非接触式高光谱水质监测技术

技术来源

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技术简介

       水体中物质组成和浓度差异影响着水体光谱吸收 、散射及离水辐射信号和水面遥感反射比， 不同水质参数和不同浓度的水体具备不同的光谱特征 。该技术通过高分辨光谱成像技术制成的两  个探测器 ，接收太阳辐射光谱及水体反射的太阳光谱 ， 由此获得水面光谱遥感反射率 。 收集光谱  时同步开展实验室人工检测（化学法）。使用 BP神经网络／随机森林／高斯模型等 AI 智能算法对  大量标注数据（遥感反射率数据集与人工检测数据集） 进行学习训练 ，形成适用于该水域的高光  谱水质反演算法 。将算法植入设备 ，通过获取的反射率反演出相应区域水质参数浓度值 ， 实现实  时水质监测 。支持算法自主训练 、优化迭代 ， 以不断提高监测精度及适应不同水域监测需求 。解  决了野外水质监测站建设及运维成本高 、监测指标有限问题 。

技术指标

     （1） 支持 400~1000nm光谱波段 ；光谱分辨率 1nm 。

（2） 监测指标包括： 叶绿素： 1~500μg／L； 浊度 TUR： 1. 2~500NTU； 透明度： 0. 1~10m； 悬浮物浓度： 0. 1~500mg／L；CODMn  ：0. 5~20mg／L； 总氮： 0. 2~10mg／L； 总磷： 0. 04~1mg／L； 氨氮： 0. 1~8mg／L；精度是半量程的 10% （可通过迭代优化反演算法不断提高精度）。

     （3） 具有 600个光谱通道 ，可识别细微变化的水质指纹特征 。

     （4） 内置 2TBGPU 算力 ，可实时原位处理大量光谱数据 。

（5） 具备秒级高频高效多指标监测能力 ， 适用范围广 、数据连续 、趋势可靠； 集成能力强， 具备现场视频图像传输 、水位监测等功能 。

     （6） 支持 4G／5G等多种通信方式 。

应用范围及前景

       适用于各类河道 、湖泊 、水库 、池塘 、海洋等水域关键水质参数的高频高效实时反演监测 。

基于该技术正在研发面阵式和浸入式设备 ，可实现大面积水域及底层水体实时水质监测 ，便 于全面了解河湖健康状况 。基于光谱分析的原理 ， 使用升级算法后的产品应用领域将会不断增 加 ，例如植物的病虫害监测 、海面浒苔的爆发预警等 。

由该技术制成的水质监测仪属国产原创技术产品 ， 高频高效多指标监测能力及低运行成本的 优势具有良好的推广前景 。 随着反演算法的不断优化 ，监测精度不断提高 ，产品的适用性 、普及 率也将进一步提升 ，推广应用前景良好 。

持有单位： 杭州海康威视数字技术股份有限公司 、 太湖流域水文水资源监测中心（太湖流域水环境监测中 心）

单位地址： 浙江省杭州市滨江区阡陌路 555号 联  系  人： 钦照明

联系方式： 18867120279、057188075998