水体透明度检测方法及水体透明度检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水体透明度检测方法和检测装置，所述方法是在待测水域三个不同位置分别将光源穿过水体，检测三个位置的光功率，通过公式(1)确定水体透明度L；所述检测装置包括密封舱、数据采集模块、数据分析模块、控制模块和电源。与现有技术相比，本发明专利技术的优势是：将光强接收器采集到的光强差异定义为水体的透明程度L，相对于萨式盘法，自动化程度高，避免了人工测量的误差；本发明专利技术首创地提出采用差值法测水体透明度，从原理上排除了外界的干扰和累计误差的产生；适用范围广，可在人员难测的水域使用，如水塔、荒野等区域高密度和自动采集，大幅度的降低测量成本，可同时获取大量的样本数据，可实现实时检测。

【技术实现步骤摘要】
水体透明度检测方法及水体透明度检测装置
本专利技术涉及水体透明度检测
，尤其涉及水体透明度检测方法及水体透明度检测装置。
技术介绍
水体透明度作为描述水体光学性质的水体能见程度的一个重要参数，是衡量水质优劣、评价湖泊富营养化与水污染防治的一个重要指标，也是水库、湖泊、地表水水质调查中不可缺少的项目。随着水体污染问题的日渐严重，水体透明度监测成为社会经济可持续发展必须解决的重大问题。湖泊水体的水质与国民生产和人们的生活息息相关，因此，快捷准确的湖泊水体透明度监测显得尤为重要。目前，传统湖泊水体透明度的测量方法主要有铅字法、十字法和萨氏盘法(secchidisk)。铅字法、十字法采用透明度计或带刻度的玻璃筒对取样水进行目视测量，由于受透明度计或玻璃筒长度的限制，对于透明度超过筒长的水样，不能测量出具体的透明度值，因此此两种测量方法已不常用。现在水体透明度的常规监测方法是基于萨氏盘的人工测量方法。萨氏盘是直径为20cm的白铁片盘，盘的一面用十字从中心平均分为四个部分，颜色黑白相间，正中心开小孔，穿一铅丝，下面加一铅锤。将其沉入水中，以刚好看不到它时的水深(cm)表示透明度。但上述方法均为面向现场的测量方法，容易受时间、天气、光线强度、湖面反射光、水体周围环境光线的散射等测试环境影响；另外，萨式盘法工作量大、区域限制性、不能反应空间变化、误差大(测试人员的视力等在客观上对此方法下的水体透明度的测定也有较大影响)。针对上述问题，中国专利技术专利CN103398986B公开了一种用于多种水流条件的水体透明度测量方法，在水面上方设置一参考水平面，以参考水平面为基准面，用测量绳悬挂透明度盘下放入水内至看不到透明度盘，沿测量绳方向得出透明度盘至基准面直线距离L和透明度盘至水面直线距离D，测量基准面与水面的距离H，得出实际透明度T＝H*D/(L-D)。透明度盘进入水体后会因为水流等原因产生漂移，造成目测值与测量绳的入水长度产生差异，影响测量精度，因此通过测量距离L、距离D和距离H，再根据相似多边形的特性，得出水体的实际透明度，本方法即使在水流湍急等多种水流条件下也能保持较高的测量精度，其测量过程简单方便，有较广的适用范围。中国专利技术专利申请CN105004699A公开了一种用于测量水体透明度的测量仪器，包括：圆盘，所述圆盘中心设有第一水压传感器；连接于所述第一水压传感器的导线；连接在所述电线且与所述第一水压传感器的存在距离的第二水压传感器；用于感应电线倾斜角度的重力倾斜传感器；计算器，与所述重力倾斜传感器、第一水压传感器和第二水压传感器分别可通信地相连接。如此设置，该专利技术提供的用于测量水体透明度的测量仪器，采用该测量仪器进行水体透明度的测量，具有较高的准确度；虽已在一定程度上避免了测量误差，但上述专利还是人工测量的方式，仍未解决人工参与测量时因人而异的主观误差问题。对此，一些学者提出一种激光测量方法，避免了上述问题[夏光辉，余义德.一种海水透明度测量新方法的研究与实现[J].计算机工程，2011，37(16)：263-266]。但其设计方案为针对面向现场的测量方式，不能达到远程监测的目的。杜承虎，李云飞等[杜承虎，李云飞等.水体透明度远程监测系统的研究与应用[J].海洋环境科学，2009，28(3)：316-320]利用光度学原理设计了由激光模组、光电池等组成的透明度传感器，提出并实现基于通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService，GPRS)的远程水质监测系统的设计方案，在一些学者对太湖水域的光学衰减与透明度关系研究的基础上，根据太湖水域透明度计算公式，实现对太湖水域进行远程测量。该测量方法和远程监测系统虽然不受时间、天气、测试人员等客观因素影响，具有实时性好、稳定可靠的特点，在远程水体透明度测量方面具有较大的应用价值，但由于光源与可见光波长不同的原因，受光衰减影响，测得的水体透明度存在一定误差，且无法排除干扰因素，特别是在实测条件下，采集会形成误差累计，无法正常测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种水体透明度检测方法，可避免测量结果受光衰减影响，通用性强，适用于各种水域。