水质监测光谱仪的在线波长校准方法及设备技术

本发明专利技术提供了一种水质监测光谱仪的在线波长校准方法及设备，该方法包括：配置光谱仪的运行参数，将运行参数下发至光谱监测设备端；在光谱监测设备端对接收的运行参数进行解译，根据解译结果生成采集指令并根据采集指令采集暗电流；点亮氙灯光源并将光路切换至参比光路，采集光源的参比光谱；切换标准物质的状态，控制光谱仪采集标准物质的光谱；将暗电流、光源的参比光谱及标准物质的光谱进行打包后发送至云端服务器；在云端服务器对接收到的打包数据进行解译并存储，根据打包数据计算标准物质的吸光度光谱，根据吸光度光谱计算出波长标定系数，根据波长标定系数对光谱仪进行波长标定。本发明专利技术可以保证光谱仪采集水质光谱数据的准确性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
水质监测光谱仪的在线波长校准方法及设备
本专利技术属于水质监测的
，尤其涉及一种水质监测光谱仪的在线波长校准方法及设备。
技术介绍
光谱监测设备在长时间在线运行过程中，由于环境温度等因素的改变，易导致光谱仪的波长发生漂移，进而导致所采集到的水样光谱“失真”，模型的预测结果与水样参数的标准值差异过大。当前对光谱仪的波长进行标定由于标准光源体积较大，难以进行快速在线标定，且由于标准光源没有统一的生产标准，导致多台光谱仪在采集水质光谱数据时准确性较差，此外单台光谱仪波长发生漂移后对同一水样多次采集的数据之间差异也较大，导致单台光谱仪的稳定性严重下降。因此，开发一种水质监测光谱仪的在线波长校准方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种水质监测光谱仪的在线波长校准方法及设备。第一方面，本专利技术提供了一种水质监测光谱仪的在线波长校准方法，包括：配置光谱仪的运行参数，将运行参数下发至光谱监测设备端；在光谱监测设备端对接收的运行参数进行解译，根据解译结果生成采集指令并根据所述采集指令采集暗电流；点亮氙灯光源并将光路切换至参比光路，采集光源的参比光谱；切换标准物质的状态，控制光谱仪采集标准物质的光谱；将暗电流、光源的参比光谱及标准物质的光谱进行打包后发送至云端服务器；在云端服务器对接收到的打包数据进行解译并存储，根据打包数据计算标准物质的吸光度光谱，并根据吸光度光谱计算出波长标定系数，根据波长标定系数对光谱仪进行波长标定。在上述方法实施例内容的基础上，本专利技术实施例中提供的水质监测光谱仪的在线波长校准方法，所述配置光谱仪的运行参数，将运行参数下发至光谱监测设备端，包括：配置光谱仪的积分时长、平均次数、采集次数及采集时长间隔，将所述光谱仪的积分时长、平均次数、采集次数及采集时长间隔经过云端服务器发送至光谱监测设备端。可选的，所述根据打包数据计算标准物质的吸光度光谱，包括：根据以下公式计算出标准物质的吸光度光谱：其中，A为标准物质的吸光度光谱；为光源的参比光谱；为标准物质的光谱；dark为暗电流。进一步的，根据标准物质的吸光度光谱计算出波长标定系数包括：对标准物质的吸光度光谱进行谱峰定位，选取吸光度数值最大的前若干个像素点，将所述若干个像素点与波长进行多项式拟合，得到波长标定系数。进一步的，所述对标准物质的吸光度光谱进行谱峰定位，选取吸光度数值最大的前若干个像素点，将所述若干个像素点与波长进行多项式拟合，得到波长标定系数包括：依次对所有谱峰的吸光度值进行排序，选择吸光度值最大的n个谱峰，按照像素点的顺序将n个所述谱峰的位置从小到大进行标记定位；根据以下公式计算出波长标定系数：其中，为波长；为波长标定系数；x为谱峰位置。可选的，还包括：将光谱仪的设备状态信息发送至云端服务器存储。进一步的，还包括：将光谱仪的GPS信息发送至云端服务器存储。第二方面，本专利技术提供了一种水质监测光谱仪的在线波长校准装置，包括：配置模块，用于配置光谱仪的运行参数，将运行参数下发至光谱监测设备端；解译模块，用于在光谱监测设备端对接收的运行参数进行解译，根据解译结果生成采集指令；暗电流采集模块，用于根据所述采集指令采集暗电流；参比光谱采集模块，用于根据所述采集指令点亮氙灯光源并将光路切换至参比光路，采集光源的参比光谱；标准物质光谱采集模块，用于根据所述采集指令切换标准物质的状态，控制光谱仪采集标准物质的光谱；波长标定模块，用于将暗电流、参比光谱及标准物质的光谱进行打包后发送至云端服务器；在云端服务器对接收到的打包数据进行解译并存储，根据打包数据计算标准物质的吸光度光谱，并根据吸光度光谱计算出波长标定系数，根据波长标定系数对光谱仪进行波长标定。第三方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的水质监测光谱仪的在线波长校准方法。第四方面，本专利技术提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的水质监测光谱仪的在线波长校准方法。本专利技术提供的水质监测光谱仪的在线波长校准方法及设备，通过配置并解译光谱仪的运行参数，根据解译结果生成采集指令采集暗电流，采集光源的参比光谱并切换标准物质的状态，控制光谱仪采集标准物质的光谱，将上述数据打包后发送至云端服务器并计算标准物质的吸光度光谱，对吸光度光谱进行谱峰定位，选取吸光度数值最大的前若干个像素点并与波长进行多项式拟合，得到波长标定系数并载入光谱仪，可以在光谱仪波长漂移之后进行波长的快速在线标定，保证了光谱仪采集水质光谱数据的准确性和稳定性。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。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做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本专利技术提供的水质监测光谱仪的在线波长校准方法的流程图；图2为本专利技术提供的水质监测光谱仪的在线波长校准装置的结构示意图；图3为本专利技术提供的电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外，本专利技术提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。本专利技术提供了一种水质监测光谱仪的在线波长校准方法，参见图1，该方法包括：配置光谱仪的运行参数，将运行参数下发至光谱监测设备端；在光谱监测设备端对接收的运行参数进行解译，根据解译结果生成采集指令并根据所述采集指令采集暗电流；点亮氙灯光源并将光路切换至参比光路，采集光源的参比光谱；切换标准物质的状态，控制光谱仪采集标准物质的光谱；将暗电流、光源的参比光谱及标准物质的光谱进行打包后发送至云本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水质监测光谱仪的在线波长校准方法，其特征在于，包括：/n配置光谱仪的运行参数，将运行参数下发至光谱监测设备端；/n在光谱监测设备端对接收的运行参数进行解译，根据解译结果生成采集指令并根据所述采集指令采集暗电流；/n点亮氙灯光源并将光路切换至参比光路，采集光源的参比光谱；/n切换标准物质的状态，控制光谱仪采集标准物质的光谱；/n将暗电流、光源的参比光谱及标准物质的光谱进行打包后发送至云端服务器；/n在云端服务器对接收到的打包数据进行解译并存储，根据打包数据计算标准物质的吸光度光谱，并根据吸光度光谱计算出波长标定系数，根据波长标定系数对光谱仪进行波长标定。/n

