CN115494003A - 一种污水多监测因子在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水质监测技术领域，具体公开了一种污水多监测因子在线监测系统，所述系统包括输入模块、抽液模块、监测模块、处理模块及废液处理模块；所述监测模块包括高温消解池，所述高温消解池上设置有三原色发射端及三原色接收端；所述输入模块用于获取检测因子信息；所述处理模块用于根据检测因子信息执行对应的控制策略；所述控制策略包括控制三原色发射端发射光线波长，所述处理模块通过三原色接收端对检测因子浓度进行判断。本发明通过设置三原色发射端来根据检测因子信息对应的波长发射光线，按照检测因子信息对应的控制策略来调整检测该检测因子所需的环境条件，能够实现不同检测因子的浓度判断。

Description

一种污水多监测因子在线监测系统

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，具体为一种污水多监测因子在线监测系统。

背景技术

随着工业的快速发展，对于环境造成的影响也越发严重，其中，工厂废液中存在大量的重金属离子对人体造成危害，例如六价铬、汞、镉、铅等，同时，污水中的磷、氨氮等占比较高，也会对生态造成严重的危害，因此对污水中重金属及COD的检测处理有着较高的需求。

传统的水质检测主要通过采集水样，并通过对水样进行试剂反应、观察等步骤，实现对水质污染物的判断，此种检测方式效率较低，无法实现水质污染物的实时监测过程；而现有技术中，基于朗伯比尔定律，通过不同检测因子对某一波长光吸收的强弱与吸光物质的浓度及其液层厚度间的关系，能够对水中的监测因子进行监测，此种方式能够显著提高水质检测的效率；通过抽取检测水样，添加相应试剂，并控制水样的温度及压强环境，通过光电组件发射相应波长的光线穿过水样容器，并通过光电接收组件接收光线的波长，进而实现对水样检测因子浓度的判断。

现有的实验室水质检测仪虽然能够通过发射多种波长的光线来对不同检测因子进行检测，但检测的过程需要人工协助来配置不同的检测环境，而在水质在线监测过程中，需要实时且持续的进行，显然此种方式无法满足水质实时监测的应用，因此也限制了水质多因子监测的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污水多监测因子在线监测系统，解决以下技术问题：

如何自动实现对多种检测因子的在线分析监测。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种污水多监测因子在线监测系统，所述系统包括输入模块、抽液模块、监测模块、处理模块及废液处理模块；

