CN115060867A - 可持续校准的高精度水质监测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及可持续校准的高精度水质监测方法。本申请所述的可持续校准的高精度水质监测方法包括步骤：对检测探头进行测量数据测试，以判断探头的测量精度；设定测量精度的误差范围，若探头的测量精度在误差范围内，则判断为合格，若探头的测量精度超出误差范围，则判断为需要进行探头校准；具体包括步骤：设置控制器和显示模块，所述控制器内置有多组校准数据组，每一组校准数据组包括采样值、标准值和实测值；当需要进行探头校准时，将检测测定仪与控制器电连接；并检测得到三个实测值；计算得到最终的拟定缩放比例值；计算得到最终显示数值。本申请所述的可持续校准的高精度水质监测方法具有实时且保持高精度的优点。
Description
技术领域
本申请涉及水处理技术领域，特别是涉及可持续校准的高精度水质监测方法。
背景技术
水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海和地下水)及各种各样的工业排水等。主要监测项目可分为两大类：一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浊度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生化需氧量等；另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。为客观的评价江河和海洋水质的状况，除上述监测项目外，有时需进行流速和流量的测定。
水质监测范围非常广泛，包括经常性的地表及地下水监测、监视性的生产和生活过程监测以及应急性的事故监测。水质监测可以为环境管理提供数据和资料，可以为评价江河和海洋水质状况提供依据。
在进行水质监测时，通过传感器进行测量和信号获取，是极为常见且成熟的技术手段。传感器的使用，会存在一个问题，长期浸泡水中使用，会使得传感器的敏感元器件老化或氧化，其灵敏度会降低，测量的精度和准确性变差。现有的做法是通过修复传感器或者更换新的传感器，从而保证测量的精度和准确性。虽然解决了测量的精度问题，但是在更换或修复之前，测量精度依然会存在持续降低的问题。甚至，如果不及时发现精度下降，那么，会严重影响测量的准确性，从而影响水质处理的措施的正确性。
发明内容
基于此，本申请的目的在于，提供可持续校准的高精度水质监测方法，其具有实时且保持高精度和高灵敏度的优点。
本申请的一方面，提供一种可持续校准的高精度水质监测方法，包括步骤：
在一个检测周期内，对检测探头进行测量数据测试，以判断探头的测量精度；
所述检测探头包括温度传感器探头、余氯传感器探头、pH传感器探头、ORP传感器探头、浑浊度传感器探头、尿素传感器探头；
设定测量精度的误差范围，并进行选定的检测探头的测量精度判断；若检测探头的测量精度在误差范围内，则判断为合格，若检测探头的测量精度超出误差范围，则判断为需要进行探头校准；
所述探头校准包括步骤：
设置控制器和显示模块，所述检测探头测定的模拟量通过模数转换后，得到的检测数字信号传输至所述控制器，控制器内置的处理器对检测数字信号进行处理，以在显示模块上进行显示；
所述控制器内置有多组校准数据组，每一组校准数据组包括采样值、标准值和实测值；多组校准数据组的标准值呈数列分布，且每一组的采样值与标准值对应；
当需要进行探头校准时，将检测测定仪与所述控制器电连接；在检测测定仪中输入第一组校准数据组的采样值，通过所选检测测定仪对应的检测探头，检测现场的实测值，以得到第一个实测值；在检测测定仪中输入第二组校准数据组的采样值，通过同一所述检测探头进行现场测定，以得到第二个实测值；在检测测定仪中输入第三组校准数据组的采样值，通过同一所述检测探头进行现场测定，以得到第三个实测值；
计算每一组的实测值/标准值，以得到每一组的缩放比例值，将多组校准数据组的缩放比例值求其算数平均数，以得到最终的拟定缩放比例值；
将所选检测探头的实测值*拟定缩放比例值，以得到最终显示数值，并在所述显示模块进行显示。
