CN110726699B - 一种海绵城市水体浊度的监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海绵城市水体浊度的监测方法，包括用于监测的浊度检测装置，步骤如下：步骤一、纯水中光信号测量；步骤二、待检测水体中光信号测量；步骤三、浊度值计算：
本发明的目的海绵城市水体浊度的监测方法，同时采集光的直射信号和多个漫反射信号，能够提高测量精度，简化结构，降低设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种海绵城市水体浊度的监测方法。
背景技术
浊度反应的是水中不同大小、比重、形状的悬浮物、胶体物和微生物等杂质多少的物理外观指标。现有的浊度测量仪，例如专利号为ZL201310391422.1的发明专利《双光路散射水质浊度测量仪》，均是采用光路散射式测量方法对水的浊度进行测量，结构复杂，测量数据单一，测量精度受到影响，如要想提高测量精度，就需要大大提高设备成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种海绵城市水体浊度的监测方法，同时采集光的直射信号和多个漫反射信号，能够提高测量精度，简化结构，降低设备成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种海绵城市水体浊度的监测方法，包括用于监测的浊度检测装置，该浊度检测装置包括一个设置在水中的正方形平衡框，所述正方形平衡框在左后框撑上设有一个光源，在与左后框撑平行的右前框撑上设有一个对位CCD传感器，在右后框撑上对应设有四个邻位CCD传感器，在与右后框撑平行的左前框撑上对应设有多个声波发生器，包括如下步骤：
步骤一：纯水中光信号测量
将浊度检测装置放入超纯水中，开启声波发生器，在声波的激励下，超纯水中的颗粒产生相应的振动，这时再开启光源产生激发光束，光束直射到对位CCD传感器上，形成对位原始光学检测信号OPA1，四个邻位CCD传感器形成原始光学检测信号OPA2、OPA3、OPA3、OPA4；
步骤二：待检测水体中光信号测量
将浊度检测装置放入待检测水体中，开启声波发生器，在声波的激励下，待检测水体中的颗粒产生相应的振动，这时再开启光源产生激发光束，光束直射到对位CCD传感器上，形成对位原始光学检测信号OP1，四个邻位CCD传感器形成原始光学检测信号OP2、OP3、OP3、OP4；
步骤三：浊度值计算
设定声波的驱动强度为TE，那么由于水中颗粒物的存在而引起的对位光学检测信号变化可以计算为：Sig1＝OPA1-OP1；由于水中颗粒物的存在而引起的侧位光学检测信号变化可以计算为：
光学检测信号与浊度时间的关系：Sig1＝φ×Sig2×eNZW，其中，φ是检测系统参数，该参数为
表征的是漫反射信号相对于直射光信号的比例，反映了水中颗粒物的密度情况，N为调整常数，其取值范围为[8.9,13.5]，Z为浊度，W为浊度测量装置中光源到对位CCD传感器的距离，经过变换之后，浊度Z的表达式为：
与现有技术相比本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，在水下利用声波发生器激励水中污染物微粒振动，能够放大污染物微粒的检测效果，通过一个对位CCD传感器和多个邻位CCD传感器对照射染物微粒后的光线的数据采集，同时采集光的直射信号和多个漫反射信号，能够提高测量精度，简化结构，降低设备成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明安装于河道生态智能监测母站的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清晰，以下结合附图1至2，对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明的保护范围。
实施例1
本发明是一种海绵城市水体浊度的监测方法，包括用于监测的浊度检测装置，该浊度检测装置包括一个设置在水中的正方形平衡框(6)，所述正方形平衡框(6)在左后框撑上设有一个光源(63)，在与左后框撑平行的右前框撑上设有一个对位CCD传感器(64)，在右后框撑上对应设有四个邻位CCD传感器(62)，在与右后框撑平行的左前框撑上对应设有多个声波发生器(61)，包括如下步骤：
