CN117330721A - 一种应用于水质检测的抽液监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于水质检测的抽液监测方法，在接收到抽液信号时对计量管排液以获取空管信号值，根据空管信号值计算获得经验差值和自适应阈值，所述抽液信号用于指示计量管进行一轮抽液以用于水质检测；预设计量管内有溶液时的液体信号值和固定液位信号阈值；实时采集溶液信号值；若液体信号值＞固定液位信号阈值，则对比溶液信号值与固定液位信号阈值，若液体信号值＜固定液位信号阈值，则对比溶液信号值与自适应阈值。本发明通过设置自适应阈值，可以根据空管信号值的变化而变化，当液体信号值小于固定液位信号阈值时将固定液位信号阈值为自适应阈值进行阈值对比，从而避免计量管信号转换下降时溶液过量抽取的问题，增强了系统可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，特别是一种应用于水质检测的抽液监测方法。
背景技术
水质在线监测仪是一种用于在线水质监测的仪表，监测仪大都采用比色法来进行测量。在监测仪进行水样分析的时候，需要将水样和不同的测量试剂进行混合，加热产生化学反应，反应后溶液的颜色会产生改变，通过判断溶液颜色的改变，确定待测元素的含量。发射端发出特定波长的光线透过内部溶液并抵达接收端，通过测量接受端的光强确定溶液的吸光度。
现有技术中采用计量管对溶液定量抽取，并通过监测溶液的采样信号控制定量抽取，因此计量管作为光学仪器其内部的精度十分重要，目前，计量管在使用时间过久或者管壁内具有结晶时，采集到信号后的转换效果会大打折扣，因此，当转换效果下降到一定程度后采集到的信号值会偏低于设定的阈值使得无法抽取溶液到特定液位，容易造成过量抽取的问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的技术问题是现有技术，计量管在使用时间过久或者管壁内具有结晶时，采集到信号后的转换效果会大打折扣，因此，当转换效果下降到一定程度后采集到的信号值会偏低于设定的阈值使得无法抽取溶液到特定液位，容易造成过量抽取的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种应用于水质检测的抽液监测方法，其包括计量管，计量管内安装有红外光源和接收传感器，其特征在于，所述监测方法包括：
在接收到抽液信号时对计量管排液以获取空管信号值S1，根据空管信号值S1计算获得经验差值和自适应阈值K，所述抽液信号用于指示计量管进行一轮抽液以用于水质检测；
预设计量管内有溶液时的液体信号值L和固定液位信号阈值S2，且液体信号值L大于固定液位信号阈值S2；
计量管抽取溶液过程中实时采集溶液信号值S3；
实时判断液体信号值L与固定液位信号阈值S2的大小；
若液体信号值L＞固定液位信号阈值S2，则对比溶液信号值S3与固定液位信号阈值S2，若液体信号值L＜固定液位信号阈值S2，则对比溶液信号值S3与自适应阈值K。
作为本发明所述应用于水质检测的抽液监测方法的一种优选方案，其中：所述经验差值的设置包括：
计量管通入第一预设液体获得计量管存有第一预设液体时的信号值，计量管排出第一预设液体获得计量管内无第一预设液体时的信号值，得到标准差值a1std；
记录计量管内光源关闭时的空管信号值为S4，基于计量管排液以获取的空管信号值S1计算得到电流影响信号的系数f：
f＝(S1-S4)/I1；
其中，I1为当前电流信号值；
计算经验差值a1：
a1＝(f/fstd)*a1std；
其中，fstd为标准电流信号系数。
作为本发明所述应用于水质检测的抽液监测方法的一种优选方案，其中：根据经验差值a1和空管信号值S1计算得到自适应阈值K：
K＝a1+S1。
作为本发明所述应用于水质检测的抽液监测方法的一种优选方案，其中：所述经验差值包括第一经验差值a1和第二经验差值a2；
