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岸基高光譜水質(zhì)監測儀 ZQ-FHS01-VN
日期:2023-10-19 12:48:21

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岸基高光譜水質(zhì)監測儀 ZQ-FHS01-VN是一款以水質(zhì)參量光譜提取技術(shù)為核心,綜合運用傳感器、自動(dòng)測量、自動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò )通訊等技術(shù),對水體水質(zhì)進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)綜合評價(jià)的水質(zhì)監測儀??赏綄?shí)現如總氮、總磷、氨氮、懸浮物、葉綠素a、化學(xué)需氧量、溶解氧、pH、透明度、濁度、電導率、溫度等20余種水質(zhì)參數的實(shí)時(shí)在線(xiàn)顯示。

 完整的水質(zhì)光譜在線(xiàn)監測系統包括岸基高光譜水質(zhì)監測儀和數據分析云服務(wù)兩部分內容。岸基光譜水質(zhì)監測儀可以實(shí)現在固定位置實(shí)時(shí)獲取光譜數據,然后基于儀器內置的處理器調用相關(guān)模型算法進(jìn)行實(shí)時(shí)解譯反演,解算出水體中pH、濁度、溶解氧、氨氮、總磷、總氮、懸浮物、葉綠素a、化學(xué)需氧量、高錳酸鉀指數、五日生化需氧量、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、透明度、富營(yíng)養化指數、黑臭等級、溫度和電導率等指標數據(目前支持21類(lèi)常用水質(zhì)指標的監測),將這些數據上傳至云平臺的數據中心,實(shí)現24小時(shí)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測結果顯示、參數超標自動(dòng)報警等功能。

設計思路

根據高光譜水質(zhì)監測的原理,岸基高光譜水質(zhì)監測儀需要準確測量水體的光譜反射率,在此基礎上根據預載模型反演出水質(zhì)參數,并將監測結果上傳云端進(jìn)行在線(xiàn)顯示。

為了準確測量水體光譜反射率,岸基高光譜水質(zhì)監測儀設置有對天和對地兩個(gè)模塊。其中,對天模塊收集自上而下入射到水平面的太陽(yáng)光(直射)、天空光(漫射)、路燈光、植被和建筑物的漫反射光等(在開(kāi)闊地帶以太陽(yáng)光和天空光為主),對地模塊則接收來(lái)自水體的離水輻射,包括來(lái)自水體內部的漫反射光和來(lái)自水面的鏡面反射光兩部分,后者是不攜帶水體信息的干擾項。岸基光譜水質(zhì)監測儀對地模塊的光路經(jīng)過(guò)特殊設計,能夠以極小的視場(chǎng)角收集來(lái)自設備正下方的離水輻射,最大程度降低信號光譜中來(lái)自遠處水面鏡面反射和周?chē)矬w漫反射光的干擾,提高水體本身光譜測量的準確性,為準確反演水質(zhì)參數打下數據基礎。岸基光譜水質(zhì)監測儀使用單個(gè)光譜模塊分別測量來(lái)自對天和對地模塊的光譜,這一設計既能夠保證數據的準確性,又能顯著(zhù)降低硬件成本。

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性能優(yōu)勢

岸基光譜水質(zhì)監測儀的工作過(guò)程主要包括光譜采集、指標反演、數據上傳三步。

在光譜采集階段,系統首先根據環(huán)境光照條件進(jìn)行自動(dòng)確定曝光,以保證在不同光照度下(如晴天中午和陰雨天傍晚)均能測得有效數據。隨后,分別測量對天和對地模塊光譜以及系統暗噪聲,最后利用這些數據根據反射率校準系數計算水體的反射率光譜。

在指標反演階段,系統根據搭載的各指標反演模型,用水體反射率光譜計算出與此次測量對應的各項水質(zhì)參數。鑒于水體成分的復雜性和水體種類(lèi)的多樣性,必須按照“一水一檔”原則進(jìn)行針對性建模,即在采集水體反射率光譜的同時(shí)利用現場(chǎng)采樣和實(shí)驗室分析等方法獲得對應的水質(zhì)參數,通過(guò)多種方法構建水質(zhì)參數反演模型。這些模型可搭載在多臺同類(lèi)設備上,在不同點(diǎn)位(如上下游)分別布設,從而大大擴展監測半徑。對于因降水、排污等突發(fā)狀況導致的數據異常,可以即時(shí)采樣分析用于模型訓練,以逐步提高模型的準確性。

合作專(zhuān)門(mén)的水質(zhì)分析實(shí)驗室,配備了多套多功能水質(zhì)分析儀器,有能力對采集到的水體樣本進(jìn)行分析測試,并基于測試結果建立或升級水質(zhì)反演模型。

技術(shù)參數

光譜范圍:400-1000 nm

光譜分辨率:1 nm

光譜采樣間隔:<1 nm

數據位深:16

采集視場(chǎng)角:5°

最小采樣間隔:5 s

通訊接口:串口、Gige

功耗:15 W

工作溫度:0℃ — 50


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