6-付庆波-光谱融合传感技术及其在智慧水务领域的应用.pdf

《6-付庆波-光谱融合传感技术及其在智慧水务领域的应用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《6-付庆波-光谱融合传感技术及其在智慧水务领域的应用.pdf（39页珍藏版）》请在三个皮匠报告上搜索。

1、光谱融合传感技术及其在智慧水务方面的应用付庆波 博士 2023年3月 目录目录u 光谱融合传感技术概述光谱融合传感技术概述u 光谱融合水质传感器及智慧化应用光谱融合水质传感器及智慧化应用u 太赫兹及光纤光谱水质传感器太赫兹及光纤光谱水质传感器光谱及其产生机理光谱及其产生机理-光量子说光量子说光谱的分类光谱分析法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法，主要分为原子光谱和分子光谱。*多光谱数据融合分析技术的研究和应用进展_戴嘉伟分子光谱电子能级、分子振动和转动能级的变化产生带状谱l紫外可见光谱l近红外光谱l中红外光谱

2、l拉曼光谱l分子荧光光谱原子光谱原子外层或内层电子能级的变化产生线状谱l原子发射光谱l原子吸收光谱l原子荧光光谱lX-射线荧光光谱l激光诱导激发光谱LIBS在水质检测方面，一般采用分子光谱进行有机污染物的分析表征，采用原子光谱进行无机粒子的分析表征现代光谱分析技术-高度依赖数据计算能力，软硬件结合不同光谱从不同侧面反映物质的元素组成、结构和含量等信息，如果对样品进行全面的定量和定性分析，则需要结合一定的数学分析手段。经典光谱定量分析-朗伯比尔定律线性回归分析统计分析化学计量学数据清洗非线性模型人工智能AI多维数据融合水的不同类型光谱分析表征高分辨质谱二维核磁色谱紫外吸收光谱三维荧光光谱拉曼光谱

3、太赫兹谱红外光谱近红外光谱光谱融合技术1.拉曼光谱系统 2.傅里叶变换中红外光谱系统 3.近红外光谱反射系统 2.4.分子荧光光谱系统 5.化学反应器 6.光纤探头硬件融合软件融合多光谱数据融合策略低层融合是一种最直接和最简单的融合策略，将同一样本所得到的多光谱数据连接在一起，形成新的融合数据，然后作为定性或定量模型的输入变量，以达到提高模型预测能力、提升模型稳定性等目的。低层融合的优势在于概念简单，可保留原始数据中的全部信息，而且对于零阶和一阶数据具有很强的适用性；不足之处在于需要对不同来源的信息进行考量和预处理工作，以保证融合的顺利进行，此外低层融合对于二阶数据融合效果不佳。的融合效果不佳

4、。中层融合是将不同来源的光谱数据经过特征提取（如 PCA）、波长变量的选择及其比率、小波系数等）并将选取的特征变量按一定的顺序进行矢量化，实现数据的融合。一些研究者将低、中层融合进行了比较，由于特征提取可有效剔除无关变量，所以中层融合的效果大多优于低层融合。而且，通过提取特征变量还可对二阶光谱数据进行降维，起到简化计算的作用，因此，中层融合同样可应用于二阶数据的融合。此外，有研究表明，中层融合比其它融合策略表现出了更好的线性关系。高层融合也称为决策级融合，从每个光谱数据源单独建立分类或回归模型，并将每个单独模型的预测结果进行组合，以得到最终的决策结果。实际上，在高层融合中通常还包含光谱数据的低

5、层融合和中层融合。光谱融合水质传感器及智慧化应用智慧水务的构架：在线监测数据处理决策应用在线监测与传感技术厂网河联调联动：智慧化决策与控制应用数据的传输分析与存储应用层支撑层感知层智慧水利系统智慧水环境系统智慧给排水系统汛情监视、防洪调度灾情评估、决策会商水质监测与预警水厂设施、给排水管网巡检与监控供水优化调度与费用管理智慧水处理系统闭环控制工艺排污口实时监测入河排污口是指直接或者通过沟、渠、管道等设施向江河、湖泊排放污水的排污口。通过“查、测、溯、治”等工作方式对入河排污口开展整治管理已成为水生态环境精细化管理的关键环节!建设小型水质监测站 市电或者太阳能供电连续排水 建设微型站 太阳能或者

6、蓄电池供电非连续排水适合标准分析方法（化学法）适合在线光谱检测方法光谱法微型站的特点：成本低，运维简单，定位于预警监测，对偷排漏排进行追踪溯源适用的光谱水质传感技术：紫外可见吸收光谱、散射光谱、近红外光谱吸收整体呈现波长越短吸收越强的趋势不同区域水体的吸收强度和吸收峰不同在同一波长处的吸收强度差异较大紫外吸收光谱的电子跃迁轨道紫外吸收对应的分子官能团特征代表产品：SDD6多参数光谱水质传感器-欧勒姆电气（珠海）有限公司紫外吸收与散射光谱融合技术适用于水体有机物/悬浮物/胶体分析COD量程0-500mg/L水厂生产过程控制-光谱指标评价强化混凝、离子交换工艺与预测消毒副产物生成势16种地表水水样