所述监测模块包括高温消解池，所述高温消解池上设置有三原色发射端及三原色接收端；

所述输入模块用于获取检测因子信息；

所述处理模块用于根据检测因子信息执行对应的控制策略；

所述控制策略包括控制三原色发射端发射光线波长，所述处理模块通过三原色接收端对检测因子浓度进行判断。

优选地，所述控制策略还包括对三原色发射端发射光线波长进行波长校对；

所述波长校对的过程包括：

在高温消解池空置状态下通过三原色发射端发射检测因子信息对应波长的光线；

通过三原色接收端对光线进行接收；

所述处理模块根据接收光线的RGB信息与预设RGB信息进行偏差比对，根据偏差比对的结果对光线波长进行校对。

优选地，所述偏差比对的过程为：

根据接收光线的RGB信息获取红色分量W_R、绿色分量W_G及蓝色分量W_B；

分别将W_R、W_G及W_B分别与预设RGB信息中的对应区间R_R、R_G及R_B进行比对：

若W_R∈R_R，W_G∈R_G且W_B∈R_B，则判断发射光线波长符合要求；

否则，根据W_R、W_G及W_B的判断结果对应调整三原色发射端配置参数。

优选地，所述波长校对的过程还包括波长稳定性校对，所述波长稳定性校对的过程为：

测量N个时间点的RGB信息，其中，N≥3，分别对N个时间点的RGB信息进行偏差比对：

若存在不符合要求状况，则判断波长稳定性较差，并使三原色发射端停止工作特定时长；

若均符合要求状况，则将N个时间点的RGB信息转换为波长信息λ₁、λ₂、…、λ_N，通过公式

计算出数值偏离度C_Dev；

其中，

将数值偏离度C_Dev与预设阈值C_th进行比对：

若C_Dev＜C_th，则判断波长稳定性正常；

否则，判断波长稳定性较差，并使三原色发射端停止工作特定时长。

优选地，所述波长校对的过程还包括标准液校对，所述标准液校对的过程包括：

向高温消解池内注入检测标准液，根据检测因子信息对应控制策略的检测条件获取检测结果；

将检测结果与检测标准液的参数进行比对，判断监测模块是否准备完成。

优选地，所述监测模块进行检测的过程包括：

按照检测因子信息对应的预设光线波长进行检测，获取初始检测值；

根据初始检测值所在的范围调整预设光线波长，获得调整光线波长，通过调整光线波长进行检测，获得最终检测值。

优选地，预设光线波长调整的过程为:

预先根据不同检测因子的浓度范围分别设定最佳检测波长；

根据初始检测值确定检测因子的浓度范围，将浓度范围对应的最佳检测波长λ_B、预设光线波长λ_P与预设偏差阈值λ_th进行比对：

若|λ_B-λ_P|≤λ_th，则令初始检测值为最终检测值；

若|λ_B-λ_P|＞λ_th，则将最佳检测波长λ_B作为调整光线波长进行检测，获得最终检测值。

优选地，所述抽液模块与不同检测因子对应的检测试剂相连通，用于根据检测因子对应的控制策略抽取对应的检测试剂。本发明的有益效果：

(1)本发明不仅通过设置三原色发射端来根据检测因子信息对应的波长发射光线，还按照检测因子信息对应的控制策略来调整检测该检测因子所需的环境条件，进而通过向输入模块输入检测因子信息，即能够实现不同检测因子的浓度判断。

(2)本发明通过RGB信息分析的方式，能够直接通过判断结果实现对三原色发射端的反馈调节。

(3)本发明通过对波长稳定性进行校对，能够及时判断出三原色发射端的状态，进而及时对三原色发射端进行控制，保证检测的准确性。

(4)本发明按照检测因子信息对应的预设光线波长进行检测，获取初始检测值；之后再根据初始检测值所在的范围调整预设光线波长，获得调整光线波长，通过调整光线波长进行检测，获得最终检测值，进而能够使得调整光线波长与浓度的范围相匹配，进而提高最终检测值的准确性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明污水多监测因子在线监测系统的概要框示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，在一个实施例中，提供了一种污水多监测因子在线监测系统，所述系统包括输入模块、抽液模块、监测模块、处理模块及废液处理模块；

所述监测模块包括高温消解池，所述高温消解池上设置有三原色发射端及三原色接收端；

所述输入模块用于获取检测因子信息；

所述处理模块用于根据检测因子信息执行对应的控制策略；

所述控制策略包括控制三原色发射端发射光线波长，所述处理模块通过三原色接收端对检测因子浓度进行判断。

通过上述技术方案，通过设置三原色发射端来根据检测因子信息对应的波长发射光线，按照检测因子信息对应的控制策略来调整检测该检测因子所需的环境条件，进而通过向输入模块输入检测因子信息，即能够实现不同检测因子的浓度判断。

上述技术方案中，控制策略不仅包括检测因子信息对应的波长信息，还包括抽液组件抽取的试剂种类及试剂量、检测过程中加热的温度信息及加压信息等，因此通过检测因子信息与控制策略的对应关系，即能提供不同检测因子检测所需的检测条件，实现对不同检测因子的污水的检测。

上述技术方案中，三原色发射端通过现有技术中的三原色灯源实现，在此不作详述；抽液模块、输入模块及监测模块的工作原理也通过现有技术中的水质检测仪原理实现，在此不作详述。

