一种高冲突修正的区间证据水质数据融合研究

针对水质评价不完善的问题,提出了一种基于区间证据理论的高冲突水质多参数数据融合方法。采用D-S证据理论结合区间数的做法,通过高冲突修正原始数据后达到能够直接分类的结果。提供了一种基于区间相似度的基本概率分配生成方法,并采用系数α调节,在修改冲突数据的同时保留最多的原始数据。运算后得到水质分类Ⅰ~Ⅴ依次为0.3516、0.5224、0.0913、0.0247、0.0099,不确定度概率为0,信度最大值即当前的水质分类。通过融合后的信度,能清晰地了解每个等级的支持度的概率,迅速判断水质当前所处等级,为水质分类提供了新思路。

一种基于EWMA-PCA的水质光谱数据标准化方法研究

模型传递对于解决由于样本与各仪器响应函数不同所导致的量测信号不一致具有重要意义,而解决模型传递的有效方法是仪器或数据标准化。针对现有的光谱标准化方法中,鲜有对紫外-可见吸收光谱的应用研究,且紫外-可见光谱法水质多参数检测光谱探测单元存在分辨率、精度、响应范围不统一,难以进行不同仪器间测试数据的比对及多参数数据拟合的问题,提出采用EWMA-PCA归一化算法,实现紫外-可见水质光谱在不同仪器上的模型传递。EWMA(exponentially weighted moving-average)是一种指数加权平均移动算法,用以寻找以较高概率产生观察紫外-可见水质光谱数据的系统发生树,最大概率复原理论紫外-可见水质光谱数据,使紫外-可见光谱特征不丢失、不偏移,减小由于数据处理对紫外-可见水质光谱数据的影响。采用不同浓度的邻苯二甲酸氢钾溶液,对日本滨松C10082CAH光谱仪、美国海洋光学Maya2000Pro光谱仪以及厦门奥谱天成ATP2000光谱仪进行对比测试实验。对比组1选取源机滨松C10082CAH光谱仪和目标机海洋Maya2000Pro光谱仪,对比组2选取源机滨松C10082CAH光谱仪和目标机奥谱天成ATP2000光谱仪,对比组3选取源机海洋Maya2000Pro光谱仪和目标机奥谱天成ATP2000光谱仪。三组比对实验结果表明,该算法能很好地应用于不同的比对光谱仪中,在采用EWMA-PCA归一化算法对水质吸收光谱数据标准化后,相关系数达到99.576 5%,方差达到0.082 3%,且波峰偏移量可降低至0.000 5%,基于EWMA-PCA归一化光谱标准化算法具适应性广、所需传递样本少、传递精度高等优点,研究结果对光谱法水质检测仪器的广泛应用具有重要理论指导意义和工程应用参考价值。

遗传算法优化小波阈值对水质光谱数据的去噪研究

针对紫外-可见光谱法水质检测系统易受到仪器本身和外界环境的噪声干扰,所测得的光谱数据存在大量系统和杂散光噪声的问题,在对紫外-可见光谱法水质检测系统的噪声源分析的基础上提出将遗传算法应用于小波阈值优化的去噪方法,并与小波软阈值、SG平滑和中值滤波方法进行了对比。为评价去噪效果,对同一浓度的邻苯二甲酸氢钾标液的紫外-可见光谱数据进行去噪实验。在采用遗传算法选取小波最优阈值对标液进行去噪处理的同时,还采用传统小波软阈值去噪、SG平滑和中值滤波去噪作为对比。为验证该算法的实际可行性,进一步用这四种方法对某地排水沟和某污水处理厂排水口的实际水样光谱进行去噪处理。实验结果表明:基于遗传算法的小波阈值去噪效果良好,相较于传统的小波软阈值去噪、SG平滑和中值滤波的方法,信噪比分别提高了2.2994、5.7066、2.6155 dB,均方根误差分别减小了0.0028、0.0087、0.0033,峰值信噪比分别提高了2.0837、5.2569、2.7375 dB。基于遗传算法的小波阈值去噪算法不仅抑制了光谱数据中的噪声,同时也提高了系统精度,为紫外-可见光谱法水质光谱去噪处理提供了一种新的解决办法。

基于多源光谱的水质多参数监测研究进展

目前,紫外吸收光谱法广泛应用于水质多参数监测,但其存在紫外吸收光谱受水中悬浮物影响较大、检测范围有限的问题。相较于单一光谱水质分析方法,多源光谱应用于水质分析具有速度快、准确度高的特点,成为近年来水质检测的研究热点。本文在对国内外水质检测的研究现状进行回顾与梳理的基础上,介绍了多源光谱水质分析方法的原理,论述了基于多源光谱的水质分析方法研究现状,以及未来发展的新趋势,希望能为相关学者的进一步研究提供启示和帮助。