一种水质监测数据在线处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种水质监测数据在线处理方法及装置，所述方法包括：获取待检测水质的光谱曲线，设置标准水质光谱曲线作为参考，利用自相关函数计算待测水质光谱曲线和标准水质光谱曲线的相关峰距离，依据所述相关峰距离和采样间隔，对待测水质的光谱曲线进行动态校准；并对动态校准后的光谱曲线利用双树复小波变换、阈值去噪以及双树复小波逆变换方法进行噪声去除处理，滤除噪声信号的干扰，最后依据经过所述噪声去除处理后的光谱信号，通过光谱仪测得水质参数值，从而实现了能够获得重复性很好的光谱信号，并且避免了外界环境噪声对水质检测的干扰，提高了水质检测的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种水质监测数据在线处理方法及装置
本专利技术涉及水质安全
，更具体地，涉及一种水质监测数据在线处理方法及装置。
技术介绍
环境问题日益成为社会关注的焦点问题，人们广泛关注的环境问题之一就是水质安全问题。水质检测技术广泛应用于饮用水、水源地、地下水以及市政污水的水质监测和水质安全预警，这些技术主要可以分为电化学分析法、色谱分离技术法、生物传感技术法以及光谱分析法等。其中，基于光谱分析法的水质检测技术，是目前水质检测技术中的一个重要发展方向。在光谱分析法中，光谱传感器获得的原始光谱信号图还需要进行一系列校准操作，才能得到重复性较优的光谱图。但是目前的光谱校准算法容易受到环境因素变化的影响，稳定性较差，无法得到较理想的结果。另一方面，在实际测量过程中，会受到很多背景噪声的干扰，这些干扰降低了水质参数检测的准确度。因此，只有解决上述这些问题，才能有效提高检测结果的准确度和精确度，获得理想的光谱信号图。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水质监测数据在线处理方法及装置，目的在于解决现有的水质检测数据在线处理方法不能获得重复性较好的光谱信号，以及不能滤除噪声信号干扰的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种水质监测数据在线处理方法，包括以下步骤：获取待检测水质的光谱信号，对所述光谱信号进行动态校准；对所述动态校准后的光谱信号进行去噪处理，滤除噪声信号的干扰；根据所述去噪处理后的光谱信号，获取水质参数值。优选地，本专利技术提供的水质监测数据在线处理方法，还包括步骤：重复采集预设数量的水质样本数据，获取与水质样本数据对应的参数值以及水质综合评价结果；构建水质数据参数和水质综合评价结果相关联的线性回归模型；利用获取的所述与水质样本数据对应的参数值以及水质综合评价结果，对所述线性回归模型进行训练，获取所述线性回归模型的系数值，便于分析各个参数对水质的影响。优选地，所述获取待检测水质的光谱信号，对所述光谱信号进行动态校准，具体过程是：利用光谱传感器获取待检测水质的光谱曲线，设置标准光谱曲线作为参考，对所述待检测水质的光谱曲线和所述标准光谱曲线利用自相关函数进行计算，获取自相关计算结果；根据所述自相关计算结果，获取所述待检测水质的光谱曲线和所述标准光谱曲线的相关峰之间的距离；根据采样间隔和所述相关峰之间的距离，进行光谱曲线校准。优选地，所述对所述动态校准后的光谱信号进行去噪处理，滤除噪声信号的干扰，具体过程是：对所述动态校准后的光谱信号数据进行双树复小波变换，获得复小波系数；对所述复小波系数进行阈值去噪处理，获得去噪后的复小波系数；对所述去噪后的复小波系数进行双树复小波逆变换，获得去噪后的光谱信号。优选地，所述水质参数具体包括浊度、化学需氧量、生化需氧量、总有机碳以及总悬浮固体颗粒。本专利技术还提供了一种水质监测数据在线处理装置，包括：动态校准模块，用于获取待检测水质的光谱信号，对所述光谱信号进行动态校准；噪声去除模块，用于对所述动态校准后的光谱信号进行去噪处理，滤除噪声信号的干扰；水质参数获取模块，用于根据所述去噪处理后的光谱信号，获取水质参数值。优选地，本专利技术提供的水质监测数据在线处理装置，还包括：样本参数获取模块，用于重复采集预设数量的水质样本数据，获取与水质样本数据对应的参数值以及水质综合评价结果；模型构建模块，用于构建水质数据参数和水质综合评价结果相关联的线性回归模型；模型系数获取模块，用于利用获取的所述与水质样本数据对应的参数值以及水质综合评价结果，对所述线性回归模型进行训练，获取所述线性回归模型的系数值，便于分析各个参数对水质的影响。优选地，所述动态校准模块具体包括：自相关计算单元，用于利用光谱传感器获取待检测水质的光谱曲线，设置标准光谱曲线作为参考，对所述待检测水质的光谱曲线和所述标准光谱曲线利用自相关函数进行计算，获取自相关计算结果；相关峰距离获取单元，用于根据所述自相关计算结果，获取所述待检测水质的光谱曲线和所述标准光谱曲线的相关峰之间的距离；光谱曲线校准单元，用于根据采样间隔和所述相关峰之间的距离，进行光谱曲线校准。优选地，所述噪声去除模块具体包括：复小波变换单元，用于对所述动态校准后的光谱信号数据进行双树复小波变换，获得复小波系数；复小波系数去噪单元，用于对所述复小波系数进行阈值去噪处理，获得去噪后的复小波系数；复小波逆变换单元，用于对所述去噪后的复小波系数进行双树复小波逆变换，获得去噪后的光谱信号。