计量管通入第一预设液体获得计量管存有第一预设液体时的信号值，计量管排出第一预设液体获得计量管内无第一预设液体时的信号值，得到标准差值a1std；
计量管通入第二预设液体获得计量管存有第二预设液体时的信号值，计量管排出第二预设液体获得计量管内无第一预设液体时的信号值，得到标准差值a2std；所述第二预设液体的信号值大于所述第一预设液体的信号值；
记录计量管内光源关闭时的空管信号值为S4，基于计量管排液以获取的空管信号值S1计算得到电流影响信号的系数f：
f＝(S1-S4)/I1；
其中，I1为当前电流信号值；
计算第一经验差值a1：
a1＝(f/fstd)*a1std；
计算第二经验差值a2：
a2＝(f/fstd)*a2std；
其中，fstd为标准电流信号系数。
作为本发明所述应用于水质检测的抽液监测方法的一种优选方案，其中：自适应阈值K包括第一自适应阈值K1和第二自适应阈值K2；
据经验差值a1和空管信号值S1计算得到第一自适应阈值K1：
K1＝a1+S1；
据经验差值a2和空管信号值S1计算得到第二自适应阈值K2：
K2＝a2+S1。
作为本发明所述应用于水质检测的抽液监测方法的一种优选方案，其中：所述“对比溶液信号值S3与固定液位信号阈值S2”包括：
当溶液信号值S3＜固定液位信号阈值S2时继续抽液；
当溶液信号值S3≥固定液位信号阈值S2时停止抽液。
作为本发明所述应用于水质检测的抽液监测方法的一种优选方案，其中：所述“对比溶液信号值S3与自适应阈值K”包括：
当溶液信号值S3＜自适应阈值K时停止抽液；
当溶液信号值S3≥自适应阈值K时停止抽液。
作为本发明所述应用于水质检测的抽液监测方法的一种优选方案，其中：所述“对比溶液信号值S3与自适应阈值K”包括分别对比第一自适应阈值K1和第二自适应阈值K2：
当溶液信号值S3＜第一自适应阈值K1时，继续抽液；
当第一自适应阈值K1≤溶液信号值S3≤第二自适应阈值K2时，减速抽液并发送警示信号；
当溶液信号值S3＞第二自适应阈值K2时，停止抽液。
作为本发明所述应用于水质检测的抽液监测方法的一种优选方案，其中：所述第一预设液体为蒸馏水或浓硫酸。
作为本发明所述应用于水质检测的抽液监测方法的一种优选方案，其中：所述第一预设液体为蒸馏水，所述所述第二预设液体为浓硫酸。
本发明的有益效果：本发明通过设置自适应阈值，可以根据空管信号值的变化而变化，当液体信号值小于固定液位信号阈值时将固定液位信号阈值为自适应阈值进行阈值对比，从而避免计量管信号转换下降时溶液过量抽取的问题，同时，自适应阈值可以自适应调整，增强了系统可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一实施方式中的应用于水质检测的抽液监测方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一实施方式”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
在水质检测过程中，需要采用各种试剂对水样进行测试反应，根据反应结果从而确定水样中的水质元素等情况，在此期间，水样与试剂的容量需要进行控制，现有技术通常采用计量管对水样和试剂进行定量控制抽取，而计量管中需要设置红外光源和接收传感器，通过红外光源和接收传感器对水位容量进行实时监测，保证抽取的溶液定量达标，但是计量管属于光学仪器，其本身在使用的过程中不可避免得会出现随着使用时间的增加光源功率下降的问题，光源功率的下降则会导致传感器端接收的光能量降低。由于接收传感器转换出的信号与接收的光能量成正比，因此接收传感器信号会降低，从而导致测量的溶液信号不准引起溶液过量抽取的问题。
本发明一实施方式中，提供了一种应用于水质检测的抽液监测方法，可以解决计量管内部转换的信号值下降的问题。参考附图1，应用于水质检测的抽液监测方法包括计量管，计量管内安装有红外光源和接收传感器，所述监测方法包括：
