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一種在線監(jiān)測(cè)水質(zhì)的裝置和方法_3

文檔序號(hào):8526930閱讀:來源:國知局
7]實(shí)施例四:
本實(shí)施例是實(shí)施例三的改進(jìn),是實(shí)施例三關(guān)于光譜水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀改進(jìn),本實(shí)施例所述的光譜水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀還設(shè)有可以顯示曲線和三維圖形的本地顯示器,如圖4所示。
[0038]本實(shí)施例所述使用的顯示器可以是液晶顯示器或LED顯示器。較佳的情況是彩色顯示器,可以通過將三維圖形的不同層次加上不同色彩而是圖形更加容易判讀。
[0039]實(shí)施例五:
本實(shí)施例是實(shí)施例四的改進(jìn),是實(shí)施例四關(guān)于光譜水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀的細(xì)化。本實(shí)施例所述的光譜水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀還設(shè)有本地分析器和本地?cái)?shù)據(jù)庫,所述的本地分析器和數(shù)據(jù)庫與記錄器連接,如圖5所示。
[0040]為使數(shù)據(jù)處理更為快捷,可以在監(jiān)測(cè)器本地設(shè)置數(shù)據(jù)庫和分析器,對(duì)獲取的三維圖形立刻進(jìn)行分析。這樣當(dāng)然需要更多的硬件資源,其成本也會(huì)增加。
[0041]實(shí)施例六:
本實(shí)施例是實(shí)施例五的改進(jìn),是實(shí)施例六關(guān)于中心監(jiān)測(cè)站的細(xì)化。本實(shí)施例所述的中心監(jiān)測(cè)站還設(shè)有水質(zhì)數(shù)據(jù)分析器和報(bào)警器,所述的水質(zhì)數(shù)據(jù)分析器和報(bào)警器與三維圖形分析器連接,如圖6所示。
[0042]當(dāng)發(fā)現(xiàn)三維圖形出現(xiàn)異常的時(shí)候,可以先進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,即將開始出現(xiàn)異?;虮容^有特征的異常曲線拿出了進(jìn)行指紋分析,將其中的各種水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,或?qū)Ξ惓5牟糠诌M(jìn)行數(shù)據(jù)分析,如果是已知的數(shù)據(jù)則直接進(jìn)行判斷是否有危險(xiǎn),如果不是已知的物質(zhì),還要進(jìn)一步的用其他相關(guān)的檢測(cè)手段進(jìn)行分析,直到找到具體物質(zhì)為止,并進(jìn)行判斷是否出現(xiàn)危險(xiǎn)。
[0043]實(shí)施例七:
本實(shí)施例是一種使用上述裝置的在線監(jiān)測(cè)水質(zhì)的方法。本實(shí)施例所述的方法,其基本思路是用一種類似于模擬的方式對(duì)水質(zhì)的總體狀況進(jìn)行評(píng)估。即檢測(cè)水對(duì)光的吸收量,并記錄某一時(shí)刻光譜與水的吸收量曲線,形成“吸收量-波段”曲線,如圖2所示。在通常情況下,光譜儀利用這個(gè)曲線進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換,并利用這些數(shù)值判定水中各種物質(zhì)的含量,十分精準(zhǔn)?,F(xiàn)有技術(shù)在利用數(shù)據(jù)評(píng)估水質(zhì)的體系中,需要先利用光譜計(jì)算出水中各種物質(zhì)的數(shù)值,再利用一些數(shù)學(xué)方法對(duì)這些數(shù)值進(jìn)行分析得到對(duì)水質(zhì)的評(píng)估。這一過程類似于一種“模擬-數(shù)字-模擬”的轉(zhuǎn)換,其最終的評(píng)估結(jié)果還是一種類似于模擬的形式。為了取得水中物質(zhì)的數(shù)值,現(xiàn)有技術(shù)在利用光譜進(jìn)行水質(zhì)數(shù)據(jù)形成的過程中,卻將光譜中的大部分信息拋棄了,十分可惜。