步骤一：纯水中光信号测量
将浊度检测装置放入超纯水中，开启声波发生器(61)，在声波的激励下，超纯水中的颗粒产生相应的振动，这时再开启光源(63)产生激发光束，光束直射到对位CCD传感器(64)上，形成对位原始光学检测信号OPA1，四个邻位CCD传感器(62)形成原始光学检测信号OPA2、OPA3、OPA3、OPA4；
步骤二：待检测水体中光信号测量
将浊度检测装置放入待检测水体中，开启声波发生器(61)，在声波的激励下，待检测水体中的颗粒产生相应的振动，这时再开启光源(63)产生激发光束，光束直射到对位CCD传感器(64)上，形成对位原始光学检测信号OP1，四个邻位CCD传感器(62)形成原始光学检测信号OP2、OP3、OP3、OP4；
步骤三：浊度值计算
设定声波的驱动强度为TE，那么由于水中颗粒物的存在而引起的对位光学检测信号变化可以计算为：Sig1＝OPA1-OP1；由于水中颗粒物的存在而引起的侧位光学检测信号变化可以计算为：
光学检测信号与浊度时间的关系：Sig1＝φ×Sig2×eNZW，其中，φ是检测系统参数，该参数为
表征的是漫反射信号相对于直射光信号的比例，反映了水中颗粒物的密度情况，N为调整常数，其取值范围为[8.9,13.5]，Z为浊度，W为浊度测量装置中光源(63)到对位CCD传感器(64)的距离，经过变换之后，浊度Z的表达式为：
实施例2
本发明方法所述的浊度检测装置，包括一个设置在水中的正方形平衡框6，所述正方形平衡框6在左后框撑上设有一个激光光源63，在与左后框撑平行的右前框撑上设有一个对位CCD传感器64，在右后框撑上对应设有四个邻位CCD传感器62，在与右后框撑平行的左前框撑上对应设有四个声波发生器61。
作为优选，邻位CCD传感器62，对位CCD传感器64，声波发生器61，光源63，均通过相应的导线与控制装置电连接，所述控制装置通过与其电连接的无线发射装置3将邻位CCD传感器62、对位CCD传感器64的监测数据传送给控制中心计算机。
Claims (1)
1.一种海绵城市水体浊度的监测方法，包括用于监测的浊度检测装置，该浊度检测装置包括一个设置在水中的正方形平衡框(6)，所述正方形平衡框(6)在左后框撑上设有一个光源(63)，在与左后框撑平行的右前框撑上设有一个对位CCD传感器(64)，在右后框撑上对应设有四个邻位CCD传感器(62)，在与右后框撑平行的左前框撑上对应设有多个声波发生器(61)，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：纯水中光信号测量
将浊度检测装置放入超纯水中，开启声波发生器(61)，在声波的激励下，超纯水中的颗粒产生相应的振动，这时再开启光源(63)产生激发光束，光束直射到对位CCD传感器(64)上，形成对位原始光学检测信号OPA1，四个邻位CCD传感器(62)形成原始光学检测信号OPA2、OPA3、OPA3、OPA4；
步骤二：待检测水体中光信号测量
将浊度检测装置放入待检测水体中，开启声波发生器(61)，在声波的激励下，待检测水体中的颗粒产生相应的振动，这时再开启光源(63)产生激发光束，光束直射到对位CCD传感器(64)上，形成对位原始光学检测信号OP1，四个邻位CCD传感器(62)形成原始光学检测信号OP2、OP3、OP3、OP4；
步骤三：浊度值计算
设定声波的驱动强度为TE，那么由于水中颗粒物的存在而引起的对位光学检测信号变化可以计算为：Sig1＝OPA1-OP1；由于水中颗粒物的存在而引起的侧位光学检测信号变化可以计算为：
光学检测信号与浊度的关系：Sig1＝φ×Sig2×eNZW，其中，φ是检测系统参数，该参数为
表征的是漫反射信号相对于直射光信号的比例，反映了水中颗粒物的密度情况，N为调整常数，其取值范围为[8.9,13.5]，Z为浊度，W为浊度测量装置中光源(63)到对位CCD传感器(64)的距离，经过变换之后，浊度Z的表达式为：
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