步骤1：在接收到抽液信号时对计量管排液以获取空管信号值S1，根据空管信号值S1计算获得经验差值和自适应阈值K，所述抽液信号用于指示计量管进行一轮抽液以用于水质检测；
步骤2：预设计量管内有溶液时的液体信号值L和固定液位信号阈值S2，且液体信号值L大于固定液位信号阈值S2；
步骤3：计量管抽取溶液过程中实时采集溶液信号值S3；
步骤4：实时判断液体信号值L与固定液位信号阈值S2的大小；
步骤5：若液体信号值L＞固定液位信号阈值S2，则对比溶液信号值S3与固定液位信号阈值S2，若液体信号值L＜固定液位信号阈值S2，则对比溶液信号值S3与自适应阈值K。
需要说明的是，空管信号值S1与计量管内信号值的转换有关，当计量管的转换误差较大时，空管信号值S1会越小；或在上一次的抽液分析时液体凝固结晶在管壁上时，会导致空管信号值S1降低。
通过上述方案，可以采用固定液位信号阈值S2判断，也可以采用自适应阈值K判断，可以防止计量管误抽取过量溶液的情况，加强系统的判定可靠程度，从而增加了系统的鲁棒性。且，固定液位信号阈值S2与自适应阈值K在监测时可以实时切换，自适应阈值K也能根据空管信号值S1的大小而自适应调整，自动化程度更高，抽液的效果更好。
其中，固定液位信号阈值S2为根据计量管出厂时的参数而预先设定，且液体信号值L＞固定液位信号阈值S2。具体的，液体信号值L代表计量管内有溶液时的信号值，空管信号值S1代表计量管内没有溶液时的信号值，固定液位信号阈值S2选取在空管信号值S1和液体信号值L之间。
在本发明的一种实施方式中，若液体信号值L＞固定液位信号阈值S2，则对比溶液信号值S3与固定液位信号阈值S2，所述“对比溶液信号值S3与固定液位信号阈值S2”包括：
当溶液信号值S3＜固定液位信号阈值S2时继续抽液；
当溶液信号值S3≥固定液位信号阈值S2时停止抽液。
需要说明的是，此时，若液体信号值L＞固定液位信号阈值S2，可以理解为，计量管的转换信号值较为准确，直接采用溶液信号值S3与固定液位信号阈值S2对比的方式可以使得对比的准确的更高。
当一轮抽液完成，则可以排液并重新获取空管信号值S1以更新自适应阈值K。
若液体信号值L＜固定液位信号阈值S2时，则可以理解为，计量管的转换信号值受内部或外界的影响而下降，液体信号值L＜固定液位信号阈值S2，则容易造成抽取溶液即使到达了指定液位系统也因为液体信号值L＜固定液位信号阈值S2而无法做出准确判断。
此时，则进行溶液信号值S3与自适应阈值K的对比来判断抽液情况。需要说明的是，若系统中液体信号值L＜自适应阈值K则进行报错，且停止抽液。当液体信号值L＞自适应阈值K，进行溶液信号值S3与自适应阈值K的对比。
在本发明一实施方式中，所述经验差值的设置包括：
计量管通入第一预设液体获得计量管存有第一预设液体时的信号值，计量管排出第一预设液体获得计量管内无第一预设液体时的信号值，得到标准差值a1std；
记录计量管内光源关闭时的空管信号值为S4，基于计量管排液以获取的空管信号值S1计算得到电流影响信号的系数f：
f＝(S1-S4)/I1；
其中，I1为当前电流信号值；
计算经验差值a1：
a1＝(f/fstd)*a1std；
其中，fstd为标准电流信号系数。
进一步的，所述第一预设液体为蒸馏水或浓硫酸。在其他实施方式中，第一预设液体还可以设置为其他的溶液。
如此，计量管在使用前通过抽取第一预设液体得到管内有溶液和无溶液的标准差值，并根据电流影响信号的系数f和标准电流信号系数fstd的计算以得到经验差值a1，因此，经验差值a1可以根据空管信号值S1的变化而变化。需要说明的是，电流影响信号的系数f和标准电流信号系数fstd计量管内的光学元器件参数有关，基于此，可以根据不同的光学元器件从而设置不同的经验差值a1，使得该方法的适用度更高，且可以使得经验差值a1与光学元器件的信号转换率形成正相关，能够自适应调整经验差值a1以获得最匹配的自适应阈值K。
