CN107643335B

CN107643335B - 一种检测水环境的方法

Info

Publication number: CN107643335B
Application number: CN201610575037.6A
Authority: CN
Inventors: 王伟
Original assignee: Foriin Technology Shanghai Co ltd
Current assignee: Foriin Technology Shanghai Co ltd
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2036-07-20
Also published as: CN107643335A

Abstract

本发明涉及环境检测领域，公开了一种检测水环境的方法。本发明中，根据传感器的探头的材质和/或其应用场景，选择对应的估算误差函数；利用选定的估算误差函数获得误差修正值；利用所述误差修正值修正所述传感器的检测值，获得实际值。本发明实现了科学地确定传感器当前测量误差并予以矫正，同时可以预测传感器探头的使用寿命及更换时间点。

Description

一种检测水环境的方法

技术领域

本发明涉及环境检测领域，特别涉及一种检测水环境的方法。

背景技术

随着工业技术的不断发展，人类对生存环境的影响越来越深刻，环境检测作为整个环境保护工作和环境科学研究的基础，所面临的要求也越来越高。作为环境检测中的重要组成部分，水环境检测对整个水环境保护、水污染控制以及维护水环境健康等方面起着至关重要的作用。

目前，通常需要使用传感器进行水质检测，不同的水质会对传感器探头(即“电极”)产生不同程度的腐蚀作用，产生测量误差，造成实际检测值不准确，因而每隔一段时间需要使用特殊溶剂进行清洗，药剂的使用会对传感器探头造成损伤，频繁的清洗也会降低传感器探头的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测水环境的方法，实现科学地确定传感器当前测量误差并予以矫正，从而可以延长传感器探头的使用寿命及更换时间点。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种检测水环境的方法，包含以下步骤：

A.根据传感器的探头的材质和/或其应用场景，选择对应的估算误差函数；

B.利用选定的估算误差函数获得误差修正值；

C.利用所述误差修正值修正所述传感器的检测值，获得实际值。

本发明实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：根据传感器探头的材质和/或其应用场景，通过对应的误差估算函数获得测量误差修正值，最终修正测量值获得实际检测值，避免现有的经验估算法误差估算准确度不高的问题，使得最终检测结果更加准确、可靠；同时，可以减少巡检次数，科学地确定传感器探头的清理周期，进而延长传感器探头的使用寿命。

另外，用于表征应用场景的参数为：原水水型和环境参数；

不同的探头材质和不同的原水水型分别对应不同的估算误差函数。

另外，同样的探头材质和同样的原水水型对应的估算误差函数的获得方法包含以下步骤：

S1.在实验室受控条件下，利用同一材质探头的传感器和同一原水水型，分别在不同环境参数下检测，获得该传感器实验室检测值和检测时间的对应关系；

S2.分别将实验室检测值根据各环境参数作回归运算，得到实验室检测值、各环境参数和检测时间的第一依赖关系函数；

S3.将实验室检测值、各环境参数和检测时间的第一依赖关系函数根据检测时长累计，作为该探头材质传感器在该原水水型场景下对应的估算误差函数。

通过回归运算及时长累计获得的估算误差函数，用于矫正传感器测量值，提高了最终检测结果的可靠性。

T1.在实验室受控条件下，利用同一材质探头的传感器和同一原水水型，分别在不同环境参数下检测，获得该传感器实验室检测值和检测时间的对应关系；利用水质传感器检测原水中的各元素含量；

T2.分别将实验室检测值根据各环境参数作回归运算，得到实验室检测值、各环境参数和检测时间的第二依赖关系函数；

T3.分别将所述实验室检测值根据各元素作回归运算，得到实验室检测值、各元素和检测时间的第三依赖关系函数；

T4.将第二依赖关系函数和第三依赖关系函数分别根据检测时长累计，作为该探头材质传感器在该原水水型场景下对应的估算误差函数。

加入考虑原水中的各元素含量后，通过回归运算及时长累计获得的估算误差函数，用于矫正传感器测量值，使得最终检测结果更加准确。

另外，不同的估算误差函数对应不同的估算误差对应表；

在步骤B之中，根据选定的估算误差函数查取对应的估算误差对应表，获得误差修正值。这样免去复杂的函数计算过程，方便、快捷地获得误差修正值，用于矫正传感器测量值，提高了检测效率。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的检测水环境的方法的流程图；

图2是根据本发明第一实施方式的估算误差函数的获得方法的流程图；

图3是根据本发明第二实施方式的估算误差函数的获得方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种检测水环境的方法。具体流程如图1所示。

