关键词： 水质检测   数据融合   支持向量机   后验概率   DS证据理论  

摘要： 水质检测对保障水资源安全和提高快速应急能力具有重要意义。针对水质检测容易受客观因素影响,导致检测结果和真实情况存在较大误差问题,本文提出了面向水质检测的多传感器数据融合,重点是研究数据融合算法,基于支持向量机和DS证据理论相结合的数据融合,先由支持向量机对输入的水质数据进行处理,再经DS证据理论合成判断输出最终水质结果。论文对支持向量机和DS证据理论的多传感器数据融合算法进行研究和改进,主要工作包括:(1)针对支持向量机惩罚因子和核参数难以确定的问题,本文采用基于粒子群优化支持向量机的方法,充分利用粒子群算法的寻优能力来寻找最优的惩罚因子和核参数。通过实验表明,PSO-SVM算法和SVM算法相比,分类效果更好,而且提高了识别准确率。(2)针对DS证据理论在融合证据时可能存在的证据冲突问题,本文提出了一种基于Pearson相关系数加权组合方法,主要是利用Pearson相关系数构建相关矩阵,通过相关矩阵来确立支持度,并使用支持度定义证据的权重系数,在对冲突证据体判断后,通过加权平均的方式对冲突证据进行修改,最后利用DS合成规则进行融合。通过对比实验,该算法可以有效解决DS证据的冲突问题。(3)建立基于支持向量机和DS证据理论的数据融合模型,应用于多传感器水质检测。提出网格化数据采集的设计方式,在水域内多区域定点放置多种类型传感器节点,通过支持向量机模型对水质数据预测得到分类后的后验概率,并转换为DS证据理论的所需要的基本分配概率,利用改进后的DS证据理论进行合成,输出最终水质检测级别。通过仿真实验,验证了融合算法可以准确识别水质类型,和SVM、DS证据理论相比较,融合算法识别水质类型的准确率更高。

摘要： 针对复杂环境或不利条件下水质现场检测需求，国家地质实验测试中心联合斯威普科技有限公司开展技术攻关，研发了水质检测无人机及云端数据系统。该系统在行业内创新性采用完全防水、防尘(IP67级)的水陆两用无人机，搭载取水器和p H值、浊度、氨氮、电导率、数字溶解氧等水质理化指标传感器，配以全新的云端数据系统，实现了在水面上同时、快速开展水样现场采集、化学分析测试及数据传输。能大力协助工作人员到达难以靠近、有风险和辐射的区域，显著降低现场采样风险，减轻野外工作难度与强度，

关键词： 湖泊水质   荧光光谱法   分光光度法   RBF神经网络   粒子群算法  

摘要： 近年来,由于全球工业化覆盖率越来越高,水环境作为人类生存的根本,正受到严重污染,对水环境污染进行检测、分析和处理迫在眉睫。而在水环境中,湖泊水污染的治理较为重要,由于湖泊水中的污染物含量多而繁杂,为了能够有效治理湖泊水质污染,对影响湖泊水质的污染物进行检测分析是非常重要的。本文针对湖泊混合溶液中污染物含量的检测分析问题,提出了两种湖泊水质检测方法。分别利用荧光光谱法与分光光度法,对混合溶液中已知污染物和未知污染物进行检测,根据检测结果建立RBF神经网络模型,对湖泊中污染物的含量进行预测,并用粒子群算法对模型进行优化,提高了模型的运算效率以及预测精度。针对湖泊中已知农药污染物检测的问题,将含有三种多组分农药的湖水溶液作为实验样本,通过实验分析可知,所选农药浓度和荧光峰强度有着良好的拟合关系。因此,利用荧光光谱法对溶液进行检测分析,并建立RBF神经网络模型,测量三种农药混合溶液的荧光光谱,将实验得到的数据随机分配为模型的训练集和测试集,荧光强度作为输入,浓度作为输出;通过相应训练,得出测试集污染物浓度的预测结果;同时,利用粒子群迭代寻优能力,对模型进行优化,进一步提高模型运算效率以及预测精度。通过实验结果表明:粒子群优化后的RBF神经网络,对污染物浓度的预测结果相对误差更小,相关系数更高,能更好地提高对湖泊中已知污染物的浓度预测精度。针对湖泊中未知污染物检测的问题,通过预测相应的水质参数COD,来表明湖泊污染程度。利用分光光度法对湖水中影响水质状况的七种参数进行测量,并对测量结果进行预处理,作为RBF神经网络模型的训练集和测试集;建立RBF神经网络模型,选用与COD相关度较高的五种参数作为网络输入,COD浓度作为网络输出;通过相应训练,得出COD的预测结果;同时,利用粒子群迭代寻优能力,对模型进行优化,进一步提高模型运算效率以及预测精度。通过实验结果表明:粒子群优化后的RBF神经网络,对COD参数的预测结果相对误差更小,相关系数更高,能更好地提高对含有未知污染物的湖泊的水质参数预测精度。

