一种监测水质的快速方法与流程

1.本发明涉及一种监测水质的方法，具体涉及一种监测水质的快速方法。


背景技术：

2.在经济发展过程中，毁林开荒、工业废水排放、污染物排放等各种污染问题，对环境造成了严重威胁，尤其是地表水水质污染。当前监测地表水水质的参数包括有机物、营养盐、重金属和微生物等。已知公开的《生态环境水质监测的质量控制与措施研究》（山西省朔州生态环境监测中心 山西朔州），生态环境监测中的水质监测质量控制与保证就成为了提高环境监测水平的关键。所以提高水质监测质量，需从源头上保证监测数据的准确性。
3.而传统的监测方式多由人工携带便携式监测仪器现场监测或是由固定站点连续监测，成本高，所得到的结果远远滞后于水体的变化情况。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种监测水质的快速方法。能够在线监测水质，速度快，精准。
5.本发明提供如下技术方案：一种监测水质的快速方法，采用水质监测系统和微生物传感器结合的在线监测，所述水质监测系统包括电源、主控制器、水质传感器接口、水质处理设备和nb模组，所述nb模块通过接口和主控制器连接，所述主控制器连接水质传感器和微生物传感器的接口，所述主控制器控制水质处理设备，所述nb模块还与天线连接，所述天线与移动端通信。
6.进一步的，所述主控制器控制水质处理设备的运行，主控制器定期采集传感器数据，并通过分析数据，自动控制水质处理设备的开启或关闭。
7.进一步的，需要预先对采集到的数据进行预处理，剔除水质传感器采集的可疑值，去除粗大误差，选用格拉布斯准则去除粗大误差。
8.进一步的，所述微生物传感器包括固定化微生物、换能器和信号输出装置三部分，所述固定化微生物通过换能器与信号输出装置连接，微生物活体是作为分子识别固定于电机表面的敏感材料的一种生物传感器。
9.在上述技术方案中，采用多种生物种类同时进行水质监测，根据预先设定的各阈值，如果连续３次记录中的设定频率偏离正常值的百分率超过了警示阈值，生物监测仪就会发出预警信号。
10.在上述技术方案中，在微生物传感器工作的传感区域涂有特定的薄聚合物层形成疏水膜，可使疏水性分析物在微生物传感器附近富集。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本系统基于nb网络通信架构，针对分散式水源，构建了统一的水质监测处理平台，对采集到的数据进行预处理，减少误差，提高了监测数据精度。以电化学活性微生物为受试生物的微生物传感器法，水质在线生物监测，具有灵敏度高、检测速度快以及操作维护简单等优点。从而实现了分布式水质处理系统的实时
监测、远程设备管理和预警。
附图说明
12.图1为本发明水质监测系统和微生物传感器结合的在线监测原理图。
13.图2为本发明微生物传感器原理图。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
15.请参阅图1-2，本发明的一种监测水质的快速方法，采用水质监测系统和微生物传感器结合的在线监测，水质监测系统包括电源、主控制器、水质传感器接口、水质处理设备和nb模组，nb模块通过接口和主控制器连接，主控制器连接水质传感器和微生物传感器的接口，主控制器控制水质处理设备，nb模块还与天线连接，天线与移动端通信。
16.水质传感器采集水温、ph值、电导率、溶解氧等水质数据，主控制器控制水质处理设备的运行，主控制器定期采集传感器数据，并通过分析数据，自动控制水质处理设备的开启或关闭。
17.主控制器采用stm32f103系列芯片。nb模组采用 lierda 公司 nb86 系列模块设计。
18.采集到的数据容易存在误差，甚至失真，所以首先需要对采集到的数据进行预处理，剔除水质传感器采集的可疑值，去除粗大误差。
19.选用格拉布斯准则去除粗大误差。
20.设 x
i (i=1,2,
…
,n) 为节点单位时间内测量数据，那么其算术平均值为：（1）；根据贝塞尔公式得出此组数据的标准差为：
ꢀꢀꢀ
（2）；第 i 个测量数据 x
i 的剩余误差 ，则满足下列判别式的数据 x
i 应当被剔除：（3）。
