基于色度法的点源污染远程图像水质分析监测方法研究

发布时间：2017-10-13 21:27

  本文关键词：基于色度法的点源污染远程图像水质分析监测方法研究

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【摘要】：随着经济发展,我国工农业用水需求增大,造成的渐性水质污染和突发性水污染事件逐渐增多,研究远程水质监测方法迫在眉睫。水质的各项污染中,重金属污染最为常见,造成后果最为严重,且污染难以治理,因此水中重金属离子污染监测非常重要。现有的金属离子检测方式主要有原子吸收法、等离子体发射光谱法(质谱法)、电极法、分光光度法、原子荧光法,其中原子吸收法、等离子体发射光谱法测量参数较全,精确度高,但设备成本高、且抗干扰能力差,不适用于在线监测。目前水质金属离子在线监测手段主要有电极法、分光光度法和离子荧光法。电极法和分光光度法作为传统检测方法,反应快,可靠性较高,但需要直接接触溶液,具有局限性,且检测参数单一,一种传感器只能检测一种离子。离子荧光法虽然可以非接触测量,但目前普适性差,只能检测铬等少数金属离子,有待提高。因而,需要一种应用范围广、检测参数多、抗干扰能力强、相对成本低廉的检测方法。针对现有水质金属离子监测手段的缺陷,提出一种基于色度法的非接触金属离子监测方法。通过研究水质颜色的机器辨识算法,比较其他行业的颜色识别,提出了基于三刺激值和色差公式的水质金属离子检测方式,通过钴标准色度实验、铜离子、铁离子、六价铬离子等实验,验证了方法的可行性,修正了计算方法。针对基于色度法的水质金属离子监测,提出了监测实验方案。针对硬件方面,设计了符合要求的嵌入式板。针对软件方面,编写了三刺激值提取程序和色差计算程序。经实验验证,最终测得结果与国标分光光度法进行对比,满足国标实验室、现场精度要求,设计的嵌入式系统运行可靠,整体系统检测参数多,相对成本低,自动化程度高,具有实用价值。
【关键词】：水质 在线监测 色度 色差 金属离子
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52;X832
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 论文的研究背景和意义8-9
• 1.2 水质监测技术国内外研究现状及趋势9-11
• 1.2.1 国内外研究现状9-10
• 1.2.2 水质在线监测的发展趋势10-11
• 1.3 本文研究的主要内容及本文结构11-12
• 1.4 小结12-13
• 第二章 水质色度法的理论研究基础13-20
• 2.1 色空间相关理论13-14
• 2.1.1 朗伯比尔定律13
• 2.1.2 颜色三刺激值理论13
• 2.1.3 色空间理论13-14
• 2.1.4 可见光谱14
• 2.2 色度理论14-19
• 2.2.1 图像法14
• 2.2.3 色度理论14-15
• 2.2.4 色差理论15-18
• 2.2.5 色差公式比较分析18-19
• 2.3 小结19-20
• 第三章 基于色度法的水质金属离子检测实验20-39
• 3.1 实验准备20-21
• 3.1.1 实验内容和实验标准20
• 3.1.2 实验平台20-21
• 3.2 实验过程21-22
• 3.2.1 钴标准色度实验21-22
• 3.2.2 金属离子溶液直接测量实验22
• 3.2.3 铁铜钴离子标准测量实验22
• 3.2.4 六价铬离子测量实验22
• 3.2.5 六价铬离子补充实验22
• 3.3 数据处理22-32
• 3.4 数据分析32-38
• 3.5 小结38-39
• 第四章 基于色度法的智能水质图像监测系统设计39-48
• 4.1 施测方案设计39-41
• 4.2 色度法嵌入式硬件平台设计41-44
• 4.3. 色度法软件设计44-47
• 4.4 图像色度监测的监测方案47
• 4.5 小结47-48
• 第五章 结论与展望48-49
• 5.1 结论48
• 5.2 研究展望48-49
• 参考文献49-51
• 附录A51-54
• 附录B54-55
• 在学期间的研究成果55-56
• 致谢56

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本文编号：1027167