应用GA-RBFNN全光谱水体COD与NO_(3)-N检测方法研究

应用全光谱测量水体化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、硝酸盐氮(NO_(3)-N)浓度等水环境质量指标容易受水质环境影响,检测模型与特征波长一直是全光谱检测推广关注重点。该文提出一种基于遗传算法-径向基神经网络(genetic algorithm-radial basis function neural network,GA-RBFNN)全光谱水体COD与NO_(3)-N浓度检测方法,鉴于GA搜索能力强、随机性高的特点,对预处理后全光谱吸收数据应用GA进行特征波长选取,以RBFNN神经网络留K法训练过程中平均决定系数作为适应度函数,输出最优特征波长与RBFNN神经网络参数进行部署,从而实现水体COD、NO_(3)-N浓度准确测量。最后,开展GA-RBFNN、偏最小二乘(partial least squares,PLS)、GA-PLS、RBFNN四种模型对160组水样的COD、NO_(3)-N浓度检测实验,结果表明GA-RBFNN模型对COD、NO_(3)-N检测平均决定系数、最大误差分别为0.9964、0.9950和3.9%、4.9%,均优于其他模型,方法具有重要推广价值。

单变量时间序列的MHAGRU-MCCE分类方法

在单变量时间序列分类任务中,有效利用时间序列的多尺度特征、时间依赖特征对提高分类准确率至关重要。针对现有模型在综合利用多尺度特征、时间依赖特征方面局限,本文提出一种结合多尺度条件卷积增强模块(MCCE)与基于多头注意力机制的门控循环单元(MHAGRU)新型混合模型MHAGRU-MCCE,MCCE从不同尺度捕捉丰富时序特征,MHAGRU侧重于提取时间序列数据中依赖关系。在UCR的85个公共数据集上,与MACNN、AFFNet、OS-CNN、LITETime、MLP和LSTM-FCN等6种主流基于深度学习时间序列分类模型相比,验证表明MHAGRU-MCCE在平均准确率(MA)上分别提升0.66%、2.04%、3.45%、2.70%、12%和2.89%,并取得最高算术平均排名(AMR)=2.45、几何平均排名(GMR)=1.98,充分证明MHAGRU-MCCE在处理单变量时间序列分类问题上的有效性、优越性。

新型生物毒性在线监测仪在地表水中应用数据分析

生物毒性监测有望实现水污染早期预警。利用电化学活性菌测定水质生物毒性,具有灵敏度高、响应速度快、不受水体色度浊度干扰的优点。目前,商业化EAB水质生物毒性监测装备已实现了在线监测,但受限于高的毒性物质响应范围,不能直接与地表水污染程度挂钩。据此,开展了基于EAB的新型生物毒性在线监测仪在地表水中的应用数据分析。首先,对采集的地表水监测数据进行处理和分析;然后,对生物毒性抑制率与常规因子之间的相关趋势进行特征分析;最后,对生物毒性抑制率与常规因子的相关关系进行了研究。在一定水环境条件下,生物毒性抑制率与常规因子数据趋势基本吻合,为利用生物毒性抑制率预警水质污染提供数据支撑。

总磷水质在线自动监测仪浊度补偿

对于浊度较高的现场地表水水样,总磷水质在线自动监测仪测试数据不准确,比对合格率较低,因此,需寻找合适的方法提高比对合格率。文中针对在线仪器进行算法补偿,结果表明:经过算法升级后的监测仪比对误差均在±20%以内,能满足实际使用需求;同时,由于在线仪器只需升级算法就可实现自动补偿,无需对仪器改造,可以减少改造仪器的成本,且进行算法补偿后基本不会延长测试时间。

大气VOCs自动在线监测技术研究

挥发性有机物(VOCs)是一种重要的大气污染物,国家已经把它列入到环境空气监测名录中,而我国大气VOCs自动监测技术还不太成熟,与发达国家相比还存在较大差距。基于此,本文对现有的大气VOCs自动监测技术按方法原理进行了整理分类,并对目前行业内常用的方法进行介绍,探讨了各技术的优缺点,并对不同的方法都进行了详细的比较和分析。