关键词： 荧光法   水中油   溶解氧   干扰因素补偿   在线监测  

摘要： 针对目前各种水质检测方法存在的检测时间长、耗费试剂多、仪器寿命低、设备体积大等问题,本文以水中油、溶解氧参数为检测目标,依据《JJG 950-2012水中油分浓度分析仪》及《HJ/T 99-2003溶解氧(DO)水质自动分析仪技术要求》等相关国家标准,基于荧光法检测原理,设计了一种多参数水质检测智能传感器。设计的传感器具有多参数、检测速度快、精度高、无试剂污染、能长时间使用等优点。本文所设计传感器特点为:为减小浊度对荧光法传感器检测精度的影响,采用了双光路光源检测技术,一路为激发检测,另一路为浊度干扰补偿;在传感器结构设计方面,采用了自主设计的活接式结构,便于安装维护。本文主要工作内容包括以下几方面:1、针对目前水中油、溶解氧水质在线监测存在的问题,本文基于朗伯比尔定律及荧光法检测原理,采用双光路光源检测技术,设计了荧光法水质传感器。2、完成荧光传感器硬件电路设计和软件设计,软件部分包括下位机检测程序的编写和上位机显示界面的设计,以及采用检测程序对采集信号进行中值滤波、数据降噪等信号处理,及温度、浊度干扰因素的算法补偿。3、设计传感器系统结构,包括传感器各探头部分及主体结构部分。其中传感器探头部分为双光路结构,探头与主体通过采用自设计活接式连接结构,便于安装维护、密封性好,扩展性良好。进而完成整机系统集成与实验平台搭建。4、建立温度、浊度干扰因素补偿模型,为验证传感器性能,进行相关实验设计。实验数据表明,本文所设计水中油传感器示值误差为0.2 mg/L,重复性误差为1.41%,零点漂移为0.28 mg/L,示值漂移最大值为2.34%;溶解氧传感器重复性误差为1.38%,零点漂移为0.62%,量程漂移为0.25%,系统响应时间42 s,符合相关行业标准。本文所设计的荧光法多参数传感器能够实现水中油、溶解氧、温度和浊度参数的快速检测,同时实现了水质快速便捷检测和智能远程监测,具有良好的应用价值,能广泛应用于多种检测场景。