进一步的，根据经验差值a1和空管信号值S1计算得到自适应阈值K：
K＝a1+S1。
自适应阈值K可以根据空管信号值S1的变化而变化，空管信号值S1下降时，自适应阈值K跟随下降，实现自适应。
在本发明的一种实施方式中，所述“对比溶液信号值S3与自适应阈值K”包括：
当溶液信号值S3＜自适应阈值K时停止抽液；
当溶液信号值S3≥自适应阈值K时停止抽液。
自适应阈值K可以跟随空管信号值S1的变化而变化，因此在固定液位信号阈值S2无法进行判断时采用自适应阈值K可以对溶液抽取的容量进行判断，防止过抽现象。
在本发明的一实施方式中，所述经验差值包括第一经验差值a1和第二经验差值a2；
计量管通入第一预设液体获得计量管存有第一预设液体时的信号值，计量管排出第一预设液体获得计量管内无第一预设液体时的信号值，得到标准差值a1std；
计量管通入第二预设液体获得计量管存有第二预设液体时的信号值，计量管排出第二预设液体获得计量管内无第一预设液体时的信号值，得到标准差值a2std；所述第二预设液体的信号值大于所述第一预设液体的信号值；
记录计量管内光源关闭时的空管信号值为S4，基于计量管排液以获取的空管信号值S1计算得到电流影响信号的系数f：
f＝(S1-S4)/I1；
其中，I1为当前电流信号值；
计算第一经验差值a1：
a1＝(f/fstd)*a1std；
计算第二经验差值a2：
a2＝(f/fstd)*a2std；
其中，fstd为标准电流信号系数。
所述第一预设液体为蒸馏水，所述所述第二预设液体为浓硫酸。在其他实施方式中，第一预设液体也可以是除了浓硫酸以外的其他液体。需要说明的是，光学传感器接收经过浓硫酸之后的信号相较于其他液体明显增大，从而使得第一经验差值a1和第二经验差值a2相差较大。
进一步的，自适应阈值K包括第一自适应阈值K1和第二自适应阈值K2；
据经验差值a1和空管信号值S1计算得到第一自适应阈值K1：
K1＝a1+S1；
据经验差值a2和空管信号值S1计算得到第二自适应阈值K2：
K2＝a2+S1。
如此，通过第一预设液体和第二预设液体从而获得两个阈值，对实时采集的溶液信号值S3进行对比，使得对比维度更多，进而在判断过程中可分得的情况更详细，进一步提高系统的可靠性。
所述“对比溶液信号值S3与自适应阈值K”包括分别对比第一自适应阈值K1和第二自适应阈值K2：
当溶液信号值S3＜第一自适应阈值K1时，继续抽液；
当第一自适应阈值K1≤溶液信号值S3≤第二自适应阈值K2时，减速抽液并发送警示信号；
当溶液信号值S3＞第二自适应阈值K2时，停止抽液。
如此，建立第一自适应阈值K1和第二自适应阈值K2使得在溶液抽取过程中，系统可以自适应调节抽取速率，可以更加精准控制溶液达到指定标准而防止在停止抽液时由于惯性问题抽取过量的溶液。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种应用于水质检测的抽液监测方法，包括计量管，计量管内安装有红外光源和接收传感器，其特征在于，所述监测方法包括：
在接收到抽液信号时对计量管排液以获取空管信号值S1，根据空管信号值S1计算获得经验差值和自适应阈值K，所述抽液信号用于指示计量管进行一轮抽液以用于水质检测；
预设计量管内有溶液时的液体信号值L和固定液位信号阈值S2，且液体信号值L大于固定液位信号阈值S2；
计量管抽取溶液过程中实时采集溶液信号值S3；
实时判断液体信号值L与固定液位信号阈值S2的大小；
若液体信号值L＞固定液位信号阈值S2，则对比溶液信号值S3与固定液位信号阈值S2，若液体信号值L＜固定液位信号阈值S2，则对比溶液信号值S3与自适应阈值K。
2.如权利要求1所述的应用于水质检测的抽液监测方法，其特征在于：所述经验差值的设置包括：
