余氯在线检测模型的构建方法及余氯浓度在线检测方法技术

本申请涉及余氯在线检测模型的构建方法及余氯浓度在线检测方法，该模型构建方法包括添加原水中的溶解性有机物DOM至多批供水水样，检测溶解性有机物DOM含量和余氯浓度；获取多个时刻的二次供水水样的余氯衰减率和DOM的光谱；根据二次供水水样中DOM的光谱，得到在线检测指标；将t时刻的多个在线检测指标对应减去初始时刻的值，得到数据矩阵，并在数据矩阵中结合多个时刻的余氯衰减率，以得到光谱模型数据集；根据光谱模型数据集，构建在线检测模型。本申请通过建立水中DOM光谱与余氯衰减率之间的在线检测模型，再通过测得水中DOM的光谱，而利用在线检测模型而得到水体的余氯情况，检测灵敏度和精度高，且检测所需的人员成本和设备成本均较低。本和设备成本均较低。本和设备成本均较低。

【技术实现步骤摘要】
余氯在线检测模型的构建方法及余氯浓度在线检测方法


[0001]本申请涉及余氯检测
，特别涉及余氯在线检测模型的构建方法及余氯浓度在线检测方法。

技术介绍

[0002]目前，伴随着人口密度逐渐增加，楼层高度不断增加，二次供水系统逐渐应用于实际生活中。在二次供水环节，水体存储在水箱中，长时间的存储可能导致余氯浓度过低，龙头水水质超标。需要对储存在二次供水水箱中水的余氯浓度进行检测，而反映二次供水水箱中水的水质情况。
[0003]水中余氯测量的检测方法主要包括化学分析法和分光光度法。其中，化学分析法利用试剂滴定的形式来测定余氯量。分光光度法依据余氯与相关试剂反应显色的化学特性，使用分光光度计检测相关溶液的吸光度值，从而得到余氯含量。
[0004]由于化学分析法的操作要求高，实验操作较复杂，且所需药品量较多，因此化学分析法需要专业的人员，且在实验室内实施。分光光度法中所需使用的显色剂需要人工调配和添加，且对待测溶液的pH值要求严苛(6.2～6.5)，因此分光光度法也需专业的人员，且在实验室内实施。综上，化学分析法和分光光度法难以实现对余氯的在线检测。
[0005]相关技术中，常见的在线检测方法为电化学分析法。电化学分析法主要是应用电化学传感器，使电极在特定电压极化下与余氯反应产生电流，通过检测电流得到余氯的含量。
[0006]但是，电化学分析法使用过程中，电化学传感器内部的膜片容易受到污染，影响余氯的测量精度，另外，也需经常对电化学传感器进行维护，从而增大了成本。