本申请所述的可持续校准的高精度水质监测方法，能够在一个检测周期内，对所要检测的参数对应的探头进行测量精度判断，当判断为合格时，则说明探头正常使用；当判断为需要校准时，则进行多点校准，并综合得到最终的缩放比例值，将该缩放比例值与实测值进行相乘，便得到真实的测量结果。这样，即便传感器老化或者氧化，只要传感器探头能够检测到信号，就能够得到较为准确的数值，保证了检测的持续准确性。进而，即便使用多年，检测探头依旧精准且灵敏度足够，最终，始终保持检测数据的精准。
进一步地，所述探头校准还包括步骤：
在检测测定仪中输入第四组校准数据组的采样值，通过所选检测测定仪对应的检测探头，检测现场的实测值，以得到第四个实测值；
在检测测定仪中输入第五组校准数据组的采样值，通过所选检测测定仪对应的检测探头，检测现场的实测值，以得到第五个实测值；
在进行拟定缩放比例值计算求解时，进行五组缩放比例值的算数平均数计算。
进一步地，所述探头校准还包括步骤：在完成设置控制器和显示模块之后，选定待测参数对象，使用该参数对应的标准液、对应的检测测定仪、对应的标准检测探头，将该标准检测探头放入该标准液中，并将该标准检测探头与所述控制器电连接；将该检测测定仪与所述控制器电连接；
选定第一组校准数据组的标准值，将该标准值输入检测测定仪，读取该标准值对应的第一个采样值，并将该采样值记录和储存下来；选定第二组校准数据组的标准值，将该标准值输入检测测定仪，读取该标准值对应的第二个采样值，并将该采样值记录和储存下来；选定第三组校准数据组的标准值，将该标准值输入检测测定仪，读取该标准值对应的第三个采样值，并将该采样值记录和储存下来。
进一步地，当所选定的检测探头为pH传感器探头，则第一个标准值选定为3，第二个标准值选定为7.0，第三个标准值选定为11。
进一步地，当所选定的检测探头为温度传感器探头，则第一个标准值选定为15，第二个标准值选定为25，第三个标准值选定为35。
进一步地，当所选定的检测探头为余氯传感器探头，则第一个标准值选定为0.1，第二个标准值选定为1，第三个标准值选定为2。
进一步地，当所选定的检测探头为浑浊度传感器探头，则第一个标准值选定为0.5，第二个标准值选定为1，第三个标准值选定为4。
进一步地，还设置有通信模块和服务器，所述控制器与该通信模块电连接，所述通信模块与所述服务器电连接；
所述控制器将数据信号通过通信模块传输至所述服务器；所述服务器通过所述通信模块将数据下发至所述控制器；
检测测定仪与所述服务器电连接；
所述通信模块包括TCP通信模块或无线通信模块。
进一步地，所述控制器内置有存储器。
进一步地，所述进行选定的检测探头的测量精度判断，包括步骤：输入任一设定的采样值，获取该采样值下得到的实测值，将该实测值与该采样值对应的标准值进行比较，判断该比值是否在设定的误差范围内。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请。
附图说明
图1为本申请示例性的可持续校准的高精度水质监测方法的流程简图；
图2为本申请示例性的人机交互界面的显示效果图；
图3为本申请示例性的pH值校准界面的使用状态效果图。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
请参阅图1，本申请示例性的一种可持续校准的高精度水质监测方法，包括步骤：
S10、在一个检测周期内，对检测探头进行测量数据测试，以判断探头的测量精度；
所述检测探头包括温度传感器探头、余氯传感器探头、pH传感器探头、ORP传感器探头、浑浊度传感器探头、尿素传感器探头。
在一些优选实施例中，检测周期设定为1天-30天。
S20、设定测量精度的误差范围，并进行选定的检测探头的测量精度判断；
所述进行选定的检测探头的测量精度判断，包括步骤：输入任一设定的采样值，获取该采样值下得到的实测值，将该实测值与该采样值对应的标准值进行比较，判断该比值是否在设定的误差范围内。
在一些优选实施例中，误差范围设定为0-5％。也就是，实测值/标准值的比值范围为95％-100％之间，为误差范围。
S21、若检测探头的测量精度在误差范围内，即实测值与标准值的比值在设定的误差范围内，则判断为合格；S22、若检测探头的测量精度超出误差范围，即实测值与标准值的比值超出设定的误差范围，则判断为需要进行探头校准。
进一步地，在一个示例中，误差范围设定为1％。在该示例中，实测值/标准值的比值范围为99％-100％之间，为误差范围，说明此时是测量误差，可当作正常测量值且检测探头正常使用。具体的，当实测值/标准值的比值为0.995，即99.5％，在所设定的误差范围内，此时判定为合格。当实测值/标准值的比值为0.97，即97％，在所设定的误差范围外，此时判定为需要进行探头校准，此时就不是测量误差引起的，而是探头出现故障或者异常。