优选地，所述水质参数获取模块获取的水质参数值具体包括浊度、化学需氧量、生化需氧量、总有机碳以及总悬浮固体颗粒的值。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本专利技术所提供的水质监测数据在线处理方法及装置，实现了对从光谱传感器获得的待检测水质的光谱信号进行动态校准；并且，对经过动态校准后的光谱曲线，进行去噪处理，滤除噪声信号的干扰。所述方法及装置获得了重复性很好的光谱曲线图，同时避免了外界环境对水质检测带来的干扰，提高了水质参数检测的准确度以及精确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的一种水质监测数据在线处理方法的流程图；图2为本专利技术实施例公开的一种水质监测数据在线处理方法中获取待检测水质的光谱信号，对所述光谱信号进行动态校准的方法的流程图；图3为本专利技术实施例公开的一种水质监测数据在线处理方法中对所述动态校准后的光谱信号进行去噪处理，滤除噪声信号的干扰的方法的流程图；图4为本专利技术实施例公开的一种水质监测数据在线处理装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例公开的一种水质监测数据在线处理装置中动态校准模块的结构示意图；图6为本专利技术实施例公开的一种水质监测数据在线处理装置中噪声去除模块的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例公开了一种水质监测数据在线处理方法，包括以下步骤：S101，从光谱传感器获得关于待检测水质的光谱信号，并对待检测水质的光谱信号利用光谱曲线动态校准算法进行动态校准。其中，对待检测水质的光谱信号进行动态校准的具体过程如图2所示，包括：S201，将从光谱传感器获取的待检测水质的光谱曲线标记为Sdetect，将用作参考的标准光谱曲线标记为Sref，其中这两条曲线的采样点数据均为一维数组，数组长度为L。利用Matlab函数中的自相关函数对所述待检测水质的光谱曲线Sdetect和所述标准光谱曲线Sref进行计算，获得他们的自相关计算结果，如下面公式所示：P＝AutoCorr(Sref,Sdetect)其中，获得的自相关计算结果也是一维数组数据。S202，自相关计算结果中最大的两个值所在的位置就是相关峰的位置，然后利用相关峰的位置计算出待检测水质的光谱曲线和标准光谱曲线的相关峰之间的距离ΔL。S203，根据采样间隔和相关峰之间的距离ΔL，进行光谱曲线校准，获得准确的光谱曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水质监测数据在线处理方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待检测水质的光谱信号，对所述光谱信号进行动态校准；对所述动态校准后的光谱信号进行去噪处理，滤除噪声信号的干扰；根据所述去噪处理后的光谱信号，获取水质参数值。

【技术特征摘要】
1.一种水质监测数据在线处理方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待检测水质的光谱信号，对所述光谱信号进行动态校准；对所述动态校准后的光谱信号进行去噪处理，滤除噪声信号的干扰；根据所述去噪处理后的光谱信号，获取水质参数值。2.如权利要求1所述的一种水质监测数据在线处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：重复采集预设数量的水质样本数据，获取与水质样本数据对应的参数值以及水质综合评价结果；构建水质数据参数和水质综合评价结果相关联的线性回归模型；利用获取的所述与水质样本数据对应的参数值以及水质综合评价结果，对所述线性回归模型进行训练，获取所述线性回归模型的系数值。3.如权利要求1所述的一种水质监测数据在线处理方法，其特征在于，所述获取待检测水质的光谱信号，对所述光谱信号进行动态校准，具体过程是：利用光谱传感器获取待检测水质的光谱曲线，设置标准光谱曲线作为参考，对所述待检测水质的光谱曲线和所述标准光谱曲线利用自相关函数进行计算，获取自相关计算结果；根据所述自相关计算结果，获取所述待检测水质的光谱曲线和所述标准光谱曲线的相关峰之间的距离；根据采样间隔和所述相关峰之间的距离，进行光谱曲线校准。4.如权利要求1所述的一种水质监测数据在线处理方法，其特征在于，所述对所述动态校准后的光谱信号进行去噪处理，滤除噪声信号的干扰，具体过程是：对所述动态校准后的光谱信号数据进行双树复小波变换，获得复小波系数；对所述复小波系数进行阈值去噪处理，获得去噪后的复小波系数；对所述去噪后的复小波系数进行双树复小波逆变换，获得去噪后的光谱信号。5.如权利要求1所述的一种水质监测数据在线处理方法，其特征在于，所述水质参数具体包括浊度、化学需氧量、生化需氧量、总有机碳以及总悬浮固体颗粒。6.一种水质监测数据在线处理装置，其特征在于，包括：动态校准模块，用于获取待检测水质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔光茫，赵巨峰，林君，辛青，公晓丽，朱礼尧，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33