[0044]本實(shí)施例所述方法類似于“模擬-模擬”,全過程不進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換,采樣獲取的是模擬信號(hào),并用模擬信息進(jìn)行評(píng)估,在評(píng)估結(jié)果中保留“吸收量-波段”曲線中的所有信息。評(píng)估的方式是:按照時(shí)間順序形成三維的“吸收量-波段-時(shí)間”圖形,如圖3所示,然后將實(shí)時(shí)記錄的三維圖形與過去記錄的三維圖形比較,或者簡(jiǎn)單的將三維圖形顯示到屏幕中用肉眼觀察其變化。如果沒有明顯的變化則認(rèn)為水質(zhì)保持原有的狀況。如果發(fā)現(xiàn)有比較顯著的變化,就提取變化區(qū)域的光譜進(jìn)行分析,找到引起變化的物質(zhì),并判斷這些物質(zhì)是否對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生大的影響。例如:圖3是時(shí)間在3點(diǎn)整至3點(diǎn)50分之間每隔5分鐘的步長(zhǎng)記錄的“吸收量-波段”曲線所形成的三維圖形。圖7則是3點(diǎn)55分至4點(diǎn)45分之間記錄的三維圖形。在圖7中4點(diǎn)20分至4點(diǎn)30分之間,在300nm至330nm之間出現(xiàn)一個(gè)意外的突起,這一點(diǎn)從圖3與圖7的肉眼比較中就可以明顯的觀察。顯然水體中出現(xiàn)了意外的物質(zhì)加入水中,在4點(diǎn)20分的“吸收量-波段”中,見圖8,曲線在明顯有一個(gè)在300nm至330nm有個(gè)凸峰(圖8中用網(wǎng)格標(biāo)出),這個(gè)凸峰說明了不明物質(zhì)的進(jìn)入,可以用指紋分析法搞情況這個(gè)凸峰是什么物質(zhì),以便進(jìn)一步采取行動(dòng)。
[0045]用監(jiān)控街道作為比方比喻本實(shí)施例與傳統(tǒng)方式對(duì)水質(zhì)監(jiān)控的不同:傳統(tǒng)方式的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方式相當(dāng)于在監(jiān)控街道是用人工數(shù)大街上的大人、小孩,男人、婦女、大客車、小客車、自行車等等各種不同過往大街的物體和人,取得這些物體和人的具體數(shù)據(jù)。然后再將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合,產(chǎn)生一個(gè)對(duì)整個(gè)大街過往物體和人的整體綜合評(píng)價(jià)。而本實(shí)施例相當(dāng)于使用錄像監(jiān)控大街,根本不關(guān)心人群是大人還是小孩,還是各種車輛這些具體信息,而將所有信息統(tǒng)統(tǒng)入錄,并將實(shí)時(shí)入錄的信息與以前入錄的信息進(jìn)行比較,沒有大的變化則認(rèn)為是平穩(wěn)安全的,一旦發(fā)現(xiàn)有大的變化,再對(duì)異常變化的物質(zhì)(如圖3中凸起部位的物質(zhì))進(jìn)行光譜分析,如果還不能確定是何種物質(zhì),還可以根據(jù)需要采用其他方式進(jìn)行分析,找出該物質(zhì),并判斷是否對(duì)水質(zhì)會(huì)造成影響。
[0046]本實(shí)施例所述方法的步驟如下,流程如圖9所示:
采集數(shù)據(jù)的步驟:用于所述的光譜水質(zhì)傳感器對(duì)采樣點(diǎn)的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),采集水質(zhì)對(duì)光譜上各個(gè)波段光的吸收量。使用光源對(duì)樣品水進(jìn)行照射,在感光芯片上獲取光譜各個(gè)波段上的光通量,并根據(jù)其光通量計(jì)算出被衰減的部分。