在步骤101中，根据传感器的探头的材质和/或其应用场景，选择对应的估算误差函数。

具体地说，在本实施方式中，传感器为氧化还原电位ORP传感器，但传感器不限于本实施方式中提到的类型。传感器的探头可以是贵金属电极，它被用来进行电位测量，而同时又不能参加化学反应过程，也就是说它是要经受住化学冲击，因此只能选用铂、金或银等贵金属，而且材质越稳定，使用寿命越长。应用场景的参数为：原水水型和环境参数；原水水型可以包括四种类型，比如海水、地表水、中水以及污水，对于不同的水型，水质的组成成分不同；环境参数可以包含以下之一或其任意组合：温度、酸碱度和Do(溶解氧含量)值，这三种环境参数对于不同环境属于通用影响，在同一个环境中，这三种指标会彼此牵制。不同的探头材质和不同的原水水型分别对应不同的估算误差函数，换句话说，同一探头材质和同一原水水型对应一个确定的估算误差函数。同样的探头材质和同样的原水水型对应的估算误差函数的获得方法，具体流程图如图2所示。

在步骤201中，在实验室受控条件下，利用同一材质探头的传感器和同一原水水型，分别在不同环境参数下检测，获得该传感器实验室检测值和检测时间的对应关系。

具体地说，在实验室受控条件下，选定一种材质探头的传感器和一种原水水型，然后对三种环境参数之一或其任意组合进行参数设定。目前，由于在实验室环境中连续采集不够、数据准备不充分等原因，大多数的研究只针对单指标，没有对于复合指标的共同作用做回归及测算；而在本检测水环境的方法中，估算误差函数的获得，是基于对复合环境参数指标的共同作用进行检测，并在实验室环境下不断完善的。在确定的条件下获得该实验室检测值与检测时间的对应关系。这里的对应关系是一组离散的数据，每一个检测时间点，对应一个实验室检测值。然后，改变复合环境参数指标的参数设定，不断重复以上步骤，最终获得在各种复合环境参数指标下，实验室检测值与检测时间的对应关系。

在步骤202中，分别将实验室检测值根据各环境参数作回归运算，得到实验室检测值、各环境参数和检测时间的第一依赖关系函数；

具体地说，将各环境参数作为多个自变量，实验室检测值作为唯一因变量，进行多元线性回归运算，找出实验室检测值的变动与多个环境参数变动间的相关关系，进而建立一定的公式，得到实验室检测值、各环境参数和检测时间的第一依赖关系函数。

在步骤203中，将实验室检测值、各环境参数和检测时间的第一依赖关系函数根据检测时长累计，作为该探头材质传感器在该原水水型场景下对应的估算误差函数。通过步骤201至203，即完成了同样的探头材质和同样的原水水型对应的估算误差函数的获得。

举例来说，估算误差函数可以如下式(1)：

其中，ORP₀为ORP传感器的初始值，f(pH,T,DO)为实验室检测值、各环境参数(pH、T和DO)和检测时间的第一依赖关系函数。

在当前的实际应用中，随着使用时间的推移，不同的应用场景会对传感器探头产生不同程度的腐蚀，腐蚀程度往往难以确定，需要不定时进行巡检，以便确定是否需要清洗探头、重新标定以保证检测结果的准确性，而在清洗过程中，清洗药剂的使用会对传感器探头造成损伤，清洗过程本身也会影响探头的使用寿命。预先获得估算误差函数，可以具体知晓在不同原水水型及不同应用场景下，可接受的最大误差范围以及对应的检测时间，于是在该检测时间内传感器检测值的误差都是可被修正的，也就可以减少为确定传感器探头腐蚀状态而进行的巡检的次数，同时科学地确定传感器探头的清理周期，减少传感器探头的清理次数，进而延长传感器探头的使用寿命。

在获得了估算误差函数之后，进入步骤102，利用选定的估算误差函数获得误差修正值。估算误差函数是一个关于时间的函数，只要给出检测时间，即可通过函数计算，获得与之对应的误差修正值。

在步骤103中，利用所述误差修正值修正所述传感器的检测值，获得实际值。

在本实施方式中，根据传感器探头的材质和/或其应用场景，通过对应的误差估算函数获得测量误差修正值，最终修正测量值获得实际检测值，避免现有的经验估算法误差估算准确度不高的问题，提高了最终检测结果的可靠性。