需要说明的是，即使保证了测量精度，也无法保证一定测量出最精确的数值，就需要设定一个误差范围，以允许些许的测量误差，这是可以接受的。
所述探头校准包括步骤：
S221、设置控制器和显示模块，所述检测探头测定的模拟量通过模数转换后，得到的检测数字信号传输至所述控制器，控制器内置的处理器对检测数字信号进行处理，以在显示模块上进行显示；
S222、所述控制器内置有多组校准数据组，每一组校准数据组包括采样值、标准值和实测值；多组校准数据组的标准值呈等差数列分布，或者，呈等比数列分布；且每一组的采样值与标准值对应；
S223、当需要进行探头校准时，将检测测定仪与所述控制器电连接；在检测测定仪中输入第一组校准数据组的采样值，通过所选检测测定仪对应的检测探头，检测现场的实测值，以得到第一个实测值；在检测测定仪中输入第二组校准数据组的采样值，通过同一所述检测探头进行现场测定，以得到第二个实测值；在检测测定仪中输入第三组校准数据组的采样值，通过同一所述检测探头进行现场测定，以得到第三个实测值；
S225、计算每一组的实测值/标准值，以得到每一组的缩放比例值，将多组校准数据组的缩放比例值求其算数平均数，以得到最终的拟定缩放比例值；
S226、将所选检测探头的实测值*拟定缩放比例值，以得到最终显示数值，并在所述显示模块进行显示。
本申请所述的可持续校准的高精度水质监测方法，能够在一个检测周期内，对所要检测的参数对应的探头进行测量精度判断，当判断为合格时，则说明探头正常使用；当判断为需要校准时，则进行多点校准，并综合得到最终的缩放比例值，将该缩放比例值与实测值进行相乘，便得到真实的测量结果。这样，即便传感器老化或者氧化，只要传感器探头能够检测到信号，就能够得到较为准确的数值，保证了检测的持续准确性。进而，即便使用多年，检测探头依旧精准且灵敏度足够，最终，始终保持检测数据的精准。
在一些优选实施例中，所述探头校准还包括步骤：
S224、在检测测定仪中输入第四组校准数据组的采样值，通过所选检测测定仪对应的检测探头，检测现场的实测值，以得到第四个实测值；
在检测测定仪中输入第五组校准数据组的采样值，通过所选检测测定仪对应的检测探头，检测现场的实测值，以得到第五个实测值；
在进行拟定缩放比例值计算求解时，进行五组缩放比例值的算数平均数计算。
在一些优选实施例中，所述探头校准还包括步骤：S222a、在完成设置控制器和显示模块之后，选定待测参数对象，使用该参数对应的标准液、对应的检测测定仪、对应的标准检测探头，将该标准检测探头放入该标准液中，并将该标准检测探头与所述控制器电连接；将该检测测定仪与所述控制器电连接；
S222b、选定第一组校准数据组的标准值，将该标准值输入检测测定仪，读取该标准值对应的第一个采样值，并将该采样值记录和储存下来；选定第二组校准数据组的标准值，将该标准值输入检测测定仪，读取该标准值对应的第二个采样值，并将该采样值记录和储存下来；选定第三组校准数据组的标准值，将该标准值输入检测测定仪，读取该标准值对应的第三个采样值，并将该采样值记录和储存下来。
在一些优选实施例中，当所选定的检测探头为pH传感器探头，则第一个标准值选定为3，第二个标准值选定为7.0，第三个标准值选定为11。等差数列分布。
在另一些优选实施例中，当所选定的检测探头为pH传感器探头，则第一个标准值选定为4，第二个标准值选定为7.0，第三个标准值选定为10。等差数列分布。
在再一些优选实施例中，当所选定的检测探头为pH传感器探头，则第一个标准值选定为5，第二个标准值选定为7.0，第三个标准值选定为9。等差数列分布。
在一些优选实施例中，当所选定的检测探头为温度传感器探头，则第一个标准值选定为15，第二个标准值选定为25，第三个标准值选定为35。等差数列分布。温度的单位℃。
在一些优选实施例中，当所选定的检测探头为余氯传感器探头，则第一个标准值选定为0.5，第二个标准值选定为1，第三个标准值选定为2。等比数列分布。余氯的单位mg/L。
在一些优选实施例中，当所选定的检测探头为浑浊度传感器探头，则第一个标准值选定为0.5，第二个标准值选定为1，第三个标准值选定为2。等比数列分布。浑浊度的单位NTU。