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：水体透明度检测方法，是在待测水域三个不同位置分别将光源穿过水体，检测三个位置的光功率，通过公式(1)确定水体透明度L；l1为当光源和接收器位于位置a时的距离与光源和接收器位于位置b时的距离之差，l2为当光源和接收器位于位置a时的距离与光源和接收器位于位置c时的距离之差，P1为当光源和接收器位于位置a时接收的光功率，P2为当光源和接收器位于位置b时接收的光功率，P3为当光源和接收器位于位置c时接收的光功率。优选地，作为一种优选方案，所述水体透明度检测方法包括如下步骤：步骤a)在待测水域中位置a、位置b和位置c处分别接收光源穿过水体后的光功率P；步骤b)将接收的光功率转换为数字信号；步骤c)通过公式(1)计算待测水域水体透明度L。本专利技术的另一目的是提供一种水体透明度检测装置，包括：密封舱、数据采集模块、数据分析模块、控制模块以及电源；其中，密封舱设有至少一对通光窗口，所述数据采集模块、数据分析模块、控制模块以及电源设于密封舱内；数据采集模块包括光源、光强接收器和A/D转换器，光强接收器透过通光窗口接收光源发出的光信号，并将接收的光信号发送至A/D转换器，A/D转换器将接收的光信号转换为数字信号后发送至数据分析模块；数据分析模块包括安装在密封舱内的接收器和处理器，用于将接收的数字信号采集后计算；控制模块，用于控制数据采集模块、数据分析模块和电源。优选地，控制模块选用单片机或现有技术中任一微型计算机系统，在此不做赘述。优选地，作为一种优选方案，密封舱顶部有一呈四周高中间低的内凹部，所述内凹部的一侧与顶部之间设有台阶，内凹部的另一侧与顶部之间设有垂直于台阶台面的平面，平面与台阶相对布置，通光窗口设于密封舱台阶及其平面对应位置。更优选地，每个台阶都设有通光窗口。更优选地，当通光窗口为两对及以上时，密封舱内两端还分别设有升降组件，光源和光强接收器分别在不同升降组件上同时做升降运动。更优选地，每对通光窗口的窗口间间距不同。更优选地，每对通光窗口的窗口间间距成比例设置。进一步，升降组件的顶部设有卷扬机构，光源或光强接收器通过卷扬机构在密封舱内升降。进一步，升降组件包括滑杆、升降固定件和步进电机，滑杆一端固定于密封舱底部，光源或光强接收器连接于升降固定件上，步进电机控制升降固定件沿滑杆上下滑动。优选地，如需进行远程数据监控，数据分析模块还包括一发送器，用于将计算的水环境数据发送至远程服务器，达到实时监控的目的。优选地，为了避免窗口污渍对传感器所采集数据的影响，水体透明度检测装置还可包括清洗系统。更优选地，清洗系统包括依次连接的清洗电机、转轴和转刷，单片机控制清洗电机运转，带动转轴转动，从而使转刷对通光窗口进行清洁。优选地，水体透明度检测装置还包括GPS模块，用于远程定位水体透明度检测装置。优选地，水体透明度检测装置包括套设于密封舱外的护套。与现有技术相比，本专利技术的优势是：1.将光强接收器采集到的光强差异定义为水体的透明程度L，相对于萨式盘法，自动化程度高，避免了人工测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水体透明度检测方法，其特征在于：在待测水域三个不同位置分别将光源穿过水体，检测三个位置的光功率，通过公式(1)确定水体透明度L；

【技术特征摘要】
2017.02.17 CN 20171008923181.水体透明度检测方法，其特征在于：在待测水域三个不同位置分别将光源穿过水体，检测三个位置的光功率，通过公式(1)确定水体透明度L；l1为当光源和接收器位于位置a时的距离与光源和接收器位于位置b时的距离之差，l2为当光源和接收器位于位置a时的距离与光源和接收器位于位置c时的距离之差，P1为当光源和接收器位于位置a时接收的光功率，P2为当光源和接收器位于位置b时接收的光功率，P3为当光源和接收器位于位置c时接收的光功率。2.根据权利要求1所述的水体透明度检测方法，其特征在于，所述水体透明度检测方法包括如下步骤：步骤a)在待测水域中位置a、位置b和位置c处分别测光源穿过水体后的光功率P；步骤b)通过公式(1)计算待测水域水体透明度L。3.水体透明度检测装置，其特征在于，包括：密封舱、数据采集模块、数据分析模块、控制模块以及电源；其中，密封舱设有至少一对通光窗口，所述数据采集模块、数据分析模块、控制模块以及电源设于密封舱内；数据采集模块包括光源、光强接收器和A/D转换器，光强接收器透过通光窗口接收光源发出的光信号，并将接收的光信号发送至A/D转换器，A/D转换器将接收的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐玲，黄紫薇，陈益平，周立波，刘合安，
申请(专利权)人：湖南城市学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43