本发明的第二实施方式涉及一种检测水环境的方法。第二实施方式在第一实施方式的基础上作了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，估算误差函数中进一步包含了原水中的各元素含量对实验室检测值的影响。此时同样的探头材质和同样的原水水型对应的估算误差函数的获得方法，具体流程图如图3所示。

本实施方式中的步骤301与第一实施方式中的步骤201相同，在此不再赘述。

在步骤302中，利用水质传感器检测原水中的各元素含量。对于不同的原水水型，水质的组成成分不同，水中不同离子的状态对于传感器检测值的影响也是不一样的，而水中不同离子的状态可以通过对各种微量元素的检测来间接获得，比如检测Na(钠)含量可以获得Na⁺的状态，检测Cl(氯)含量可以获得Cl^-的状态。

在步骤303中，分别将实验室检测值根据各环境参数作回归运算，得到实验室检测值、各环境参数和检测时间的第二依赖关系函数。

在步骤304中，分别将所述实验室检测值根据各元素作回归运算，得到实验室检测值、各元素和检测时间的第三依赖关系函数。

具体地说，将各元素含量作为多个自变量，实验室检测值作为唯一因变量，进行多元线性回归运算，找出实验室检测值的变动与多个元素含量的变动间的相关关系，进而建立一定的公式，得到实验室检测值、各环境参数和检测时间的第三依赖关系函数。

在步骤305中，将所述第二依赖关系函数和第三依赖关系函数分别根据检测时长累计，作为该探头材质传感器在该原水水型场景下对应的估算误差函数。

举例来说，估算误差函数可以如下式(2)：

其中，ORP₀为ORP传感器的初始值，f(pH,T,DO)为实验室检测值、各环境参数(pH、T和DO)和检测时间的第二依赖关系函数，f({〈WQ₁，ω₁〉，〈WQ₂，ω₂〉，…，〈WQ_n，ω_n〉}为实验室检测值、各元素和检测时间的第三依赖关系函数。

在本实施方式中，估算误差函数中加入了对原水中的各元素含量的考虑，使得最终检测结果更加准确。

本发明的第三实施方式涉及一种检测水环境的方法。第三实施方式在第一实施方式或第二实施方式的基础上作了进一步改进，主要区别之处在于：第一实施方式或第二实施方式中，根据选定的估算误差函数，通过函数计算，获得误差修正值；而在第三实施方式中，不同的估算误差函数对应不同的估算误差对应表，根据选定的估算误差函数查取对应的估算误差对应表，获得误差修正值。

具体而言，在实际应用中，函数关系中所包含的有些对应关系是使用频率较高的，也有一部分对应关系的使用频率是很低的，总是根据函数关系进行计算进而获得结果的方法就显得费时费力；而根据实际需要将使用频率较高、有一定设置必要的对应关系制作成估算误差对应表，使用时只需查表即可快速获得所需对应关系，可以有效解决这个问题。

在本实施方式中，根据估算误差函数查取对应的估算误差对应表，进而获得误差修正值，这样免去了复杂的函数计算过程，方便、快捷地获得误差修正值，用于矫正传感器测量值，提高了检测效率。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种检测水环境的方法，其特征在于，包含以下步骤：

B.利用选定的估算误差函数获得误差修正值；

C.利用所述误差修正值修正所述传感器的检测值，获得实际值；

其中，用于表征所述应用场景的参数为：原水水型和环境参数；不同的探头材质和不同的原水水型分别对应不同的估算误差函数；

其中，同样的探头材质和同样的原水水型对应的估算误差函数的获得方法包含以下步骤：

S3.将实验室检测值、各环境参数和检测时间的第一依赖关系函数根据检测时长累计，作为该探头材质传感器在该原水水型场景下对应的估算误差函数；

或者，同样的探头材质和同样的原水水型对应的估算误差函数的获得方法包含以下步骤：

T4.将所述第二依赖关系函数和第三依赖关系函数分别根据检测时长累计，作为该探头材质传感器在该原水水型场景下对应的估算误差函数。

2.根据权利要求1中所述的检测水环境的方法，其特征在于，所述环境参数包含以下之一或其任意组合：温度、酸碱度和溶解氧含量Do值。

3.根据权利要求1中所述的检测水环境的方法，其特征在于，不同的所述估算误差函数对应不同的估算误差对应表；

在所述步骤B之中，根据选定的估算误差函数查取对应的估算误差对应表，获得误差修正值。

4.根据权利要求1中所述的检测水环境的方法，其特征在于，所述传感器为氧化还原电位ORP传感器。