一种在线监测水质的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在线监测水质的装置和方法，是一种可用于环保或饮用水的产品质量监测的设备和方法，是一种对水的质量进行实时监测的装置和方法。
【背景技术】
[0002]现有的水质监测设施，如对流动水流，包括河流、湖泊，以及自来水这种饮用水质量的监测主要依靠对水的各项指标进行检测，然后再根据指标的变化评估水的质量。这种检测方式精确有效。问题是需要检测的指标很多，在检测过程中需要多种仪器同时检测，而且许多检测的过程十分复杂，需要使用各种化学试剂或试纸，以及各种复杂的仪器。鉴于这种情况，对水质的实时监测需要多种设备联合进行，其成本也相当昂贵。问题的关键是，由于使用指标监测，如果水中混入一些不在指标内的物质，虽然水质已经发生了变化，但水质指标却没有指出这些物质的混入。例如某城市的自来水被苯污染，从水管中流出的自来水已经发出刺鼻的味道，但由于水质指标中没有苯的指标，所以指标显示自来水一切正常。由于物质成分的复杂性，既不可能也没有必要设置所有物质的检测设备对水质进行监测。在设备资源有限的情况下，如何避免上述指标检测缺陷是一个需要解决的问题。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种在线监测水质的装置和方法。所述的装置和方法利用三维图形直观的进行监测，使用尽管少的设备对水质进行比较全面的监测，将复杂的监控简单化，直观化。
[0004]本发明的目的是这样实现的:一种在线监测水质的装置，包括:安装在各个水质监测点的光谱水质监测仪，所述的各个光谱水质监测仪通过公共通讯网络与中心监测站连接；所述的光谱水质监测仪包括:监测水中物质对光的吸收量的光谱水质传感器，所述的光谱水质传感器与将吸收量和波长关联的曲线生成器连接，所述的曲线生成器与将曲线与时间轴关联的三维图形生成器连接，所述的三维图形生成器与记录器连接，所述的记录器与公共通讯网络连接；所述的中心监测站包括:与公共通讯网络连接的三维图形解析器，所述的三维图形解析器与中心分析器、中心数据库、三维图形显示器连接。
[0005]进一步的，所述的公共通讯网是:有线通信网或无线通信网或两者的结合。
[0006]进一步的，所述的光谱水质传感器的测量光谱范围是:200-710nm。
[0007]进一步的，所述的光谱水质监测仪还设有可以显示曲线和三维图形的本地显示器。
[0008]进一步的，所述的光谱水质监测仪还设有本地分析器和本地数据库，所述的本地分析器和数据库与记录器、三维图形分析器连接。
[0009]进一步的，所述的中心监测站还设有水质数据分析器和报警器，所述的水质数据分析器和报警器与三维图形分析器连接。
[0010]一种使用上述装置的在线监测水质的方法，所述方法的步骤如下: 采集数据的步骤:用于所述的光谱水质传感器对采样点的水质进行检测，采集水质对光谱上各个波段光的吸收量；
形成曲线的步骤:用于所述的曲线生成器将采样点的水质对光谱上各个波段光的吸收量和光的各个波段形成“吸收量-波段”曲线，并将曲线发送到三维图形生成器中，之后回到“采集初始数据的步骤”，按照时间步长进入下一个各个波段光的吸收量的采集；
生成三维图形的步骤:用于所述的三维图形生成器将“吸收量-波段”与时间轴关联，形成“吸收量-波段-时间”三维图形；
记录的步骤:用于记录“吸收量-波段-时间”三维图形，并通过网络将三维图形数据发往中心监测站；
解析三维图形的步骤:用于所述的三维图形解析器对收到的三维图形进行解析，生成用于分析水质的数据；
分析显示和存储的步骤:用于通过三维图形显示器显示三维图形，并存储三维图形，同时对三维图形和水质数据进行分析。
[0011]进一步的，所述的“记录的步骤”包括如下子步骤:
将三维图形存贮到本地数据库中；
在本地数据库中提取近期记录的三维图形；
利用本地分析器对正在记录的三维图形与近期记录的三维图形进行比对，以确定是否发出报警。
[0012]进一步的，所述的“分析显示和存储的步骤”包括如下子步骤:
在中心数据库中提取近期记录的三维图形；
利用中心分析器对正在记录的三维图形与近期记录的三维图形进行比对，以确定是否发出报警；
对发出报警的三维图形的水质数据进行分析，判断引起报警的水质是那些具体数据出现问题。
[0013]进一步的，所述的正在记录的三维图形与近期记录的三维图形进行比对的方式为:
将三维模型中的各个时间步长所记录的“吸收量-波段”按频段分段；
比对两条曲线之间的偏离量或方差；
设定阈值，偏离量或方差超出阈值则报警。
[0014]本发明产生的有益效果是:本发明将“吸收量-波段”曲线与时间关联，形成“吸收量-波段-时间”三维图形，并观察这个图形的变化，不再获取水质的具体数据，只是监测当前的图形与之前的图形变化有多大，如果出现大的变化再进行水质数据的具体分析，找到影响变化的关键因素。本发明使监测过程可视化，并大大简化了监测的过程，省去了大量的水质数据的运算，将监测点有限的硬件资源充分利用，降低了设备的成本，监测效率明显提高。本发明所述的监测方法尽管不能覆盖所有的水质数据，但可以提供一种水质宏观的状态表象，基本达到了使用最少的设备资源全面监测水质的效果。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0016]图1是本发明的实施例一所述装置的原理示意图；
图2是“吸收量-波段”曲线示意图；
图3是一种平稳状态下的“吸收量-波段-时间”三维图形示意图；
图4是本发明实施例四所述装置的原理示意图；
图5是本发明实施例五所述装置的原理示意图；
图6是本发明实施例六所述装置的原理示意图；
图7是一个突发事件状态下的“吸收量-波段-时间”三维图形示意图；
图8是突发事件状态下的“吸收量-波段”曲线示意图；
图9是本发明实施例七所述方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]实施例一:
本实施例是一种在线监测水质的装置，如图1所示。本实施例包括:安装在各个水质监测点的光谱水质监测仪，所述的各个光谱水质监测仪通过公共通讯网络与中心监测站连接；所述的光谱水质监测仪包括:监测水中物质对光的吸收量的光谱水质传感器，所述的光谱水质传感器与将吸收量和波长关联的曲线生成器连接，所述的曲线生成器与将曲线与时间轴关联的三维图形生成器连接，所述的三维图形生成器与记录器连接，所述的记录器与公共通讯网络连接；所述的中心监测站包括:与公共通讯网络连接的三维图形解析器，所述的三维图形解析器与中心分析器、中心数据库、三维图形显示器连接。
[0018]本实施例由两个主要部分组成:光谱水质监测仪和中心监测站。两者通过公共网络连接。所述的光谱水质监测仪是一种安装各个监测点的装置。监测点可以设置在水体流动的关键位置上，如江河的分岔处、湖泊中水流经