21.其中，格拉布斯判别系数λ(n,α)，可根据显著度α和数据量n 查询格拉布斯准则临界值表得到。本系统中，α取0.05，即置信度为0.95，n取20，通过查表可以得到λ(n,α)为2.557，则大于 2.557 的点被剔除，反复执行上述过程，直到所有的测量数据都满足要求为止。
22.微生物传感器包括固定化微生物、换能器和信号输出装置三部分，固定化微生物
通过换能器与信号输出装置连接。微生物活体是作为分子识别固定于电机表面的敏感材料的一种生物传感器，由于微生物本身包含多种酶系，利用其体内的各种酶系及代谢系统来检测和识别相应底物，就可以达到测试有毒物质综合毒性的目的。
23.常见的生物活体包括细菌、真菌、酵母菌和动物细胞等。
24.传感区域涂有特定的薄聚合物层形成疏水膜，可使疏水性分析物在微生物传感器附近富集，减少对基质的干扰。该传感器能快速并实时测量且具有高灵敏度，不需要额外的步骤或消耗性试剂，并能够检测水和空气中各种化学和生物样本。
25.采用多种生物种类同时进行水质监测，从而实现对水体内多种不同生物运动行为的在线监测。根据预先设定的各阈值，如果连续3次记录中的设定频率偏离正常值的百分率超过了警示阈值，生物监测仪就会发出预警信号，从而达到持续在线监测水质的目的。
26.利用多种生物同时进行水质监测预警，可以持续进行水环境质量的在线监测。
27.本发明针对各分散式水质监测点，对采集的传感器数据进行去除误差，提高精度，再配合微生物传感器进行在线水质监测，实现分布式水环境的实时监测。
28.本系统基于nb网络通信架构，针对分散式水源，构建了统一的水质监测处理平台，对采集到的数据进行预处理，减少误差，提高了监测数据精度。以电化学活性微生物为受试生物的微生物传感器法，水质在线生物监测，具有灵敏度高、检测速度快以及操作维护简单等优点。从而实现了分布式水质处理系统的实时监测、远程设备管理和预警。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种监测水质的快速方法，其特征在于：采用水质监测系统和微生物传感器结合的在线监测，所述水质监测系统包括电源、主控制器、水质传感器接口、水质处理设备和nb模组，所述nb模块通过接口和主控制器连接，所述主控制器连接水质传感器和微生物传感器的接口，所述主控制器控制水质处理设备，所述nb模块还与天线连接，所述天线与移动端通信。2.根据权利要求1所述的一种监测水质的快速方法，其特征在于：所述主控制器控制水质处理设备的运行，主控制器定期采集传感器数据，并通过分析数据，自动控制水质处理设备的开启或关闭。3.根据权利要求1所述的一种监测水质的快速方法，其特征在于：需要预先对采集到的数据进行预处理，剔除水质传感器采集的可疑值，去除粗大误差，选用格拉布斯准则去除粗大误差。4.根据权利要求1所述的一种监测水质的快速方法，其特征在于：所述微生物传感器包括固定化微生物、换能器和信号输出装置三部分，所述固定化微生物通过换能器与信号输出装置连接，微生物活体是作为分子识别固定于电机表面的敏感材料的一种生物传感器。5.根据权利要求4所述的一种监测水质的快速方法，其特征在于：采用多种生物种类同时进行水质监测，根据预先设定的各阈值，如果连续３次记录中的设定频率偏离正常值的百分率超过了警示阈值，生物监测仪就会发出预警信号。6.根据权利要求4所述的一种监测水质的快速方法，其特征在于：在微生物传感器工作的传感区域涂有特定的薄聚合物层形成疏水膜，可使疏水性分析物在微生物传感器附近富集。

技术总结
本发明公开了一种监测水质的快速方法，采用水质监测系统和微生物传感器结合的在线监测，水质监测系统包括电源、主控制器、水质传感器接口、水质处理设备和NB模组，NB模块通过接口和主控制器连接，主控制器连接水质传感器和微生物传感器的接口，主控制器控制水质处理设备，NB模块还与天线连接，天线与移动端通信。本发明针对各分散式水质监测点，对采集的传感器数据进行去除误差，提高精度，再配合微生物传感器进行在线水质监测，实现分布式水环境的实时监测。时监测。时监测。


技术研发人员：曹志刚 汪霞娟 应新梅
受保护的技术使用者：江苏国创检测技术有限公司
技术研发日：2022.09.08
技术公布日：2022/11/22