计量管通入第一预设液体获得计量管存有第一预设液体时的信号值，计量管排出第一预设液体获得计量管内无第一预设液体时的信号值，得到标准差值a1std；
记录计量管内光源关闭时的空管信号值为S4，基于计量管排液以获取的空管信号值S1计算得到电流影响信号的系数f：
f＝(S1-S4)/I1；
其中，I1为当前电流信号值；
计算经验差值a1：
a1＝(f/fstd)*a1std；
其中，fstd为标准电流信号系数。
3.如权利要求2所述的应用于水质检测的抽液监测方法，其特征在于：根据经验差值a1和空管信号值S1计算得到自适应阈值K：
K＝a1+S1。
4.如权利要求1所述的应用于水质检测的抽液监测方法，其特征在于：所述经验差值包括第一经验差值a1和第二经验差值a2；
计量管通入第一预设液体获得计量管存有第一预设液体时的信号值，计量管排出第一预设液体获得计量管内无第一预设液体时的信号值，得到标准差值a1std；
计量管通入第二预设液体获得计量管存有第二预设液体时的信号值，计量管排出第二预设液体获得计量管内无第一预设液体时的信号值，得到标准差值a2std；所述第二预设液体的信号值大于所述第一预设液体的信号值；
记录计量管内光源关闭时的空管信号值为S4，基于计量管排液以获取的空管信号值S1计算得到电流影响信号的系数f：
f＝(S1-S4)/I1；
其中，I1为当前电流信号值；
计算第一经验差值a1：
a1＝(f/fstd)*a1std；
计算第二经验差值a2：
a2＝(f/fstd)*a2std；
其中，fstd为标准电流信号系数。
5.如权利要求4所述的应用于水质检测的抽液监测方法，其特征在于：自适应阈值K包括第一自适应阈值K1和第二自适应阈值K2；
据经验差值a1和空管信号值S1计算得到第一自适应阈值K1：
K1＝a1+S1；
据经验差值a2和空管信号值S1计算得到第二自适应阈值K2：
K2＝a2+S1。
6.如权利要求1所述的应用于水质检测的抽液监测方法，其特征在于：所述“对比溶液信号值S3与固定液位信号阈值S2”包括：
当溶液信号值S3＜固定液位信号阈值S2时继续抽液；
当溶液信号值S3≥固定液位信号阈值S2时停止抽液。
7.如权利要求3所述的应用于水质检测的抽液监测方法，其特征在于：所述“对比溶液信号值S3与自适应阈值K”包括：
当溶液信号值S3＜自适应阈值K时停止抽液；
当溶液信号值S3≥自适应阈值K时停止抽液。
8.如权利要求5所述的应用于水质检测的抽液监测方法，其特征在于：所述“对比溶液信号值S3与自适应阈值K”包括分别对比第一自适应阈值K1和第二自适应阈值K2：
当溶液信号值S3＜第一自适应阈值K1时，继续抽液；
当第一自适应阈值K1≤溶液信号值S3≤第二自适应阈值K2时，减速抽液并发送警示信号；
当溶液信号值S3＞第二自适应阈值K2时，停止抽液。
9.如权利要求2所述的应用于水质检测的抽液监测方法，其特征在于：所述第一预设液体为蒸馏水或浓硫酸。
10.如权利要求4所述的应用于水质检测的抽液监测方法，其特征在于：所述第一预设液体为蒸馏水，所述所述第二预设液体为浓硫酸。
Priority Applications (1)
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| CN202311284302.1A CN117330721A (zh) | 2023-09-30 | 2023-09-30 | 一种应用于水质检测的抽液监测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311284302.1A CN117330721A (zh) | 2023-09-30 | 2023-09-30 | 一种应用于水质检测的抽液监测方法 |
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