作为本发明的一种实施方式，所述控制策略还包括对三原色发射端发射光线波长进行波长校对；

所述波长校对的过程包括：

在高温消解池空置状态下通过三原色发射端发射检测因子信息对应波长的光线；

通过三原色接收端对光线进行接收；

所述处理模块根据接收光线的RGB信息与预设RGB信息进行偏差比对，根据偏差比对的结果对光线波长进行校对。

通过上述技术方案，能够实现对波长的校对，即实现对当前波长长度是否符合要求的判断；具体地，在高温消解池空置状态下通过三原色发射端发射检测因子信息对应波长的光线，此时直接通过三原色接收端对发射的光线进行接收，将接收光线的RGB信息与预设RGB信息进行偏差比对，其中，预设RGB信息根据三原色发射端及三原色接收端在标准波长光照状态下测定获得，因此当接收光线的RGB信息与预设RGB信息在设定的偏差内时，说明三原色发射端发射的光线波长符合要求，否则，说明三原色发射端发射光线波长偏差较大。

作为本发明的一种实施方式，所述偏差比对的过程为：

根据接收光线的RGB信息获取红色分量W_R、绿色分量W_G及蓝色分量W_B；

分别将W_R、W_G及W_B分别与预设RGB信息中的对应区间R_R、R_G及R_B进行比对：

若W_R∈R_R，W_G∈R_G且W_B∈R_B，则判断发射光线波长符合要求；

否则，根据W_R、W_G及W_B的判断结果对应调整三原色发射端配置参数。

通过上述技术方案，提供了一种偏差比对的具体方法，通过将接收光线的RGB信息分为红色分量W_R、绿色分量W_G及蓝色分量W_B，通过各个分量的数值与预设RGB信息中的对应区间R_R、R_G及R_B进行比对，显然，只有当红色分量W_R、绿色分量W_G及蓝色分量W_B均落入至对应区间R_R、R_G及R_B内时，发射光线波长才符合要求，而当任一颜色分量没有落入至对应区间时，说明光线波长不符合要求；另外需要说明的是，偏差比对的过程应用于三原色发射端初始的校对过程，因此当判断任一颜色分量没有落入至对应区间时，通过调整三原色发射端对应的控制参数，进而实现标准波长光线的准确性，提高检测的准确性。

另外，相对于直接通过对波长进行分析的方法，本实施例通过RGB信息分析的方式，能够直接通过判断结果实现对三原色发射端的反馈调节。

还需要说明的是，三原色发射端的调节过程通过常见三原色灯源的电路调节方式实现，本实施例不作详述。

作为本发明的一种实施方式，所述波长校对的过程还包括波长稳定性校对，所述波长稳定性校对的过程为：

测量N个时间点的RGB信息，其中，N≥3，分别对N个时间点的RGB信息进行偏差比对：

若存在不符合要求状况，则判断波长稳定性较差，并使三原色发射端停止工作特定时长；

若均符合要求状况，则将N个时间点的RGB信息转换为波长信息λ₁、λ₂、…、λ_N，通过公式

计算出数值偏离度C_Dev；

其中，

将数值偏离度C_Dev与预设阈值C_th进行比对：

若C_Dev＜C_th，则判断波长稳定性正常；

否则，判断波长稳定性较差，并使三原色发射端停止工作特定时长。

在检测过程中，需要三原色发射端具有较优的稳定性，而三原色发射端在长时间工作后会由于发热使其输出稳定性产生一定的偏差，因此本实施例通过对波长稳定性进行校对，能够及时判断出三原色发射端的状态，进而及时对三原色发射端进行控制，保证检测的准确性。

具体地，通过测量至少3个时间点的RGB信息，首先分别对N个时间点的RGB信息进行偏差比对，显然当存在不符合要求状况时即说明波长稳定性较差，因此通过三原色发射端停止工作特定时长，来避免三原色发射长时间持续工作造成的检测偏差问题；另外，将RGB信息转化为波长信息λ₁、λ₂、…、λ_N，通过公式

