水质总氮光谱检测建模方法研究
发布时间：2021-03-27 04:14
水环境富营养化问题是当今世界面临的最主要水污染问题之一，氮的过量是造成水体富营养化的重要原因，水体中总氮浓度的检测是水环境质量研究的重要内容，本文以水体中氮浓度的检测为研究目标，针对自然水环境的特性，在对被测水样进行氧化消解后，建立了结合小波去噪和支持向量回归机的水质检测模型，研究了水质检测方法。论文的主要工作如下：1针对国标所规定的氧化消解方法中需要消耗化学氧化试剂，会对环境造成二次污染等缺陷，设计了一套利用臭氧、紫外光、超声波、高压静放电等氧化技术集一体的高级氧化消解装置。2针对经典软阈值滤波去噪法和空间域滤波去噪法在信号去噪过程中存在的不足，把空域相关小波滤噪法的思想引入软阈值消噪法，提出了一种改进的阈值小波滤噪法；同时又对空域相关小波滤噪法进行了优化，并把两种方法在不同参数下的去噪效果进行对比。3针对单一模型建模方法的缺陷和水质光谱数据的高维输入特点，提出了通过半监督近邻传播算法、无信息变量消除方法、偏最小二乘投影波段选择和连续投影算法等波段选择方法，对高维光谱数据进行波段选择，建立其检测模型；并在此基础上，利用支持向量机建立水质检测融合模型。4针对传统的水质连续光谱检测方法存...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高级氧化消解装置
得阈值W 太小，由于噪声在各个尺度上的幅度是随机的，部分噪声可能呈同的特性，阈值太小就可能保留部分噪声。若h太小，微调效果不明显，无噪声相近或小于噪声的信号得于保留。h可根据不同的应用场合通过实验的。 基于改进阈值小波滤噪法的信号去噪仿真实验为了衡量各种去噪方法的去噪效果，采用去噪后的信号与原始信号差值的SEV ）作为去噪效果的评价标准，其定义如式(3.14)所示。去噪效果越好，号与原始动态信号越相近,RMSEV 越小。∑== niiiSSnRMSEV120()1对于本章提出的改进的小波阈值去噪方法中，参数β 和常数h会影响去噪效参数β 和常数h，本文利用 Matlab 软件中小波工具箱里的动态’bumps’信号白噪声，所形成信号的信噪比为 10db，原始动态信号与加入噪声后的信号如示。
图 3-2 加噪‘bumps’信号Fig.3-2 Noisy ‘bumps’ signal利用本章提出的改进的小波阈值去噪方法对图 3-2 所示加噪信号进行去噪处理的取值范围为 β∈[ 1,1000]，间隔为 100，常数h的取值范围为 h[0,1]∈，间隔为 0采用 db 4小波函数，分解层数为 5，采用自适应阈值选择 Stein 的无偏风险估计sure)估计阈值T 。去噪后得到 RMSEV 与β、h三者之间的关系如图 3-3 所示可以看出，在β = 300， h=0.4时，RMSEV 为最小，这时RMSEV ＝0.162。
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续流动分析-分光光度法测定水和废水中总氮[J]. 吕清. 环境监测管理与技术. 2014(01)
[2]基于小波去噪的返回散射电离图前沿提取[J]. 郭延波,杨东升,李雪. 中国电子科学研究院学报. 2014(01)
[3]基于改进小波去噪和EMD方法的轴承故障诊断[J]. 张晓楠,曾庆山,万红. 测控技术. 2014(01)
[4]采用Fisher线性判别分析进行MEG信号的分类[J]. 赵海滨,颜世玉,于清文,王宏. 东北大学学报(自然科学版). 2013(12)
[5]基于小波压缩的马铃薯全粉还原糖近红外光谱检测研究[J]. 董小玲,孙旭东. 光谱学与光谱分析. 2013(12)
[6]应用小波分析进行油菜籽红外光声光谱去噪[J]. 陆宇振,周健民,余常兵,杜昌文. 光谱实验室. 2013(05)
[7]快速测定水源水中总磷、总氮方法应用分析[J]. 杨佩丽,曹云,张前龙,鲍华. 河南预防医学杂志. 2013(04)
[8]含硝基苯类化合物废水处理技术研究进展[J]. 郭亮,焦纬洲,刘有智,刘文丽,李静,许承骋. 化工环保. 2013(04)
[9]基于属性识别模型的湖泊富营养化评价[J]. 胡吉炜,高军省. 水资源与水工程学报. 2013(04)
[10]乌梁素海湖泊冰生长过程中总氮的迁移规律[J]. 张岩,李畅游,SHEN Hung Tao,史小红,乔玲敏. 水科学进展. 2013(05)
博士论文
[1]基于数据挖掘与信息融合的瓦斯灾害预测方法研究[D]. 彭泓.中国矿业大学（北京） 2013
[2]相关向量回归元建模关键技术及其应用研究[D]. 吴冰.国防科学技术大学 2011
[3]基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D]. 陈祯.华中科技大学 2010
[4]偏最小二乘降维方法的研究与应用[D]. 曾雪强.上海大学 2009
