到初步计算的结果；

6）对初步计算的结果应用微处理器单元中内置的精度pH值智能补偿软件实现智能补偿，得到高于初步计算结果精度的检测结果，将该检测结果输出打印或经上位机控制管理单元显示。

8.根据权利要求7所述的深层位溶液pH值自动监测的方法，其特征在于：步骤3中，所述的对系统零点进行智能补偿包括有基线零点漂移和斜率零点漂移补偿；具体类型判断如下：

获取零点值，首先分别在信号采集前后采集N个离散信号x₁…x_n，除去最大值x_max和最小值x_min，把剩下的N-2个采样值进行平均求均值，公式为：

$\mathrm{\μx}=\frac{1}{N-2}\mathrm{\Σx}\left(i\right)(x\left(i\right)\≠x_{\max }\mathrm{andx}\left(i\right)\≠x_{\min })---\left(1\right)$

式中μx即为所求的零点，定义信号采集之前通过式1计算获得的零点为μx₁，信号采集之后通过式1计算获得的零点为μx₂；零点与原始采样信号的方差为：

${\mathrm{\σ}}_x=\frac{1}{N-2}\mathrm{\Σ}{(x\left(i\right)-\mathrm{\μx})}^2---\left(2\right)$

设定阀值δ₁，当方差与均值的差大于δ₁时，认为通过式1计算的零点不满足要求，需重新采集计算零点，反之为正确零点值；

判定零点漂移类型，将通过式1求得的采集前后的零点μx₁和μx₂做差求平均值公式为：

${\mathrm{\σ}}_{12}=\frac{1}{2}({\mathrm{\μx}}_1-{\mathrm{\μ}}_{x2})---\left(3\right)$

设定阀值δ₂，当σ₁₂/μx小于δ₂时，认为是基线零点漂移，否则是斜率零点漂移；

所述根据漂移类型对系统零点进行相应智能补偿的具体方法是：

如果是基线漂移，采用补偿公式为：

y(i)＝x(i)-μx₁₂(i＝0，1，2，...，N-1)

                                                  (4)

其中

${\mathrm{\μx}}_{12}=\frac{1}{2}({\mathrm{\μx}}_1+{\mathrm{\μx}}_2)---\left(5\right)$

如果是斜率漂移，补偿公式为：

y(i)＝x(i)-[k×(i+1)T+μx₁](i＝0，1，2，....N-1)    (6)

其中

$k=\frac{1}{N*T}({\mathrm{\μx}}_2-{\mathrm{\μx}}_1)---\left(7\right)$

式中，x(i)-信号测量值，y(i)-信号的修正值，T-采集时间周期，k-斜率，N-采集到信号的总数。

9.根据权利要求8所述的深层位溶液pH值自动监测的方法，其特征在于：判定过程中阀值δ1和δ2的选定是根据本系统电路芯片参数、采样速率和被测物理量的变化特性确定。

10.根据权利要求7所述的深层位溶液pH值自动监测的方法，其特征在于：步骤6中，所述的精度pH值智能补偿为应用BP神经网络建立的高精度pH值智能补偿模型对所使用的pH电极老化、共存干扰离子温度、所处目标层位压力和流速因素做智能补偿；具体是：

高精度pH值智能补偿模型采用3层前向网络BP神经网络，模型中以最值归一化方法为基础，建立联合归一化方法对特征子集进行列向量和行向量归一化处理；使用惯性校正法对权值和阀值进行调整；将Sigmoid函数平移为双极型S压缩函数作为网络转移函数；输入的特征参数包括电极老化程度、共存干扰离子、温度、流速、压力；其中，电极老化程度根据温度、压力、时间参数由系统智能判断获得；共存干扰离子、流速、压力根据安装系统前对目标层位取样分析或测井获得，并预置到系统微处理器中；温度通过安装系统后实时监测获取。

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