基于PLS的水質多參數監測儀的研究與實現.pdf

1、目前，我國水質自動在線監測儀的設計原理大部分是基于國家的標準方法，即將傳統化學法的分析過程在線化。分析NO3—、COD、TOC的含量通常方法是加入化學試劑使其反應再測量生成物來間接計算濃度，或者加熱、燃燒等辦法來測生成的CO2的含量來間接測量COD或是TOC的濃度。這些方法不僅浪費化學試劑、浪費能源、費時等，還會給水質帶來二次污染等。并且測量參數種類比較單一，如果要測量多個參數，就必需購買多臺監測儀才能滿足要求。這不僅使購置成本、維護成

2、本提高，而且測量程序多、重復性操作等帶來諸多不便。因此，研發簡便、快速、可靠、無二次污染，并且可同時測量多個參數的水質自動在線監測儀具有十分重要的意義。 現有研究表明，廢水中決定NO3—、COD、TOC、ABS254值大小的污染物在紫外光譜區有較強的吸收。在一定的條件下，這些污染物的吸光度與NO3—、COD、TOC、ABS254有很好的相關性，利用這種相關性，可以用紫外吸光度來直接測定NO3—、COD、TOC、ABS254。無

3、須化學試劑、測定快速、操作簡便。 本文從有機物的紫外吸收光譜入手，選擇某些有一定代表性的實驗化學試劑，探索紫外吸光度與這些試劑濃度的關系，采用偏最小二乘法回歸模型，建立紫外吸收光譜直接測定廢水NO3—、COD、TOC的方法，并利用此模型對模擬廢水水樣進行預測。 本文利用SIMCA—P（11．5 Demo）偏最小二乘法通用平臺完成建模和預測。采用30個樣本建立偏最小二乘回歸模型，預測自配模擬廢水效果，當提取主成分個數在

4、10個以上時，所有參數的相對誤差均<2．1000％；當提取主成分個數為21時五個參數的平均相對誤差均<0．0050％。 本文設計了研制水質多參數監測儀所需的硬件，給出了整個硬件平臺的原理圖并介紹硬件抗干擾措施等；軟件上，主要在Matlab平臺上實現了偏最小二乘法的主要運算功能，同時給出PLS的軟件實現流程圖并做了詳細介紹。 本文結果為深入研究偏最小二乘紫外吸收光譜法直接測定多參數提供了頗有價值的參考，并為進一步完善此