【技术特征摘要】
1.水质监测光谱仪的在线波长校准方法，其特征在于，包括：
配置光谱仪的运行参数，将运行参数下发至光谱监测设备端；
在光谱监测设备端对接收的运行参数进行解译，根据解译结果生成采集指令并根据所述采集指令采集暗电流；
点亮氙灯光源并将光路切换至参比光路，采集光源的参比光谱；
切换标准物质的状态，控制光谱仪采集标准物质的光谱；
将暗电流、光源的参比光谱及标准物质的光谱进行打包后发送至云端服务器；
在云端服务器对接收到的打包数据进行解译并存储，根据打包数据计算标准物质的吸光度光谱，并根据吸光度光谱计算出波长标定系数，根据波长标定系数对光谱仪进行波长标定。


2.如权利要求1所述的水质监测光谱仪的在线波长校准方法，其特征在于，所述配置光谱仪的运行参数，将运行参数下发至光谱监测设备端，包括：配置光谱仪的积分时长、平均次数、采集次数及采集时长间隔，将所述光谱仪的积分时长、平均次数、采集次数及采集时长间隔经过云端服务器发送至光谱监测设备端。


3.如权利要求1所述的水质监测光谱仪的在线波长校准方法，其特征在于，所述根据打包数据计算标准物质的吸光度光谱，包括：根据以下公式计算出标准物质的吸光度光谱：



其中，A为标准物质的吸光度光谱；为光源的参比光谱；为标准物质的光谱；dark为暗电流。


4.如权利要求3所述的水质监测光谱仪的在线波长校准方法，其特征在于，根据标准物质的吸光度光谱计算出波长标定系数包括：
对标准物质的吸光度光谱进行谱峰定位，选取吸光度数值最大的前若干个像素点，将所述若干个像素点与波长进行多项式拟合，得到波长标定系数。


5.如权利要求4所述的水质监测光谱仪的在线波长校准方法，其特征在于，所述对标准物质的吸光度光谱进行谱峰定位，选取吸光度数值最大的前若干个像素点，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩，刘耀瑶，
申请(专利权)人：南京智谱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32