[0047]形成曲線的步驟:用于所述的曲線生成器將采樣點(diǎn)的水質(zhì)對(duì)光譜上各個(gè)波段光的吸收量和光的各個(gè)波段形成“吸收量-波段”曲線,并將曲線發(fā)送到三維圖形生成器中,之后回到“采集初始數(shù)據(jù)的步驟”,按照時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)入下一個(gè)各個(gè)波段光的吸收量的采集。獲取“吸收量-波段”曲線是一個(gè)不斷獲取的過程,不斷的獲取,不斷的輸出。
[0048]生成三維圖形的步驟:用于所述的三維圖形生成器將“吸收量-波段”與時(shí)間軸關(guān)聯(lián),形成“吸收量-波段-時(shí)間”三維圖形。將各個(gè)步長(zhǎng)上獲取的曲線按照時(shí)間的順序排列并演示出來,即形成立體的三維圖形曲面。
[0049]記錄的步驟:用于記錄“吸收量-波段-時(shí)間”三維圖形,并通過網(wǎng)絡(luò)將三維圖形數(shù)據(jù)發(fā)往中心監(jiān)測(cè)站。如果在監(jiān)測(cè)點(diǎn)本地不設(shè)數(shù)據(jù)庫和分析器,就要將記錄的數(shù)據(jù)直接通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至中心監(jiān)測(cè)站。如果在本地設(shè)有數(shù)據(jù)庫和分析器,可以直接進(jìn)行比對(duì)和分析。
[0050]解析三維圖形的步驟:用于所述的三維圖形解析器對(duì)收到的三維圖形進(jìn)行解析,生成用于分析水質(zhì)的數(shù)據(jù)。這一部分是在中心監(jiān)測(cè)站進(jìn)行的。中心監(jiān)測(cè)站收到各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)器發(fā)來的水質(zhì)三維圖形后,對(duì)這些圖形進(jìn)行分析、比對(duì),通常情況下可以用前一個(gè)采樣段進(jìn)行比對(duì),也可以用基本采樣段進(jìn)行比對(duì)。
[0051]分析顯示和存儲(chǔ)的步驟:用于通過三維圖形顯示器顯示三維圖形,并存儲(chǔ)三維圖形,同時(shí)對(duì)三維圖形和水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)于顯示屏幕較大的顯示器可以顯示比對(duì)的兩個(gè)采樣段,而對(duì)于屏幕較小的顯示器,可以只顯示當(dāng)前的采樣段。
[0052]實(shí)施例八:
本實(shí)施例是實(shí)施例七的改進(jìn),是實(shí)施例七關(guān)于“記錄的步驟”的細(xì)化。本實(shí)施例所述的“記錄的步驟”包括如下子步驟:
將三維圖形存貯到本地?cái)?shù)據(jù)庫中。這是在設(shè)有本地?cái)?shù)據(jù)庫的水質(zhì)檢測(cè)儀中進(jìn)行的。首先將三維圖形存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)庫中,以便在比對(duì)在本地進(jìn)行,而不通過網(wǎng)絡(luò),以便提高比對(duì)速度,在本地即可得到比對(duì)的結(jié)論。
[0053]在本地?cái)?shù)據(jù)庫中提取近期記錄的三維圖形。如果本地已經(jīng)有較多的記錄存儲(chǔ),就可以利用這些過去的記錄進(jìn)行比對(duì)。隨著時(shí)間的推移,光譜檢測(cè)儀使用的時(shí)間越長(zhǎng)記錄越多,可以通過這些記錄給出一個(gè)對(duì)當(dāng)?shù)厮|(zhì)比較清晰的成份分布,通過這個(gè)成份分布,任何異常的物質(zhì)加入水中,都被排出在本地水質(zhì)的成份分布中,立即可以得出出現(xiàn)異物的結(jié)論。
[0054]利用本地分析器對(duì)正在記錄的三維圖形與近期記錄的三維圖形進(jìn)行比對(duì),以確定是否發(fā)出報(bào)警。比對(duì)的過程可以是將正在記錄的采樣段與前一個(gè)采樣段比對(duì),也可以將正在實(shí)施例記錄的采樣
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