关键词： 小微湿地   设计要素   水环境治理   乡村振兴   华家源   水质检测  

摘要： 湿地生态系统与森林、海洋生态系统被誉为地球三大生态系统,湿地内拥有丰富的自然资源和野生动植物资源,在水质净化、区域气候调节、蓄水防洪及维持生态系统平衡上具有重要作用。湿地主要划分为人工湿地与自然湿地两大类,包含多种小类,其中面积小于8 hm以下的湿地被称为小微湿地,小微湿地广泛分布于农村地区。近年来乡村的发展建设成为关注热点和热议话题,为了解决农村发展缓慢等问题,2017年在党的十九大报告中,首次提出了乡村振兴战略,该战略把“生态宜居”作为总要求之一,并多次强调生态环境对村民美好生活的重要性。过去几十年来,国内“重发展轻环境保护”的现象严重,这对生态环境的破坏是严重且不可逆的。在中国农村地区,由于村民生态环境保护意识较为薄弱,对我国小微湿地的侵占行为会导致乡村水环境污染加重、水质下降明显,长此以往可能会损害村民的身心健康,由此可见,乡村环境改善治理工作迫在眉睫。乡村小微湿地在维持生物多样性、洪水调蓄、小微型气候调节、水资源净化、景观美化以及生态保护等方面具有重要作用,为此,本研究以受损的乡村小微湿地为研究对象,以华家源小微湿地设计为案例,开展乡村振兴战略背景下小微湿地水环境治理分析研究,旨在为基于水环境治理目标的江西省乡村小微湿地设计建造提供理论参考和科学借鉴。研究结果如下。(1)以乡村振兴作为时代背景,以乡村小微湿地为研究对象,通过对小微湿地国内外相关理论进行归纳分析,对小微湿地目前的分类、构成要素及功能特点进行研究,运用归纳法全方位分析总结现阶段国内小微湿地在环境、建设、管理三方面存在的共性问题。揭示了现有乡村小微湿地建设中存在的污染严重、形态破坏、缺乏文化内涵、管理机制不健全及缺少经济效益等现象和制约发展的瓶颈问题,并对其产生原因进行分析。(2)运用案例分析法对国内三个优秀典型湿地建设案例进行研究,在剖析案例的同时,总结得出“绿色能源,循环经济”的规划理念;“生态为主、兼顾景观、小湿地、大生态”的设计原则;“水下森林的”净水手段及生命基底结构的景观构架可以作为江西省乡村小微湿地设计营建的理论和实践应用借鉴参考。(3)运用文献研究法,基于生态恢复学、湿地恢复生态理论及层次需求理论,针对乡村小微湿地的特点和蓄水防洪、气候调节、水质净化等生态功能进行研究,探索出了小微湿地内植物、微生物、基质对水质的净化机理,在此基础上,提出了适用于江西乡村小微湿地设计建造中可以应用的生态景观浮岛、人工湿地系统、生态驳岸和特色乡土植物配置等主要构建要素,以针对性解决乡村小微湿地目前水环境治理的功能弱化和生态景观营造效果不佳等问题。(4)在以上理论和模式分析的基础上,对上饶市华家源小微湿地进行修复改造实践设计研究,依托华家源现有小微湿地特征,提出了以湿地农业生产为主轴,湿地乡村观光体验为副轴,湿地水环境治理为基础轴,湿地乡村人文发展为目标轴"的规划理念。在对华家源小微湿地水环境污染进行实地调研的基础上,针对华家源小微湿地目前驳岸生态性差、植被类型单一以及湿地形态破坏严重等问题,提出了华家源小微湿地建设规划和设计原则,即应遵循整体性保护与分类保护相结合原则、展示性原则、季节特色与景观时序显著等三个主要原则。对华家源小微湿地内水体进行取样测试的数据表明,目前水源中的氨氮(NH-N)、全磷(TP)、化学需氧量(COD)等指标含量不符合国家Ⅲ类水排放标准,尤其在夏季小微湿地的水中,化学需氧量(COD)含量为46mg/L,夏季小微湿地水中全磷(TP)含量为0.31mg/L,均远超过Ⅴ类水标准。因此,在实例设计中针对华家源小微湿地水质污染问题,提出了建造人工湿地进行水体修复的治理恢复策略,并对华家源废弃人工湿地开展了恢复重建设计,选择净水能力强的水生植物进行配置,合理搭配竖向景观,如鸢尾、黄菖蒲、美人蕉、苦草等。对小微湿地进行分层保护规划,并且加强后期监测管理,旨在以恢复生态、净化水域、发展乡村为最终目标,同时,结合当地小微湿地原有的植物资源和人文资源,打造小微湿地农事体验田,水生植物科普台,水文连通渠等,将其建设成为一个具有科普、娱乐、经济价值的小微湿地公园。综上所述,乡村小微湿地在乡村振兴和乡村水环境治理中的重要地位不可忽视。在设计要素上,要针对性营造基于水质净化的小微湿地景观,在植物配置上重点运用当地乡土植物进行特色景观打造。本研究以生态景观浮岛、人工湿地系统、生态驳岸、净水植物配置等景观要素为主体的乡村小微湿地设计构架,将对江西省乡村生态文明建设和乡村振兴战略具有独特的社会经济价值和促进作用,也可为南方乡村小微湿地建设和水环境治理提供借鉴。

关键词： 废水水质检测   误差分析   原因   处理方法  

摘要： 绿色发展的观念逐步深入我国生产生活、建设的过程中，我们的环保意识也有所提升。生活生产污水的排放是环境污染的元凶之一，我们更加关心对废水的治理，所以废水检测愈发被人们重视。但是，废水水质检测的治理过程十分庞杂，因为外部环境的原因常常发生检测化验误差，然而检测化验误差的分析和处理是检测废水的过程中不可缺少的一环。本文对废水水质检测进行了概述，并且分析了误差的种类和特点以及产生误差的因素，同时对检测化验误差的处理方法进行了讨论。