在一些优选实施例中，当所选定的检测探头为ORP传感器探头，则第一个标准值选定为250，第二个标准值选定为500，第三个标准值选定为750。等差数列分布。ORP的单位mv。
在一些优选实施例中，当所选定的检测探头为尿素传感器探头，则第一个标准值选定为50，第二个标准值选定为100，第三个标准值选定为200。等比数列分布。尿素的单位mg/L。
在一些优选实施例中，还设置有通信模块和服务器，所述控制器与该通信模块电连接，所述通信模块与所述服务器电连接；
所述控制器将数据信号通过通信模块传输至所述服务器；所述服务器通过所述通信模块将数据下发至所述控制器；
检测测定仪与所述服务器电连接；
所述通信模块包括TCP通信模块或无线通信模块。
设置通信模块和服务器，以将现场的数据传输至服务器，以便远程控制和校准，无需现场校准。这样有两个好处，一个是不需要现场人员进行维护。由于专业度问题，现场维护可能无法满足维护需求，使得需要邀请专业人士进行维护，增加了难度，而远程维护能够解决该问题。另一个是可以远程校准，以保证精度。远程维护能够方便的使用相应的标准液进行校准，还可以采用标准的测定仪，同时一个测定仪可以对应多个用户使用，减少了现场配置的成本，也方便了专业人士的远程维护，提高了效率。具体的，将检测测定仪和标准液放置在控制端，控制端与服务器连接，而将检测探头放置在现场，现场还设置有控制器。控制端同样可以设置有所述控制器。
在一些优选实施例中，所述控制器内置有存储器。存储器用于存储数据，存储器与处理器电连接。
在一些优选实施例中，所述进行选定的检测探头的测量精度判断，包括步骤：输入任一设定的采样值，获取该采样值下得到的实测值，将该实测值与该采样值对应的标准值进行比较，判断该比值是否在设定的误差范围内。
在一些优选实施例中，所述探头校准还包括步骤：设定人机交互模块，该人机交互模块与所述控制器电连接，通过人机交互模块，在控制器中设定参数值。
本申请示例性的可持续校准的高精度水质监测方法的原理示例：
以选定pH传感器探头检测水体中的pH为示例进行说明。
请参阅图2和图3，设定检测周期为10天，误差范围设定为1％，第一个标准值选定为4，第二个标准值选定为7.0，第三个标准值选定为10，进行三点校准；当然，也可以选定5个标准值进行五点校准。
选用pH值分别为4、7、10的标准液，通过人机交互模块(例如触摸屏)将这些数值输入控制器中，选定pH测定仪，将pH测定仪依次放入pH为4的标准液、pH为7的标准液以及pH为10的标准液中，分别读取pH为4时的采样值(例如3400)，读取pH为7时的采样值(例如2200)，以及读取pH为10时的采样值(例如1200)。将这三组采样值分别记录在对应的标准值下。
将控制器连接pH传感器探头，pH传感器探头放入待测水体中。在pH测定仪中输入第一个采样值(例如3400)，然后获取实际测量到的第一个pH值的实测值；然后，在pH测定仪中输入第二个采样值(例如2200)，然后获取实际测量到的第二个pH值的实测值；最后，在pH测定仪中输入第三个采样值(例如1200)，然后获取实际测量到的第三个pH值的实测值。需要说明的是，采样值只需要设定一次即可，只需要在出厂时设定即可，后续无需更改。或者，根据实际需要，也可以再次通过标准液测量和设定。
若第一个实测值为3.98，则符合误差范围内，合格；若第二个实测值为6.95，则符合误差范围内，合格，若第三个实测值为9.93，则符合误差范围内，合格。说明此时的pH传感器探头精确度符合要求，能够保证高精度检测的要求。
本申请的可持续校准的高精度水质监测方法，满足了持续的高精度检测的需求，整个检测和校准都可实现自动化，也可以手动干预和调试，可以实现无人值守的自动校准，保证了传感器探头检测的数据，最终呈现的读数，始终处于高精度的效果。以降低错误和故障几率，进而还能提高后续相应处理的准确性。例如保证pH值检测的始终准确，那么，如果水质的pH值不达标，则可以快速准确的作出调控，以保证水质更准确更快速的达标。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种可持续校准的高精度水质监测方法，其特征在于，包括步骤：
在一个检测周期内，对检测探头进行测量数据测试，以判断探头的测量精度；
所述检测探头包括温度传感器探头、余氯传感器探头、pH传感器探头、ORP传感器探头、浑浊度传感器探头、尿素传感器探头；
