【技术实现步骤摘要】
一种基于改进RBFNN算法的多功能水下水质自动监测系统及监测方法
本专利技术涉及水质监测装置和方法，尤其是涉及一种基于改进RBFNN算法的多功能水下水质自动监测系统及监测方法。
技术介绍
随着工业的发展，水质污染越来越严重，化学需氧量(COD)与含氮量、PH值均能反映水中受还原性物质污染的程度，是衡量环境质量的重要标准，目前，水质的测定传统方法一般采用化学方法，主要采用重铬酸钾标准法、库仑滴定法，根据水质氯离子浓度的不同其监测方法也不同，淡水一般使用重铬酸钾法、酸性高锰酸钾法，海水使用碱性高锰酸钾法。但这些传统方法都存在试剂用量大，二次污染严重、测试时间长、操作步骤繁杂、测量对象单一、自动化程度低的缺点，已不适应现代化的市场需求。水质测量的分光光度测量法是在滴定法的测量基础上进行的，使用吸收光谱原理，根据溶液内滴定完成后试剂内离子含量多少，分别采用不同波长的紫外光源测量不同浓度的水质待测溶液的吸光度，因此依据所得吸光度工作曲线，可以表示出水样中化学需氧量、含氮量、PH值。分光光度测量法是滴定法的一种改进，节省试剂，操作方便。但现存的仪器大多只能测量水质的一种参数，...
【技术保护点】
1.一种基于改进RBFNN算法的多功能水下水质自动监测系统，其特征在于：包括上位机和监测仪，上位机包括Labview界面设计部分及Python数据处理部分，上位机通过Labview设计GUI界面，借助内部接口函数调用Python函数采用改进RBFNN算法完成样本数据处理，先将样本数据集分为测试集和训练集，用训练集训练改进RBFNN模型，用训练好的改进RBFNN模型对测试集样本数据进行离线分类处理，所述样本数据是从SD卡数据动态存取模块读取到上位机的、由多个测量得到的水质参数组成的数据集；并设计GUI界面对结果进行显示；监测仪包括可伸缩固定支架、盒体、下位机、滑动模块和电源模...
【技术特征摘要】
1.一种基于改进RBFNN算法的多功能水下水质自动监测系统，其特征在于：包括上位机和监测仪，上位机包括Labview界面设计部分及Python数据处理部分，上位机通过Labview设计GUI界面，借助内部接口函数调用Python函数采用改进RBFNN算法完成样本数据处理，先将样本数据集分为测试集和训练集，用训练集训练改进RBFNN模型，用训练好的改进RBFNN模型对测试集样本数据进行离线分类处理，所述样本数据是从SD卡数据动态存取模块读取到上位机的、由多个测量得到的水质参数组成的数据集；并设计GUI界面对结果进行显示；监测仪包括可伸缩固定支架、盒体、下位机、滑动模块和电源模块，其中：可伸缩固定支架下端固定于水中，用于固定整个监测仪；盒体密封，顶端开有一孔，盒体外部置有一个测量开关，盒体内壁设有防水层，且下位机和电源模块位于防水层里面；下位机用于控制滑动模块和采集水质参数数据，并将采集的水质参数数据上传至上位机；滑动模块用于连接盒体与可伸缩固定支架；电源模块为监测仪各模块供电；下位机控制滑动模块，使盒体在垂直方向上上下移动，进而采集不同水深的多个水质参数。2.根据权利要求1所述的一种基于改进RBFNN算法的多功能水下水质自动监测系统，其特征在于：可伸缩固定支架包括上下两节不锈钢铁管，上节为伸缩节，下节为固定节，伸缩节下端带有一个弹簧插销，固定节上分布有多个与弹簧插销配合的固定孔，当把弹簧插销插到不同的固定孔时，整个可伸缩固定支架具有不同的高度，伸缩节和固定节通过弹簧插销和固定孔固定连接。3.根据权利要求1所述的一种基于改进RBFNN算法的多功能水下水质自动监测系统，其特征在于：下位机包括单片机、多通道分光光度测量水质模块和数据存取模块，单片机包括控制单元、外部RTC、外部晶振、信号调理放大电路和多通道ADC转换模块，多通道分光光度测量水质模块包括固定底座、双通道分光光度器、试管固定装置、硅光电池传感器1、硅光电池传感器2、紫外光源1、紫外光源2、滴定槽和水阀，双通道分光光度器固定在固定底座上，在试管固定装置内壁设有光路通断开关，用于盛放待测试剂的试管放置在试管固定装置内，且试管开口正对盒体顶部开孔，水阀设置于试管固定装置上端，当待测水质灌满至液面在水阀以上时，控制单元控制水阀闭合，打开滴定槽滴定当前试管内的水质；外部RTC和外部晶振均与控制单元连接，控制单元通过输出PWM波控制两个紫外光源发出不同强度及频率的紫外光，紫外光分别经过分光光度器内部通道照射到对应的硅光电池传感器上，然后光信号经过硅光电池传感器转换为电信号，并输入信号调理放大电路对该电信号进行放大处理，最后经过多通道ADC转换模块输入控制单元处理。4.权利要求1-3任一项所述的一种基于改进RBFNN算法的多功能水下水质自动监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)开始测量前先调试监测仪：将可伸缩固定支架长度调整到适应当前水位的高度，将可伸缩固定支架插入水下，插稳固定；(2)判断测量开关是否被打开，若测量开关已打开，则给控制单元输入当前水深及盒体每次下降单位高度值，并执行步骤(3)；若否，则继续执行步骤(2)；(3)开始监测前，判断当前盒体高度是否大于等于输入的水深值，若在开始监测前就发现当前已下降高度大于等于输入的水深值，则说明步骤(2)输入有误，需要返回步骤(2)重新输入当前水深及盒体每次下降单位高度值；若否，则执行步骤(4)；(4)控制单元控制步进电机正转，使盒体下降一个单位高度值，并监测当前水深位置的不同水质参数值；(5)一次测量结束，控制单元重新计算并判断当前已下降高度是否大于等于输入的水深值，若否，则表示仪器还没有到达水底，返回步骤(4)执行；若是，则执行步骤(6)；(6)控制单元控制步进电机反转，使盒体上升一个单位高度值；(7)控制单元计算并判断当前已上升高度是否大于等于输入的水深值，若否，则表示仪器还没有到达水面以上，返回步骤(6)执行；若是，则表示盒体已经到达水面以上，本次测量结束；(8)待测量结束后，将SD卡数据动态存取模块连接到上位机上，上位机部分从SD卡数据动态存取模块读取测量数据，并通过内部接口函数调用Python进行样本数据处理，先将样本数据集分为测试集和训练集，用训练集训练改进RBFNN模型，用训练好的改进RBFNN模型对测试集样本数据进行离线分类处理，并设计GUI界面对结果进行显示。5.根据权利要求4所述的一种基于改进RBFNN算法的多功能水下水质自动监测方法，其特征在于，步骤(4)中监测当前水深位置的多个水质参数值的方法为：(41)当盒体到达既定位置后，控制单元控制打开水阀，让外界水质顺着盒体上方的进水口流入试管...
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