关键词： 柑橘   采后   商品化处理   保鲜   水质   pH   水质硬度   EDTA·2Na  

摘要： 我国是全球最大的鲜食柑橘生产国和消费国,果实清洗和防腐保鲜是鲜食柑橘采后生产的重要内容,涉及大量的生产用水,水质好坏直接影响生产成本和保鲜效果。近年来对湖北、江西和云南等柑橘主产区采后生产实地调察发现,我国柑橘采后保鲜处理过程中化学保鲜剂使用大,保鲜效果差;分选线上清洗毛刷易结垢;生产废水未经无害化处理直接排放等问题比较突出。这些问题产生的根源均与生产用水水质有关。目前,我国各大柑橘主产区采后生产用水水质的基础数据缺乏,水质对防腐保鲜效果的影响缺少系统的研究。果实清洗和防腐保鲜处理主要凭借经验进行生产,缺乏科学指导,直接制约了我国柑橘采后防腐保鲜生产的精细化和精准化。针对柑橘产业采后生产的上述现实需求,本研究以我国柑橘主产区生产用水为研究对象。以pH、水质硬度和真菌菌落数为主要评价指标进行水质检测分析,以期为基于不同地区、不同水质的采后生产过程优化提供依据。另外,以纽荷尔脐橙（Citrus sinensis Osbeck）、温州蜜柑（Citrus unshiu Marc）和椪柑（Citrus reticulata Blanco）为实验材料,以不同pH和水质硬度的生产用水配制混合化学保鲜剂处理柑橘果实,研究不同生产用水水质对柑橘防腐保鲜效果的影响,以明确鲜食柑橘采后商品化处理用水的最佳水质条件。此外,针对如何通过改善水质提升现有防腐保鲜效果的问题,还研究了使用食品添加剂EDTA·2Na改良水质硬度后对柑橘防腐保鲜效果的影响。主要研究结果如下:1、我国柑橘主产区采后生产用水水质pH呈正态分布特征,pH总体处于弱碱性至碱性的范围,水质硬度呈现出右偏的偏态分布特征,总体处于中硬以下。以主产省份划分,水质pH无明显地域分布特征;而水质硬度呈现出在主产区范围内西北部地区水质硬度较高的特征。pH与硬度呈显著弱相关,相关系数为0.313;水质pH与真菌菌落数呈显著弱相关,相关系数为0.202;水质硬度与真菌菌落数无显著相关性。2、pH=7.00的中性水质处理可有效降低贮藏期柑橘的腐烂率且有利于品质保持。分别以pH=6.00、7.00、8.00、9.00的生产用水对柑橘果实进行防腐保鲜处理并单果套袋于常温贮藏,中性水质pH=7.00处理效果最佳,可显著降低果实腐烂率。2020年纽荷尔脐橙贮藏实验中,贮藏150 d后pH=7.00处理果实腐烂率为2.00%,而其他处理分别为9.00%、9.50%和6.00%;温州蜜柑贮藏实验中贮藏60 d后,pH=7.00处理果实腐烂率为6.11%,其他处理分别为7.78%、8.33%和10.00%;2021年纽荷尔脐橙贮藏实验中,贮藏90 d后pH=7.00处理果实腐烂率为1.11%,其他处理分别为2.22%、2.22%和1.67%;椪柑贮藏实验中,贮藏90 d后pH=7.00处理果实腐烂率为2.78%,其他处理分别为7.22%、3.33%和5.00%。pH=7.00处理使柑橘果实采后腐烂率下降0.55-7.50个百分点,还可以提高纽荷尔脐橙和椪柑的果皮硬度,延缓椪柑TSS含量和纽荷尔TA含量的下降,减少椪柑异味物质的积累。以不同水质硬度生产用水对柑橘果实进行防腐保鲜处理,水质硬度增高会影响柑橘果实采后防腐保鲜效果,显著提高果实腐烂率,促进果皮软化。此外,水质硬度过高还会导致纽荷尔脐橙贮藏前期和椪柑整个贮藏期的TSS含量降低,并促进果实异味物质积累。3、EDTA·2Na可有效改善硬水水质,显著降低柑橘果实采后腐烂率,有利于柑橘果实采后品质的保持。在c=4 mmol/L的硬水中加入4 mmol/L EDTA·2Na后进行防腐保鲜处理可有效改善因水质硬度过高导致的果实采后贮藏中腐烂加剧的问题,在温州蜜柑的贮藏实验中使腐烂率由7.78%降至2.78%;在2021年纽荷尔脐橙的贮藏实验中使腐烂率由2.22%降至0.56%;在椪柑的贮藏实验中使腐烂率由7.22%降至0.56%。硬水中EDTA·2Na的使用虽会促进果实失水并提高贮藏末期90 d时异味物质的含量,但可延缓果皮软化、降低果实呼吸速率且延缓贮藏中期TSS含量的下降。而在蒸馏水中使用EDTA·2Na对纽荷尔脐橙和椪柑腐烂率无明显影响且会加速失水、促进果皮软化。综上所述,柑橘主产区采后生产用水pH呈正态分布,总体处于弱碱性至碱性的范围,水质硬度总体处于中硬以下。柑橘采后防腐保鲜处理生产用水最佳水质参数为pH=7.00,水质硬度c=0 mmol/L。水质硬度的增高不利于果实采后防腐保鲜,而使用EDTA·2Na可有效改善水质硬度,降低采后腐烂率、保持果实的品质。本研究可对柑橘采后生产绿色化、精准化、科学化的发展提供理论依据和技术指导。