技术实现思路
<br/>[0007]本申请实施例提供余氯在线检测模型的构建方法及余氯浓度在线检测方法，以解决相关技术中在线余氯检测时，检测精度易受影响，维护成本高的技术问题。
[0008]第一方面，提供了余氯在线检测模型的构建方法，包括以下步骤：
[0009]选择代表性原水，从原水中提取溶解性有机物DOM，获取多批二次供水水样，并将溶解性有机物DOM添加至多批二次供水水样中，检测其中溶解性有机物DOM含量和余氯浓度；
[0010]获取多个时刻的二次供水水样的余氯衰减率和二次供水水样中DOM的光谱；
[0011]根据二次供水水样中DOM的光谱，得到在线检测指标；
[0012]将t时刻的多个在线检测指标对应减去初始时刻的值，得到数据矩阵，并在数据矩阵中结合多个时刻的余氯衰减率，以得到光谱模型数据集；
[0013]根据光谱模型数据集，构建在线检测模型。
[0014]一些实施例中，每批所述二次供水水样中，获取部分二次供水水样的余氯衰减率，获取另一部分二次供水水样中的DOM的光谱，以得到同批所述二次供水水样的余氯衰减率
和DOM的光谱。
[0015]一些实施例中，所述获取二次供水水样的余氯衰减率包括：
[0016]采用一次加氯和二次加氯的方法，记录0时刻和t时刻二次供水水样的余氯浓度；
[0017]根据0时刻和t时刻二次供水水样的余氯浓度，得到t时刻的余氯衰减率。
[0018]一些实施例中，所述获取二次供水水样中DOM的光谱包括：
[0019]利用超纯水稀释同一时刻的多个二次供水水样，使多个二次供水水样中DOM的浓度一致；
[0020]采用光度计检测各二次供水水样中DOM的光谱。
[0021]一些实施例中，所述二次供水水样中DOM的光谱包括紫外可见光谱UV
‑
vis和三维荧光光谱EEM；其中，
[0022]根据UV
‑
vis光谱得到第一在线检测指标，根据EEM光谱得到第二在线检测指标。
[0023]一些实施例中，所述根据UV
‑
vis光谱得到第一在线检测指标包括：
[0024]获取常规的UV
‑
vis指标；
[0025]将UV
‑
vis光谱进行主成分分析PCA，得到UV
‑
vis光谱PCA组分得分值。
[0026]一些实施例中，所述根据EEM得到第二在线检测指标包括：
[0027]获取常规的EEM指标；
[0028]将EEM光谱进行平行因子分析PARAFAC，得到EEM光谱PARAFAC组份得分值。
[0029]一些实施例中，所述构建在线检测模型包括：
[0030]使用Rstudio的tidymodels包构建模型；
[0031]利用极端梯度提升树XGBoost建立回归预测模型，寻找在线检测指标与余氯衰减率之间的映射关系；
[0032]利用网格搜索和交叉验证对XGBoost算法进行超参数调优。
[0033]一些实施例中，在所述对XGBoost算法进行超参数调优之后，还包括：
[0034]采用相关性系数R2和均方根误差RMSE为评价指标，进行模型评估；
[0035]利用沙普利值分析法SHAP对模型进行敏感性分析，建立余氯衰减的快速预测模型；
[0036]结合环境因素补偿校正余氯衰减的快速预测模型。
[0037]第二方面，提供了一种余氯浓度在线检测方法，基于如上所述的余氯在线检测模型，包括以下步骤：
[0038]检测二次供水水箱中DOM的光谱；
[0039]根据所述余氯在线检测模型，得到二次供水水箱中的余氯浓度。
[0040]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0041]本申请实施例提供了一种余氯在线检测模型的构建方法及余氯浓度在线检测方法，该方法依据为水中DOM与余氯存在的联系，而水中DOM可通过光谱表征。因此，通过获取二次供水水样不同时刻的DOM含量的光谱和余氯衰减率，构建二次供水水样中DOM光谱信息与余氯衰减率的在线检测模型。即可通过在线检测模型来对应水样中DOM的光谱信息与余氯衰减率。通过测得水体中的DOM的光谱信息，而得到水体的余氯衰减情况。可以实现在线测量二次供水水箱内的DOM的光谱，而实现在线检测二次供水水箱内水的余氯情况，以保证水质质量。通过测光谱的形式，提高了在线检测余氯的灵敏度和精度。另外，测光谱的技术
较为成熟，操作简单，不易损坏，人员成本和设备成本均较低。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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。
[0043]图1为本申请实施例提供的余氯在线检测模型的构建方法的流程图。
具体实施方式
[0044]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种余氯在线检测模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：选择代表性原水，从原水中提取溶解性有机物DOM，获取多批二次供水水样，并将溶解性有机物DOM添加至多批二次供水水样中，检测其中溶解性有机物DOM含量和余氯浓度；获取多个时刻的二次供水水样的余氯衰减率和二次供水水样中DOM的光谱；根据二次供水水样中DOM的光谱，得到在线检测指标；将t时刻的多个在线检测指标对应减去初始时刻的值，得到数据矩阵，并在数据矩阵中结合多个时刻的余氯衰减率，以得到光谱模型数据集；根据光谱模型数据集，构建在线检测模型。2.根据权利要求1所述的余氯在线检测模型的构建方法，其特征在于，每批所述二次供水水样中，获取部分二次供水水样的余氯衰减率，获取另一部分二次供水水样中的DOM的光谱，以得到同批所述二次供水水样的余氯衰减率和DOM的光谱。3.根据权利要求2所述的余氯在线检测模型的构建方法，其特征在于，所述获取二次供水水样的余氯衰减率包括：采用一次加氯和二次加氯的方法，记录0时刻和t时刻二次供水水样的余氯浓度；根据0时刻和t时刻二次供水水样的余氯浓度，得到t时刻的余氯衰减率。4.根据权利要求2所述的余氯在线检测模型的构建方法，其特征在于，所述获取二次供水水样中DOM的光谱包括：利用超纯水稀释同一时刻的多个二次供水水样，使多个二次供水水样中DOM的浓度一致；采用光度计检测各二次供水水样中DOM的光谱。5.根据权利要求1或2所述的余氯在线检测模型的构建方法，其特征在于，所述二次供水水样中DOM的光谱包括紫外可见光谱UV
‑
vis和三维荧光光谱EEM；其中，根据UV
‑
vis...

【专利技术属性】
技术研发人员：董文艺，宋洪星，闫韫，王宏杰，王菲菲，蒋成均，李继，张小磊，
申请(专利权)人：深圳市水文水质中心，
类型：发明
国别省市：