新品发布 | 岸基光谱水质监测仪介绍及实施方案

岸基光谱水质监测仪效果图

岸基光谱水质监测仪Visionpoint是无锡谱视界科技有限公司推出的一款以水质参量光谱提取技术为核心，综合运用传感器、自动测量、自动控制和网络通讯等技术，对水体水质进行在线实时综合评价的水质监测仪。可同步实现如总氮、总磷、氨氮、悬浮物、叶绿素a、化学需氧量、溶解氧、pH、透明度、浊度、电导率、温度等20余种水质参数的实时在线显示。完整的水质光谱在线监测系统包括岸基光谱水质监测仪和数据分析云服务两部分内容。岸基光谱水质监测仪可以实现在固定位置实时获取光谱数据，然后基于仪器内置的处理器调用相关模型算法进行实时解译反演，解算出水体中pH、浊度、溶解氧、氨氮、总磷、总氮、悬浮物、叶绿素a、化学需氧量、高锰酸钾指数、五日生化需氧量、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、透明度、富营养化指数、黑臭等级、温度和电导率等指标数据（目前支持21类常用水质指标的监测），将这些数据上传至云平台的数据中心，实现24小时实时在线监测结果显示、参数超标自动报警等功能。

一、岸基光谱水质监测仪设计思路

根据高光谱水质监测的原理，岸基光谱水质监测仪需要准确测量水体的光谱反射率，在此基础上根据预载模型反演出水质参数，并将监测结果上传云端进行在线显示。为了准确测量水体光谱反射率，岸基光谱水质监测仪设置有对天和对地两个模块。其中，对天模块收集自上而下入射到水平面的太阳光（直射）、天空光（漫射）、路灯光、植被和建筑物的漫反射光等（在开阔地带以太阳光和天空光为主），对地模块则接收来自水体的离水辐射，包括来自水体内部的漫反射光和来自水面的镜面反射光两部分，后者是不携带水体信息的干扰项。岸基光谱水质监测仪对地模块的光路经过特殊设计，能够以极小的视场角收集来自设备正下方的离水辐射，最大程度降低信号光谱中来自远处水面镜面反射和周围物体漫反射光的干扰，提高水体本身光谱测量的准确性，为准确反演水质参数打下数据基础。岸基光谱水质监测仪使用单个光谱模块分别测量来自对天和对地模块的光谱，这一设计既能够保证数据的准确性，又能显著降低硬件成本。

 岸基水质监测仪测量原理

为了保证监测结果的准确性，需按照“一水一档”原则进行监测水域的数据采集和建模。内置的处理器可以自动处理采集到的水体反射率光谱，并根据所建模型进行水质指标的分析反演，最后通过4G无线网络发送到云平台进行集中展示与管理。该云平台可以与用户辖区内的多种水质监测仪进行对接，实现大范围、长时间、全方位水环境监测与分析。

地基水质光谱仪参数

二、岸基光谱水质监测仪工作原理

岸基光谱水质监测仪的工作过程主要包括光谱采集、指标反演、数据上传三步。在光谱采集阶段，系统首先根据环境光照条件进行自动确定曝光，以保证在不同光照度下（如晴天中午和阴雨天傍晚）均能测得有效数据。随后，分别测量对天和对地模块光谱以及系统暗噪声，最后利用这些数据根据反射率校准系数计算水体的反射率光谱。在指标反演阶段，系统根据搭载的各指标反演模型，用水体反射率光谱计算出与此次测量对应的各项水质参数。鉴于水体成分的复杂性和水体种类的多样性，必须按照“一水一档”原则进行针对性建模，即在采集水体反射率光谱的同时利用现场采样和实验室分析等方法获得对应的水质参数，通过多种方法构建水质参数反演模型。这些模型可搭载在多台同类设备上，在不同点位（如上下游）分别布设，从而大大扩展监测半径。对于因降水、排污等突发状况导致的数据异常，可以即时采样分析用于模型训练，以逐步提高模型的准确性。无锡谱视界科技有限公司拥有专门的水质分析实验室，配备了多套多功能水质分析仪器，有能力对采集到的水体样本进行分析测试，并基于测试结果建立或升级水质反演模型。

无锡谱视界科技有限公司水质分析实验室

在数据上传阶段，岸基光谱水质监测仪将反演得到的水质参数通过网络上传至云平台。多台设备可以分别采用不同的反演模型，云平台整合所有设备上传的点位信息和指标数据进行综合分析，既可以显示单个点位的实时水质参数值及其历史变化趋势，也可以在各个点位之间进行横向对比，实现多参数的时空变化情况分析与显示。

岸基光谱水质监测仪对接云平台进行水环境在线动态监测

三、岸基光谱水质监测仪的优势

1、无需站房，成本低廉，架设方便，维护简单

基于在线光谱分析技术的水质监测仪通常安装在位于岸边的监控立杆上，无需专门建设体积庞大的站房，免去了复杂的用地和施工审批手续，节省了建设成本，可以快速布设并实现长期免维护连续运行。

2、原位测量，无需取样，无试剂消耗，无二次污染

光谱法的测量原理保证了仪器能够实现完全自然状态下水体指标的原位非接触式测量，避免了异位测量监测结果与实际水质参数不一致的情况。同时，测量过程中无需对水样进行任何预处理，避免了化学试剂消耗和由此引起的二次污染问题。

3、测量速度快、可测指标多，模型丰富，自动升级，越测越准

一次完整测量和指标反演所需时间仅为数秒，与传统方法相比具有极高的检测速度；由于高光谱数据中包含了大量水体理化信息，一次测量即可快速反演近20种水质指标；将水质监测仪接入云平台，与水质监测站等校准数据提供方对接后，可以实现模型的自动升级，同时基于深度学习技术对模型进行优化，使其反演准确性不断提高。

4、多设备协同工作，优势互补，实现全流域全方位智能监控

通过云平台可连接起众多水质监测设备，充分发挥各类设备（如岸基、机载等）的功能优势，将其整合为覆盖全流域的智能监测网络，实时获取各设备的监测数据，并分析各水质指标的空间分布和历史变化趋势，便于分析污染物来源和预测水环境演变动向，发布预警信息，为制定水污染防治和水环境综合治理方案提供决策辅助。

四、岸基光谱水质监测仪的特点

1、定时定点采集：可以自由调节采集频率、采集时间，最高可每分钟完成一次测量。

2、数据实时传输：无人值守，原位测量，无需智能终端，数据自动上传。

3、水质智能监测：可自动反演pH、浊度、溶解氧、氨氮、总磷、总氮、悬浮物、叶绿素a、化学需氧量、高锰酸钾指数、五日生化需氧量、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、透明度、富营养化指数、黑臭等级、温度和电导率等20余种水质参数。

4、结果实时展示：支持云端数据存储和实时显示及统计分析，支持用户PC端和手机端上实时查看监测结果和报警信息。

五、岸基光谱水质监测仪安装条件

岸基光谱水质监测仪通常安装在开阔无遮挡的岸边环境，使用监控立杆架设。合适的架设位置应当满足以下几点要求：

1、设备位于待监测水域的正上方，水深较深，水底物不可见；

2、对天模块水平放置，无阴影遮挡；

3、监测区域周围地势开阔，光照条件好，监测路径内没有能够遮挡光线的物体，视野内水面无岸边物体倒影。

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