本发明专利技术公开了一种水体叶绿素和浊度原位测定方法，其包括如下步骤：1）分别建立水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型；2）组建数据采集器与信息测量装置之间的节点链接网络；3）启动信息测量装置并采集水体叶绿素和浊度信号，并将信号发送至数据采集器；4）数据采集器计算得出被测水体叶绿素含量和浊度值，并对所得数据进行处理。本发明专利技术的原位测定方法以实时、便捷、多参数测量为目标，基于光谱反射原理实现对水体叶绿素和浊度双参数的同时测量；此外，本发明专利技术还提供了一种水体叶绿素和浊度原位测定装置，其可同时测量水体叶绿素和浊度两个参量的水质信息，并将信息输出处理。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种水体叶绿素和浊度原位测定方法，其包括如下步骤：1）分别建立水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型；2）组建数据采集器与信息测量装置之间的节点链接网络；3）启动信息测量装置并采集水体叶绿素和浊度信号，并将信号发送至数据采集器；4）数据采集器计算得出被测水体叶绿素含量和浊度值，并对所得数据进行处理。本专利技术的原位测定方法以实时、便捷、多参数测量为目标，基于光谱反射原理实现对水体叶绿素和浊度双参数的同时测量；此外，本专利技术还提供了一种水体叶绿素和浊度原位测定装置，其可同时测量水体叶绿素和浊度两个参量的水质信息，并将信息输出处理。【专利说明】水体叶绿素和浊度原位测定方法及测定装置
本专利技术涉及水体的水质检测
，具体涉及一种水体叶绿素和浊度原位测定 方法及测定装置。
技术介绍
水质检测是对水资源的质量状况和变化规律进行实时监视测量与分析评价，是掌 握自然水环境和水生生物生态系统变化动态的重要手段。水质指标根据检测物质的性质可 分为物理、化学和生物三大类。其中叶绿素和浊度分别属于水质参数中的生物指标和物理 指标，能够反映水体中光合作用生物量、生产力、富营养化以及污染程度。因此，快速便捷地 测定水体叶绿素含量以及浊度等综合信息可以客观地评价水质状况，为水资源的开发与利 用、管理与保护，尤其是对水产养殖的生产管理提供了科学依据和技术支持。 目前已有的水质检测仪多为离体采样测量，由于采样面积、数量有限，样本不易保 存等缺陷，无法实时、大面积地获取反映水体状况的参数。对于水体叶绿素含量的检测，国 内外的相关研究大部分停留在基于荧光原理的检测模式，便携式仪器中多采用LED作主动 光源，然而LED光强相比激光器、汞灯、氙灯等高功率光源光强微弱很多，导致激发后的荧 光信号相当微弱，难以进行后期的处理。水体浊度的检测主要采用90度散射原理，有的仪 器同时还使用透射比进行校正。这种原理测量浊度时存在两个问题：一是在低浓度的情况 下，由于光程距离小以及较少的散射颗粒，导致测量精度下降；二是自然水域(尤其是养殖 用水域）中往往含有水藻等有色物质，目前商业化浊度仪尚不能有效检测该类有色物质水 体。这些问题导致了目前商业化的浊度仪在水产养殖水域使用的局限性。 法国BI0MERIEUX公司生产的DENSICHECK比浊仪，其是使用590nm的发光二极管 作为光源，通过测量入射光和反射光的比值的对数值来表征被测标本的吸收量，主要用于 测量菌悬液浊度。仪器测量单位是麦氏单位（McF)，测量范围是OMcF?4. 50McF，读数精度 为±0. 1。DESICHECK通过两种测量来给出准确的光密度值：在每次测量之前先测量空气的 光密度值，作为校正值；在样本测量时测量试管中菌液的光密度值。 至今为止，尚无可同时测量水体叶绿素和浊度两种水质信息的测量方法及测量装 置。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 为克服上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种水体叶绿素和浊度原位测 定方法，其以实时、便捷、多参数测量为目标，基于光谱反射原理实现对水体叶绿素和浊度 双参数的同时测量；此外，本专利技术还提供了一种水体叶绿素和浊度原位测定装置，其可在诸 如水产养殖湖水现场等场所同时测量水体叶绿素和浊度两个参量的水质信息，并可同时通 过无线模块将测量值实时上传并对数据进行计算处理。 (二）技术方案 为实现上述目的，本专利技术水体叶绿素和浊度原位测定方法主要包括如下步骤：SI : 选取目标水体，通过相关分析确定水体叶绿素和浊度的敏感波长，根据基于光谱反射原理 测定的反射率分别建立水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型，并将经检验满足实用精 度的水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型嵌入信息测量装置，实现同时原位测量水体 叶绿素和浊度两种水质参数含量；S2 :开启数据采集器，同时将信息测量装置放入待检测 的水域中并开启开关，通过无线通讯模块，组建数据采集器与信息测量装置之间实时、多点 的节点链接网络；S3 :启动信息测量装置，采集水体叶绿素和浊度光信号，并将采集的光信 号转换成电信号后发送至数据采集器；S4 :数据采集器依据建立好的水体叶绿素测定模型 和水体浊度测定模型，计算得出被测水体的叶绿素含量和浊度值，并对所得数据进行处理。 