700nm浊度补偿在总氮水质自动分析仪中的应用

针对总氮水质分析仪测定浑浊水体出现吸光度偏低,甚至出现吸光度负值的问题,通过增加一路700 nm光路比色系统来进行浊度补偿,解决了总氮标液随浊度升高,测定结果不断降低的问题。实际水样试验室比对结果示值误差保持在±10%以内,加标回收率满足90%~110%。

水质监测仪光伏系统的优化配置与能量调度研究

水质监测仪光伏系统常常因为能量分配不合理造成系统寿命缩短和能量浪费等问题。为此研究一种基于水质监测仪光伏系统的优化配置模型与能量调度方法,通过满足最大连续阴暗天数和最大吞吐量为目标建立多级蓄电池储能光伏系统的优化配置模型,使得光伏系统在满足水质监测仪负载需求的同时提高蓄电池吞吐量。并在此数学模型基础上研究一种能量调度方法维持各级蓄电池的充放电深度(depth of discharge,DoD)平衡,以此延长储能系统的使用寿命并提高光伏利用率。本文应用该优化配置模型和能量调度方法搭建了水质监测仪的光伏系统,通过使用MATLAB/Simulink工具模拟平均气候下光伏系统工作得到配置模型的DOD误差为5.9%,对比传统单蓄电池配置策略,电池吞吐量提高了229.36%。通过连续15 d全天候实验,得到能量调度方法实现蓄电池DOD均衡相对平均偏差为1.06%,并通过连续3 d仅蓄电池供电的实验环境维持水质监测仪稳定运作。

水质及土壤中VOCs的分析检测方法

以吹扫捕集-气质联用仪(P&T-GCMS)为分析仪器,建立了水质及土壤中挥发性有机物的分析方法。对苯系物、卤代脂肪烃、卤代芳烃、多环芳烃、酮类、酯类、醚类等70种挥发性有机物(VOCs)进行了综合快速分析测定;建立固液两种介质中VOCs的吹扫捕集与GCMS检测方法,提高了检测效率。利用DB-VRX快速分析柱使70种VOCs在15 min左右出峰完全,大大提高了分析效率。文章对地表水与土壤样品进行了分析检测,并比较了分析结果,地表水样品的方法检出限优于土壤样品。

高锰酸盐指数水质自动分析仪抗浊度干扰技术研究

针对高锰酸盐指数水质自动分析仪测定浑浊水体出现吸光度偏高的问题,通过增加一路880 nm光路比色系统进行浊度补偿,解决了高锰酸盐指数标液测定结果随浊度升高而不断增高的问题。通过实际水样实验室比对,示值误差保持在±10%以内,加标回收率满足90%~110%,符合技术要求。

无线传感器网络在环境监测中的运用分析

随着经济的发展与科技的进步,我国无线传感器网络技术也随之得到了全面发展,由于该技术具有的成本低、能耗小等优势,使其在当前的环境监测工作中得到了全方位的发展。基于此,本文将对无线传感器网络在环境监测中的运用进行分析。本文首先对无线传感器网络的整体结构进行阐述,其次对其自身特点进行简析,最后对其在各类环境监测中的实际应用进行详实地分析,以供参考与借鉴。

实验室分析仪器国产化替代战略思考

本文对分析仪器发展历程及技术现状进行分析,强调了仪器国产化替代的重大意义;重点分析了光谱、色谱、质谱等核心产品的关键技术,详细比较了国内外产品的差距。本文呼吁全国上下、社会各界需调整政策、加大投入、校企联合、团结一致地应对行业现状与问题,共同实现分析仪器的国产化替代。

氨氮自动监测仪基本结构、原理及误差来源分析技术研究

文章通过对氨氮自动监测仪的基本结构、原理及实际使用中误差来源的分析,得出不同结构、原理的氨氮自动监测仪如何屏蔽干扰适应环境,最大程度的减少测量误差。

应用于近海口水体的氨氮在线分析仪开发

对于近海口的水样,由于盐度、硬度、浊度等因素的影响导致普通的氨氮水质在线自动监测仪测试数据不准,比对合格率较低,因此需要寻找合适方法提高比对合格率。本文针对此问题构建一台逐出氨氮在线分析仪完美的解决了近海口水样中氨氮测试的干扰问题,结果表明逐出氨氮分析仪比对误差都在±10%以内,能满足实际使用需求。