计算出数值偏离度C_Dev，显然，当某个波长数值与其它数值发生明显的偏差后，会使得数值偏离度C_Dev变大，因此通过数值偏离度C_Dev与预设阈值C_th的比对，判断波长稳定性是否正常，并在不正常时及时停止工作特定时长，以保证三原色发射端的发射稳定性。

作为本发明的一种实施方式，所述波长校对的过程还包括标准液校对，所述标准液校对的过程包括：

向高温消解池内注入检测标准液，根据检测因子信息对应控制策略的检测条件获取检测结果；

将检测结果与检测标准液的参数进行比对，判断监测模块是否准备完成。

通过上述技术方案，在判断三原色发射端准确性的前提下，为了保证检测环境与检测因子的对应性，本实施例通过进行标准液校对过程，判断整体的检测条件是否符合要求；具体地，通过向高温消解池内注入检测标准液，根据检测因子信息对应控制策略的检测条件获取检测结果，此时将检测结果与检测标准液的参数进行比对，显然，当检测结果与检测标准液产生的偏差大于设置的阈值时，说明检测的精确度较差，即判断监测模块未准备完成，需要对其他环境条件(例如温度、压强)进行调整；因此通过标准液校对的过程，能够保证检测条件符合要求。

作为本发明的一种实施方式，所述监测模块进行检测的过程包括：

按照检测因子信息对应的预设光线波长进行检测，获取初始检测值；

根据初始检测值所在的范围调整预设光线波长，获得调整光线波长，通过调整光线波长进行检测，获得最终检测值。

在污染物浓度检测中，不同检测因子都对应有特定波长值，而对于同一种检测因子，不同的浓度范围下，其最佳的波长存在一定的偏差，因此为了进一步提高检测因子浓度检测的准确性，本实施例采用分阶检测的方法，首先按照检测因子信息对应的预设光线波长进行检测，获取初始检测值；之后再根据初始检测值所在的范围调整预设光线波长，获得调整光线波长，通过调整光线波长进行检测，获得最终检测值，进而能够使得调整光线波长与浓度的范围相匹配，进而提高最终检测值的准确性。

作为本发明的一种实施方式，预设光线波长调整的过程为:

预先根据不同检测因子的浓度范围分别设定最佳检测波长；

根据初始检测值确定检测因子的浓度范围，将浓度范围对应的最佳检测波长λ_B、预设光线波长λ_P与预设偏差阈值λ_th进行比对：

若|λ_B-λ_P|≤λ_th，则令初始检测值为最终检测值；

若|λ_B-λ_P|＞λ_th，则将最佳检测波长λ_B作为调整光线波长进行检测，获得最终检测值。

通过上述技术方案，本实施例给出了预设光线波长调整的具体过程,预先根据不同检测因子的浓度范围分别设定最佳检测波长；再根据初始检测值确定检测因子的浓度范围，将浓度范围对应的最佳检测波长λ_B、预设光线波长λ_P与预设偏差阈值λ_th进行比对：若|λ_B-λ_P|≤λ_th，则说明预设光线波长λ_P与最佳检测波长λ_B差别较小，检测的初始检测值已经较为准确，因此令初始检测值为最终检测值；若|λ_B-λ_P|＞λ_th，则说明预设光线波长λ_P与最佳检测波长λ_B差别较大，因此将最佳检测波长λ_B作为调整光线波长进行检测，获得最终检测值；通过预设光线波长调整的过程，能够得到较为准确的检测因子浓度检测结果。

作为本发明的一种实施方式，所述抽液模块与不同检测因子对应的检测试剂相连通，用于根据检测因子对应的控制策略抽取对应的检测试剂。

通过上述技术方案，通过将抽液模块与不同检测因子对应的检测试剂相连通，进而实现根据检测因子对应的控制策略抽取对应的检测试剂的效果。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种污水多监测因子在线监测系统，其特征在于，所述系统包括输入模块、抽液模块、监测模块、处理模块及废液处理模块；