其中，步骤1)中所述水体叶绿素测定模型为： yi = 38. 0058-0. 0072χη1_0· 37831^ 式中，yi为水体样本中的叶绿素含量，xnl、x"2分别为水体样本在波长nlnm和n2nm 处的原始光谱反射率； 所述水体浊度测定模型为： y2 = 233. 805+0. 1905xnl-2. 2334xn2 式中，y2为水体样本中的浊度值，xnl、x"2分别为水体样本在波长nlnm和n2nm处 的原始光谱反射率。 优选地，所述nl为410nm，所述n2为676nm。 本专利技术水体叶绿素和浊度原位测定装置包括：用于测量水体叶绿素和浊度双参量 水质信息的信息测量装置；以及用于接收和处理信息测量装置所测信息的数据采集器；其 中，所述信息测量装置包括：用于采集、处理和发送光信号的光路单元；用于接收、处理和 发送电信号的电路单元；以及分别与光路单元和电路单元连接的用于将光信号转换成电信 号的光路-电路转换单元。 优选地，所述光路单元包括：光学通道；以及设置在光学通道下方的遮光壁。 优选地，所述光学通道包括：三棱镜；垂直固定在三棱镜第一直角面的准直器，其 与所述第一直角面共同形成入射光路；安装在准直器远离被测水体一端的光源；以及垂直 固定在三棱镜第二直角面的光电探测器，其与所述第二直角面共同形成反射光路。 优选地，所述电路单元包括：无线通信模块，其具有I/O端口、A/D转换模块和信号 发送模块。 优选地，所述光路-电路转换单元包括：电压转换电路、I-U转换电路，滤波放大电 路和供电电池。 其中，所述数据采集器包括：用于显示、存储和处理测量数据的处理器；用于实现 与所述信息测量装置之间通信的无线通信模块，其具有一个或多个串口；以及分别与处理 器和无线通信模块连接的串口电路。 优选地，所述处理器为PDA处理器；所述无线通信模块为JN5139通信模块；所述 串口电路为采用MAX3232E芯片的串口电路；所述信息测量装置由多个传感器构成。 (三）有益效果 与现有技术相比，本专利技术具有如下优点： 1)本专利技术水体叶绿素和浊度原位测定方法以实时、便捷、多参数测量为目标，基于 光谱反射原理实现了对水体叶绿素和浊度双参数的同时测量，为水体叶绿素和浊度双参数 的原位测定开辟了途径； 2)本专利技术利用二维相关光谱分析法选取了不同叶绿素光学敏感波段，并基于所选 波段建立了水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型，其均为线性模型，波段数较少，为本 专利技术水体叶绿素和浊度的原位测定的实际实施奠定了基础； 3)本专利技术通过基于二维相关光谱、利用水产养殖现场的实际样本分析并确定了 2 个叶绿素敏感波段（410nm和676nm)，并基于该敏感波段的水体光谱反射率，利用实验室配 制叶绿素标准液建立了水体叶绿素测定模型，具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水体叶绿素和浊度原位测定方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1：选取目标水体，通过相关分析确定水体叶绿素和浊度的敏感波长，根据基于光谱反射原理测定的反射率分别建立水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型，并将经检验满足实用精度的水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型嵌入信息测量装置（1），实现同时原位测量水体叶绿素和浊度两种水质参数含量；S2：开启数据采集器（2），同时将信息测量装置（1）放入待检测的水域中并开启开关，通过无线通讯模块，组建数据采集器（2）与信息测量装置（1）之间实时、多点的节点链接网络；S3：启动信息测量装置（1），采集水体叶绿素和浊度光信号，并将采集的光信号转换成电信号后发送至数据采集器（2）；S4：数据采集器（2）依据建立好的水体叶绿素测定模型和水体浊度测定模型，计算得出被测水体的叶绿素含量和浊度值，并对所得数据进行处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑立华，张瑶，李民赞，张琴，孙红，糜修尘，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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