利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置及方法与流程

本发明涉及水环境监测设备，特别是涉及一种利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置及方法。

背景技术：

1、水体透明度是一项能够反映水体物理、化学和生物过程，衡量水质的综合指标，也是沉水植物群落生长与分布的限制性因素之一，常被作为判断水生植被能否恢复、衡量生态恢复效果的关键指标。同时，水体透明度也影响着水体的观感，因此，在水体生态修复工程中，提升水体透明度是一项重要的工作。

2、目前水体透明度的测定多采用传统的塞氏盘法。塞氏盘是黑白两色相间的圆型铁盘，测定时在圆盘中心孔穿一根标尺，首先将塞氏盘放置在与水面相切的位置，记下此时标尺的刻度；再将塞氏盘浸入水体中至刚好看不见盘上的黑白分界限为止，这时再记下标尺的刻度，两个刻度的差值就是该水体的透明度。然而此方法在实际应用过程中存在如下的问题：首先是测定时受到风浪影响较大，导致塞氏盘无法垂直降至水面以下，而是往往与水面呈现一定夹角，导致测定结果准确性低；其次是测定过程中“刚好看不见盘上的黑白分界限”难把握，不同测定人员对这一界限的确定标准不一，导致测试结果受人的主观性较强。

3、在对文献调研以及实际监测工作中发现，水体透明度受到水体中悬浮物、浮游藻类的影响较大，在水质监测中常用叶绿素a来表征浮游藻类数量，因此，水体透明度与悬浮物浓度、叶绿素a浓度呈现良好的相关性。为解决采用塞氏盘测定结果准确性低、测定结果对人员技术性要求高的问题，急需设计一种利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置及方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置及方法，用于解决现有技术中利用塞氏盘所出现的测定过程对操作人员技术性要求高、测定结果准确性低的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置，包括外壳、若干个水质传感器、光电转化及数据处理模块、以及透明度数值显示存储模块，若干个水质传感器设置在外壳上，若干个所述水质传感器与光电转化及数据处理模块通讯连接；所述光电转化及数据处理模块与透明度数值显示存储模块通讯连接，所述透明度数值显示存储模块设置在外壳的外周面上；所述水质传感器包括悬浮物传感器、及叶绿素a传感器，所述悬浮物传感器用于检测水体中的悬浮物浓度，所述叶绿素a传感器用于检测水体中的叶绿素a浓度。

3、优选的，所述悬浮物传感器、叶绿素a传感器与光电转化及数据处理模块之间均通过数据传输线连接；所述光电转化及数据处理模块与透明度数值显示存储模块之间通过数据传输线连接。

4、为实现上述目的或其他目的，本发明还公开一种利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的方法，采用上述的利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置，步骤如下：

5、s1：收集应用流域的水质数据；

6、在所述利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置应用的流域，选取水质差异不同的若干个点位，收集各个点位的悬浮物浓度、叶绿素a浓度、以及水体透明度值；

7、s2：设定悬浮物浓度、叶绿素a浓度的极值；

8、将步骤s1中获取的若干个点位的悬浮物浓度从小到大排列为悬浮物浓度数列，设定amin、amax值分别为悬浮物浓度数列的最小值与最大值；将步骤s1中获取的若干个点位的叶绿素a浓度从小到大排列为叶绿素a浓度数列，设定bmin、bmax值分别为叶绿素a浓度数列的最小值与最大值；

9、s3：建立透明度值计算模型；

10、将步骤s1中测定的悬浮物浓度与水体透明度值代入到计算模型公式sd＝a1·ssa2进行拟合，获取参数a1与a2；将步骤s1中测定的叶绿素a浓度与水体透明度值代入到计算模型公式sd＝b1·chla+b2进行拟合，获取参数b1与b2；将步骤s1测定的悬浮物浓度、叶绿素a浓度、以及水体透明度值代入到计算模型公式sd＝c1·ssc2+c3·chla+c4进行拟合，获取参数c1-c4的值；(sd表示水体透明度值；ss表示悬浮物浓度；chla表示叶绿素a浓度)

11、s4：透明度值计算模型的录入以及程序的设定；

12、将步骤s3中拟合得到的模型：sd＝a1·ssa2、sd＝b1·chla+b2、sd＝c1·ssc2+c3·chla+c4录入至光电转化及数据处理模块中；程序设定如下：

13、s4.1：首先悬浮物传感器检测水体中的悬浮物浓度，若悬浮物浓度在步骤s2的amin～amax之间，运行透明度值计算公式sd＝a1·ssa2计算水体透明度值；

14、s4.2：若悬浮物浓度不在步骤s2的amin～amax之间，此时叶绿素a传感器检测水体中的叶绿素a浓度，若叶绿素a浓度在步骤s2的bmin～bmax之间，运行透明度值计算公式sd＝b1·chla+b2计算水体透明度值；

15、s4.3：若叶绿素a浓度不在步骤s2的bmin～bmax之间，则运行透明度值计算公式sd＝c1·ssc2+c3·chla+c4计算水体透明度的值；

16、s5：进行流域的大规模水质监测工作；

17、将步骤s4中录入透明度值计算模型的利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置浸入到水体中，所述悬浮物传感器检测水体中的悬浮物浓度，所述叶绿素a传感器检测水体中的叶绿素a浓度，并按照步骤s4中设定的程序计算出水体透明度值；光电转化及数据处理模块将计算出的水体透明度值传输到透明度数值显示存储模块中，进行显示和存储。

18、优选的，步骤s1中悬浮物浓度、叶绿素a浓度通过悬浮物传感器、叶绿素a传感器检测，步骤s1中各点位水体透明度值通过塞氏盘法进行测定；步骤s1中水质差异不同点位的数量为30-60个。

19、优选的，步骤s3中，计算模型公式sd＝a1·ssa2的参数范围如下：300≤a1≤450，-0.8≤a2≤-0.6。

20、优选的，步骤s3中，计算模型公式sd＝b1·chla+b2的参数范围如下：3≤b1≤5，24≤b2≤30。

21、优选的，步骤s3中，计算模型公式sd＝c1·ssc2+c3·chla+c4中参数范围如下：-1.005×105≤c1≤-1.004×105，-0.07≤c2≤0.07，1.4≤c3≤2.2，1.005×105≤c4≤1.006×105。

22、优选的，步骤s5中悬浮物传感器、叶绿素a传感器浸入到水体中，所述利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置可手持固定；或固定在船体上，安装位置位于船体的水面下方10-20cm处，保证悬浮物传感器、叶绿素a传感器充分浸入水面以下；或所述利用水质传感器检测水体透明度的装置固定在水体中某一定点位置，检测该定点位置水体透明度随时间的变化情况。

23、优选的，该方法可以应用于河道、湖泊、水库、以及各内陆水体的透明度检测。

24、如上所述，本发明涉及的利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置及方法，具有以下有益效果：

25、本发明涉及的利用悬浮物、叶绿素传感器检测水体透明度的装置及方法，通过建立水体透明度与悬浮物浓度、叶绿素a浓度之间的相关关系，建立水体透明度计算模型，当对新的点位进行水体透明度检测时，将悬浮物传感器、叶绿素a传感器浸入水体中，自动检测水体中悬浮物浓度、叶绿素a浓度，并通过水体透明度计算模型直接计算出水体透明度，测量结果客观、检测方法精准快速。相较于现有技术中采用塞氏盘法检测水体透明度，能够避免多种因素造成的测量误差等情况，为水生态修复工程提供技术支撑。