设定测量精度的误差范围，并进行选定的检测探头的测量精度判断；若检测探头的测量精度在误差范围内，则判断为合格，若检测探头的测量精度超出误差范围，则判断为需要进行探头校准；
所述探头校准包括步骤：
设置控制器和显示模块，所述检测探头测定的模拟量通过模数转换后，得到的检测数字信号传输至所述控制器，控制器内置的处理器对检测数字信号进行处理，以在显示模块上进行显示；
所述控制器内置有多组校准数据组，每一组校准数据组包括采样值、标准值和实测值；多组校准数据组的标准值呈数列分布，且每一组的采样值与标准值对应；
当需要进行探头校准时，将检测测定仪与所述控制器电连接；在检测测定仪中输入第一组校准数据组的采样值，通过所选检测测定仪对应的检测探头，检测现场的实测值，以得到第一个实测值；在检测测定仪中输入第二组校准数据组的采样值，通过同一所述检测探头进行现场测定，以得到第二个实测值；在检测测定仪中输入第三组校准数据组的采样值，通过同一所述检测探头进行现场测定，以得到第三个实测值；
计算每一组的实测值/标准值，以得到每一组的缩放比例值，将多组校准数据组的缩放比例值求其算数平均数，以得到最终的拟定缩放比例值；
将所选检测探头的实测值*拟定缩放比例值，以得到最终显示数值，并在所述显示模块进行显示。
2.根据权利要求1所述的可持续校准的高精度水质监测方法，其特征在于，所述探头校准还包括步骤：
在检测测定仪中输入第四组校准数据组的采样值，通过所选检测测定仪对应的检测探头，检测现场的实测值，以得到第四个实测值；
在检测测定仪中输入第五组校准数据组的采样值，通过所选检测测定仪对应的检测探头，检测现场的实测值，以得到第五个实测值；
在进行拟定缩放比例值计算求解时，进行五组缩放比例值的算数平均数计算。
3.根据权利要求1所述的可持续校准的高精度水质监测方法，其特征在于，所述探头校准还包括步骤：在完成设置控制器和显示模块之后，选定待测参数对象，使用该参数对应的标准液、对应的检测测定仪、对应的标准检测探头，将该标准检测探头放入该标准液中，并将该标准检测探头与所述控制器电连接；将该检测测定仪与所述控制器电连接；
选定第一组校准数据组的标准值，将该标准值输入检测测定仪，读取该标准值对应的第一个采样值，并将该采样值记录和储存下来；选定第二组校准数据组的标准值，将该标准值输入检测测定仪，读取该标准值对应的第二个采样值，并将该采样值记录和储存下来；选定第三组校准数据组的标准值，将该标准值输入检测测定仪，读取该标准值对应的第三个采样值，并将该采样值记录和储存下来。
4.根据权利要求3所述的可持续校准的高精度水质监测方法，其特征在于，当所选定的检测探头为pH传感器探头，则第一个标准值选定为3，第二个标准值选定为7.0，第三个标准值选定为11。
5.根据权利要求4所述的可持续校准的高精度水质监测方法，其特征在于，当所选定的检测探头为温度传感器探头，则第一个标准值选定为15，第二个标准值选定为25，第三个标准值选定为35。
6.根据权利要求4所述的可持续校准的高精度水质监测方法，其特征在于，当所选定的检测探头为余氯传感器探头，则第一个标准值选定为0.1，第二个标准值选定为1，第三个标准值选定为2。
7.根据权利要求4所述的可持续校准的高精度水质监测方法，其特征在于，当所选定的检测探头为浑浊度传感器探头，则第一个标准值选定为0.5，第二个标准值选定为1，第三个标准值选定为4。
8.根据权利要求1-7任一项所述的可持续校准的高精度水质监测方法，其特征在于，还设置有通信模块和服务器，所述控制器与该通信模块电连接，所述通信模块与所述服务器电连接；
所述控制器将数据信号通过通信模块传输至所述服务器；所述服务器通过所述通信模块将数据下发至所述控制器；
检测测定仪与所述服务器电连接；
所述通信模块包括TCP通信模块或无线通信模块。
9.根据权利要求8所述的可持续校准的高精度水质监测方法，其特征在于，所述控制器内置有存储器。
10.根据权利要求1所述的可持续校准的高精度水质监测方法，其特征在于，所述进行选定的检测探头的测量精度判断，包括步骤：输入任一设定的采样值，获取该采样值下得到的实测值，将该实测值与该采样值对应的标准值进行比较，判断该比值是否在设定的误差范围内。
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