[5]小波变换在光谱和多光谱图像的应用与研究[D]. 陈孝敬.厦门大学 2009
[6]支持向量机在湖泊富营养化评价及水质预测中的应用研究[D]. 武国正.内蒙古农业大学 2008
[7]信息融合及集成学习在水质光谱分析中的应用研究[D]. 武晓莉.浙江大学 2007
[8]近红外光谱技术在药品检测中的应用研究[D]. 白英奎.吉林大学 2005
硕士论文
[1]水质氮磷自动检测系统的研究[D]. 李清.江南大学 2011
本文编号：3102865
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高级氧化消解装置
得阈值W 太小，由于噪声在各个尺度上的幅度是随机的，部分噪声可能呈同的特性，阈值太小就可能保留部分噪声。若h太小，微调效果不明显，无噪声相近或小于噪声的信号得于保留。h可根据不同的应用场合通过实验的。 基于改进阈值小波滤噪法的信号去噪仿真实验为了衡量各种去噪方法的去噪效果，采用去噪后的信号与原始信号差值的SEV ）作为去噪效果的评价标准，其定义如式(3.14)所示。去噪效果越好，号与原始动态信号越相近,RMSEV 越小。∑== niiiSSnRMSEV120()1对于本章提出的改进的小波阈值去噪方法中，参数β 和常数h会影响去噪效参数β 和常数h，本文利用 Matlab 软件中小波工具箱里的动态’bumps’信号白噪声，所形成信号的信噪比为 10db，原始动态信号与加入噪声后的信号如示。
图 3-2 加噪‘bumps’信号Fig.3-2 Noisy ‘bumps’ signal利用本章提出的改进的小波阈值去噪方法对图 3-2 所示加噪信号进行去噪处理的取值范围为 β∈[ 1,1000]，间隔为 100，常数h的取值范围为 h[0,1]∈，间隔为 0采用 db 4小波函数，分解层数为 5，采用自适应阈值选择 Stein 的无偏风险估计sure)估计阈值T 。去噪后得到 RMSEV 与β、h三者之间的关系如图 3-3 所示可以看出，在β = 300， h=0.4时，RMSEV 为最小，这时RMSEV ＝0.162。
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续流动分析-分光光度法测定水和废水中总氮[J]. 吕清. 环境监测管理与技术. 2014(01)
[2]基于小波去噪的返回散射电离图前沿提取[J]. 郭延波,杨东升,李雪. 中国电子科学研究院学报. 2014(01)
[3]基于改进小波去噪和EMD方法的轴承故障诊断[J]. 张晓楠,曾庆山,万红. 测控技术. 2014(01)
[4]采用Fisher线性判别分析进行MEG信号的分类[J]. 赵海滨,颜世玉,于清文,王宏. 东北大学学报(自然科学版). 2013(12)
[5]基于小波压缩的马铃薯全粉还原糖近红外光谱检测研究[J]. 董小玲,孙旭东. 光谱学与光谱分析. 2013(12)
[6]应用小波分析进行油菜籽红外光声光谱去噪[J]. 陆宇振,周健民,余常兵,杜昌文. 光谱实验室. 2013(05)
[7]快速测定水源水中总磷、总氮方法应用分析[J]. 杨佩丽,曹云,张前龙,鲍华. 河南预防医学杂志. 2013(04)
[8]含硝基苯类化合物废水处理技术研究进展[J]. 郭亮,焦纬洲,刘有智,刘文丽,李静,许承骋. 化工环保. 2013(04)
[9]基于属性识别模型的湖泊富营养化评价[J]. 胡吉炜,高军省. 水资源与水工程学报. 2013(04)
[10]乌梁素海湖泊冰生长过程中总氮的迁移规律[J]. 张岩,李畅游,SHEN Hung Tao,史小红,乔玲敏. 水科学进展. 2013(05)
博士论文
[1]基于数据挖掘与信息融合的瓦斯灾害预测方法研究[D]. 彭泓.中国矿业大学（北京） 2013
[2]相关向量回归元建模关键技术及其应用研究[D]. 吴冰.国防科学技术大学 2011
[3]基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D]. 陈祯.华中科技大学 2010
[4]偏最小二乘降维方法的研究与应用[D]. 曾雪强.上海大学 2009
[5]小波变换在光谱和多光谱图像的应用与研究[D]. 陈孝敬.厦门大学 2009
[6]支持向量机在湖泊富营养化评价及水质预测中的应用研究[D]. 武国正.内蒙古农业大学 2008
[7]信息融合及集成学习在水质光谱分析中的应用研究[D]. 武晓莉.浙江大学 2007
[8]近红外光谱技术在药品检测中的应用研究[D]. 白英奎.吉林大学 2005
硕士论文
[1]水质氮磷自动检测系统的研究[D]. 李清.江南大学 2011
本文编号：3102865
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