一种基于数据智能分析的多参数水质检测方法及系统与流程

本发明涉及水质监测的，尤其涉及一种基于数据智能分析的多参数水质检测方法及系统。

背景技术：

1、在工业园区污水处理厂进水主管的旁路式在线多参数水质监测场景中，待测水样由进水主管持续引入检测流道，并依次流经ph、电导率、氧化还原电位、溶解氧及浊度传感器，受生产废水间歇排放、不同企业排水交替汇入及主管内水力条件变化影响，待测水样中容易形成持续时间较短且参数变化幅度较大的污染水团；由于多个水质传感器在检测流道中的感测位置、界面传质过程及内部响应速度存在差异，同一污染水团引起的各参数峰值或谷值通常出现在不同采样时刻；同时，水样由检测流道上游段输运至多参数水质传感器组的过程中还会发生迟延、弥散及幅值衰减；现有在线监测方法多按照相同采样时刻直接组合不同传感器的输出，难以区分流道输运迟延与传感器侧响应迟延，容易将不同入口水样位置的检测结果组合为同一水质状态，造成污染水团的多参数关联关系失真。

2、例如，cn111766208a公开了一种智能化多参数水质分析仪及分析方法，该分析仪设置测量控制模块、光学部件、取样部件及多个单参数分析模块，通过取样杯获取水样信息，根据水样电导率等信息选择分析流程，并利用纯水光谱、水样光谱及消解反应液光谱计算氨氮、总磷、总氮和高锰酸盐指数等水质参数；该方案还根据水样浊度或电导率选择掩蔽剂加入、分析方法切换及光谱补偿处理；该技术侧重于根据水样基质特征调整化学分析流程和光谱数据处理方式，未针对连续流动水样中同一污染水团经过检测流道时产生的输运迟延、波形展宽及传感器响应差异建立动态传递关系，也未将不同传感器的检测响应校正至同一入口水样位置；因此，该方案应用于工业废水旁路式连续监测时，仍存在多参数响应时间错位和污染水团参数组合不一致的问题。

3、又如，cn115656069a公开了一种基于反射光谱法的分布式水质多参数实时模型的检测方法，该方法通过实地采集水样，建立水体高光谱反射光谱与水质参数数据集，采用卷积神经网络构建水质监测模型，并在同一水域布置多个检测点，根据多点位反射光谱计算总氮、总磷、化学需氧量及氨氮等水质参数，结合大数据分析、人工智能分析和物联网通信形成水域多参数监测结果；该技术主要研究反射光谱与水质参数之间的数据映射关系以及多个空间检测点之间的水质分布，未涉及旁路检测流道内水样输运过程与传感器动态响应的分离，也未通过改变物理微扰施加位置辨识检测流道的输运响应；因而，当不同水质传感器具有不同响应迟延，或者短时污染水团在流道内发生弥散时，该方案难以据此校正多个参数在入口水样位置上的对应关系。

4、鉴于现有多参数水质检测技术偏重水质参数的并列测量、光谱模型反演或分析流程调整，缺少针对检测流道输运特性与传感器侧动态特性的分离辨识，难以解决短时污染水团对应的多参数检测结果在时间位置和水样位置上相互错配的问题，本发明提出一种基于数据智能分析的多参数水质检测方法；该方法在检测流道上游段和多参数水质传感器组进水端施加波形相同的物理微扰，根据两组微扰响应的迟延、衰减及展宽差异辨识水样输运响应核，并从上游微扰响应中分离传感器侧响应特征；随后依据水样输运响应核和传感器侧响应矩阵，将多个水质传感器的检测响应校正至同一入口水样位置，解决流道输运迟延与传感器响应迟延相互混合条件下的多参数检测结果错配问题。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了一种基于数据智能分析的多参数水质检测方法，包括：在检测流道上游段和多参数水质传感器组进水端依次施加波形相同的物理微扰，分别获得上游微扰响应和近端微扰响应；

5、根据所述上游微扰响应与所述近端微扰响应的迟延、衰减及展宽差异建立多通道传递关系，辨识水样输运响应核；

6、从所述上游微扰响应中解卷积所述水样输运响应核，按所述近端微扰响应修正解卷积结果，提取传感器侧响应特征并形成传感器侧响应矩阵；

7、按所述水样输运响应核将待测水样的多参数检测响应映射至同一入口水样位置，按所述传感器侧响应矩阵校正所述多参数检测响应的动态响应差异，得到多参数水质检测结果。

8、第二方面，本发明提供了一种基于数据智能分析的多参数水质检测系统，包括：检测流道、多参数水质传感器组、物理微扰模块、响应获取模块、输运响应辨识模块、传感器响应分析模块和检测结果生成模块；

9、所述多参数水质传感器组设置于所述检测流道，所述物理微扰模块包括设置于所述检测流道上游段的上游微扰单元和设置于所述多参数水质传感器组进水端的近端微扰单元，所述上游微扰单元和所述近端微扰单元依次向水样施加波形相同的物理微扰；

10、所述响应获取模块分别与所述物理微扰模块和所述多参数水质传感器组连接，获取所述上游微扰单元对应的上游微扰响应和所述近端微扰单元对应的近端微扰响应；

11、所述输运响应辨识模块与所述响应获取模块连接，根据所述上游微扰响应与所述近端微扰响应的迟延、衰减及展宽差异建立多通道传递关系，辨识水样输运响应核；

12、所述传感器响应分析模块分别与所述响应获取模块和所述输运响应辨识模块连接，从所述上游微扰响应中解卷积所述水样输运响应核，按所述近端微扰响应修正解卷积结果，提取传感器侧响应特征并形成传感器侧响应矩阵；

13、所述检测结果生成模块分别与所述多参数水质传感器组、所述输运响应辨识模块和所述传感器响应分析模块连接，按所述水样输运响应核将待测水样的多参数检测响应映射至同一入口水样位置，按所述传感器侧响应矩阵校正所述多参数检测响应的动态响应差异，得到多参数水质检测结果。

14、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：

15、一个或多个处理器；

16、存储器，存储可被操作的指令，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括如前述基于数据智能分析的多参数水质检测方法的流程。

17、第四方面，本发明提供了一种存储软件的计算机可读介质，所述软件包括能通过一个或多个计算机执行的指令，所述指令通过这样的执行使得所述一个或多个计算机执行操作，所述操作包括如前述基于数据智能分析的多参数水质检测方法的流程。

18、本发明的有益效果：本发明通过在两个流道位置施加同波形物理微扰，形成具有路径差异的响应参照，分离流道输运作用与传感器侧动态作用；依据迟延、衰减及展宽差异辨识水样输运响应核，减少弥散和传输滞后对参数对应关系的干扰；通过解卷积及近端响应修正形成传感器侧响应矩阵，补偿不同传感器的响应差异；再将多参数检测响应映射至同一入口水样位置，从而提高短时污染水团的参数匹配准确性、动态检测精度和在线监测可靠性。