所述监测模块包括高温消解池，所述高温消解池上设置有三原色发射端及三原色接收端；

所述输入模块用于获取检测因子信息；

所述处理模块用于根据检测因子信息执行对应的控制策略；

所述控制策略包括控制三原色发射端发射光线波长，所述处理模块通过三原色接收端对检测因子浓度进行判断。

2.根据权利要求1所述的一种污水多监测因子在线监测系统，其特征在于，所述控制策略还包括对三原色发射端发射光线波长进行波长校对；

所述波长校对的过程包括：

在高温消解池空置状态下通过三原色发射端发射检测因子信息对应波长的光线；

通过三原色接收端对光线进行接收；

所述处理模块根据接收光线的RGB信息与预设RGB信息进行偏差比对，根据偏差比对的结果对光线波长进行校对。

3.根据权利要求2所述的一种污水多监测因子在线监测系统，其特征在于，所述偏差比对的过程为：

根据接收光线的RGB信息获取红色分量W_R、绿色分量W_G及蓝色分量W_B；

分别将W_R、W_G及W_B分别与预设RGB信息中的对应区间R_R、R_G及R_B进行比对：

若W_R∈R_R，W_G∈R_G且W_B∈R_B，则判断发射光线波长符合要求；

否则，根据W_R、W_G及W_B的判断结果对应调整三原色发射端配置参数。

4.根据权利要求3所述的一种污水多监测因子在线监测系统，其特征在于，所述波长校对的过程还包括波长稳定性校对，所述波长稳定性校对的过程为：

测量N个时间点的RGB信息，其中，N≥3，分别对N个时间点的RGB信息进行偏差比对：

若存在不符合要求状况，则判断波长稳定性较差，并使三原色发射端停止工作特定时长；

若均符合要求状况，则将N个时间点的RGB信息转换为波长信息λ₁、λ₂、…、λ_N，通过公式

计算出数值偏离度C_Dev；

其中，

将数值偏离度C_Dev与预设阈值C_th进行比对：

若C_Dev＜C_th，则判断波长稳定性正常；

否则，判断波长稳定性较差，并使三原色发射端停止工作特定时长。

5.根据权利要求3所述的一种污水多监测因子在线监测系统，其特征在于，所述波长校对的过程还包括标准液校对，所述标准液校对的过程包括：

向高温消解池内注入检测标准液，根据检测因子信息对应控制策略的检测条件获取检测结果；

将检测结果与检测标准液的参数进行比对，判断监测模块是否准备完成。

6.根据权利要求3所述的一种污水多监测因子在线监测系统，其特征在于，所述监测模块进行检测的过程包括：

按照检测因子信息对应的预设光线波长进行检测，获取初始检测值；

根据初始检测值所在的范围调整预设光线波长，获得调整光线波长，通过调整光线波长进行检测，获得最终检测值。

7.根据权利要求6所述的一种污水多监测因子在线监测系统，其特征在于，预设光线波长调整的过程为:

预先根据不同检测因子的浓度范围分别设定最佳检测波长；

根据初始检测值确定检测因子的浓度范围，将浓度范围对应的最佳检测波长λ_B、预设光线波长λ_P与预设偏差阈值λ_th进行比对：

若|λ_B-λ_P|≤λ_th，则令初始检测值为最终检测值；

若|λ_B-λ_P|＞λ_th，则将最佳检测波长λ_B作为调整光线波长进行检测，获得最终检测值。

8.根据权利要求1所述的一种污水多监测因子在线监测系统，其特征在于，所述抽液模块与不同检测因子对应的检测试剂相连通，用于根据检测因子对应的控制策略抽取对应的检测试剂。

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