水中挥发性有机物在线监测系统的研发

研发出了一套水中挥发性有机物(VOCs)在线监测系统,由全自动吹扫捕集进样器与气相色谱仪组成。系统采用全程伴热降低残留风险;使用VRX专用色谱柱提升VOCs色谱分离度与分离效率;FID+ECD双检测器实现了苯系物与卤代烃的同时分析检测;工控机软件功能全面简洁,方便监测现场的使用;双开门的结构设计使系统便于操作维护。系统通过连续的运行测试,性能稳定,各技术指标均满足HJC-ZY 76—2017《水中VOCs自动在线监测仪检测作业指导书》的要求。

一种水质全光谱水质监测仪器的研究

文章研究开发了一款免试剂、高度集成、响应快速、量程范围可变的全光谱水质在线监测仪,重点研究了该监测仪开发设计过程中影响仪器性能和应用的主要因素。同时重点就CODMn、硝酸盐氮两个污染因子建立全光谱反演模型,采用偏最小二乘法,得到硝氮的校正集预测标准偏差为0.1184,验证集预测标准偏差为0.2332;CODMn的校正集预测标准偏差为0.1366,验证集预测标准偏差为0.2265。对实际水样进行了测试,通过与实验室结果比对,硝氮的相对偏差不超过±5%,CODMn的相对偏差不超过±10%。

基于微流控和全光谱的水质快速监测仪器研究

本文介绍了一种水质常规9因子(水质常规五参数、总氮、总磷、氨氮、CODUV)快速趋势监测系统,该系统采用微流控技术、毛细管流动快速比色技术,解决氨氮、总磷、总氮标准比色方法监测周期长的缺陷,在实现快速监测的同时确保性能指标达到国家标准分析方法的要求;采用全光谱指纹图谱技术,实现水体有机物的实时监测,通过建立指纹图谱,为水质溯源提供理论基础。同时详细地测试了比色模块、光谱模块的性能指标,均满足实际水样的测试要求。

环保自动监测仪器运维信息处理及创新应用方案研究

水站的运维管理,目前行业里较多的是根据数据管理需求及运维管理需求,只实现了面对不同用户群的局部电子化,在现有的国家水站运维中,较大程度上靠增大运维频次来保证运维质量,运维成本较高,文章结合大数据、云计算、深度学习等新技术形成综合性的一站一档智能电子化管控方案,为水站的运维管理提供一种新工具,降低运维成本,提高运维质量,并结合其在国家水站运维管理中的实际运用情况对水站的管理及其进一步发展进行思考总结和展望。

探究地球化学如何在环境污染与防治中发挥自身优势

环境污染问题已经成为目前人类面临的重要问题,地球化学是应对环境污染而产生的一类新的学科,能够对环境污染、防治产生重要的 影响作用。本文通过阐述地球化学的内容,分析了地球化学通过调查污染物以及来源、污染物的浓度影响因素及其迁移变化规律所发挥的优势, 希望从最大限度上做好环境污染的防治。

低浓度烟气分析仪紫外差分算法研究

以低浓度烟气分析仪项目的研发为背景,介绍了系统的硬件结构和接口、技术参数、系统特点、运行条件,对紫外差分算法(DOAS)的原理及实现进行研究,介绍差分吸光度的传统计算方法及替代方法,分析论述影响算法结果的因素及对应解决措施,总结算法的具体实现步骤和要点,阐述该算法的局限性,提出算法的后续改进方向。

应急环境监测可视化系统设计

应急环境监测过程中,需要具有实际监测能力,提高对数据管控的力度,并结合可视化分析过程,确保环境监测系统设计效果。基于此,本文将从用户管理、串口通信、数据存储、数据分析、数据可视五个方面对应急环境监测可视化系统设计进行分析,提高对环境信息的采集分析能力,精准辨别环境参数和地理位置,并针对应急环境形成迅速响应,以推进环境监测系统可视化的实现。