关键词： 物联网   水产养殖   水质检测   循环   云平台  

摘要： 随着物联网技术的快速发展,传感器和自动化技术在各行各业普及,水产养殖模式也迎来了新的改革。目前,国内养殖模式主要以传统粗放型养殖为主,在养殖水质检测上还是采用人工取样的方式,不仅检测周期长、操作繁琐,而且不能实时动态反映水质数据。此外,在养殖过程中,土地资源占用大,水资源利用不合理,导致养殖环境周围生态的失衡,环境恶化,这些因素都制约着水产养殖的发展。为了解决以上存在的问题,本文基于云-边-端的开发模式,设计并开发循环养殖水箱环境监控系统,从传统的粗放型养殖模式向集约化、工厂化的养殖模式转变。首先进行设备端开发,选用STM32F103C8T6核心板作为主控芯片,连接温度传感器、总溶解性固体(Total Dissolved Solids,TDS)传感器、p H传感器、水位传感器、Wi Fi(Wireless Fidelity)模块和继电器模块,实现养殖水箱内的水质参数实时采集,通过Wi Fi模块将数据上传至云端,并设计“多层连排复式型”水箱和养殖废水处理装置。其次进行云服务开发,在云端创建项目,产品和设备,下载阿里云提供的软件开发工具包(Software Development Kit,SDK),通过消息队列遥测传输协议(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)实现了设备与云平台的连接,并在云端进行业务逻辑开发,实现云端对设备端的自动化控制。然后进行可视化界面开发,利用云平台提供的组件和接口,设计Web应用和app移动应用,实现水质参数的实时动态化显示。最后,经过系统测试和实验分析,验证了本文设计的循环养殖水箱环境监控系统能实时对养殖水箱内的环境进行监控,并提供良好的人机交互界面,方便了养殖户的日常管理,符合设计要求。

关键词： 饮用水   水质检测   问题   对策  

摘要： 通过水质检查工作,可以对饮用水的相关指标进行提前检查,以此来确保饮用水的质量,然而,从现阶段水质检查工作情况来看,还存在着许多的漏洞。这就需要相关管理者,重视饮用水水质检测工作,运用科学的检测技术,加强检测过程的监管水平,明晰所有的问题要素,从问题的本质出发,进行更深层次的探析,设定更具可行性的处理策略,保障民众在生活生产过程中的安全用水。

关键词： 乌兰察布市   污水处理厂   水质检测及分析  

摘要： 污水处理厂处理污水的能力直接决定一个地方的环境质量,并直接影响着人们的健康。因此,对于经污水处理厂处理过的污水进行水质检测及分析变得尤为重要。本文分别采用重铬酸钾法、玻璃电极法、纳氏试剂分光光度法、二苯碳酰二肼分光光度法、冷原子吸收法对乌兰察布市周边A、B、C三座污水处理厂进出口水样的COD、pH、氨氮、Cr6+、Hg进行了检测。通过对检测结果进行分析,对比城镇污水处理厂污染物排放标准,得出乌兰察布市上述污水处理厂污水均符合该排放标准。