【摘要】：隨著我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)、農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高,由此產(chǎn)生了大量工業(yè)廢水、化肥農(nóng)藥以及生活污水未經(jīng)處理等隨意排放,致使水環(huán)境污染事件頻發(fā),嚴(yán)重威脅了我國(guó)地表水環(huán)境的質(zhì)量。為此,在我國(guó)剛邁入“十三五”建設(shè)與發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,國(guó)家“十三五”環(huán)境監(jiān)測(cè)事業(yè)發(fā)展規(guī)劃指出:“將完善環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),本著‘適度超前’的原則,構(gòu)建先進(jìn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警體系,切實(shí)提高環(huán)境監(jiān)測(cè)能力,改變我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)能力落后的狀況�！备鶕�(jù)我國(guó)環(huán)境保護(hù)部公布的《“十三五”環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理工作方案》,到2020年,我國(guó)要全面建成環(huán)境空氣、地表水和土壤等環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制體系。其中,針對(duì)水污染治理,在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置和檢測(cè)監(jiān)測(cè)上,完善技術(shù)體系,健全環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范體系,構(gòu)建質(zhì)量控制體系,創(chuàng)新質(zhì)控技術(shù)手段,完善自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程質(zhì)控系統(tǒng),所有這些,均依賴于全面有效的地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。誠(chéng)然,目前我國(guó)地表水環(huán)境或水體流域監(jiān)測(cè)站布設(shè)相對(duì)稀疏,存在大量監(jiān)測(cè)盲區(qū)。即便在水體流域中建立的監(jiān)測(cè)站,尚僅能代表站點(diǎn)附近區(qū)域的水質(zhì)狀況,不僅檢測(cè)監(jiān)測(cè)速度慢,信息存在一定的滯后,難以全天候、寬流域、實(shí)時(shí)追蹤刻畫或反映流域甚或重點(diǎn)地區(qū)的水質(zhì)狀態(tài)信息,無(wú)法對(duì)突發(fā)的水體流域內(nèi)水質(zhì)污染災(zāi)害事件做出快速監(jiān)測(cè)預(yù)警。因此,通過(guò)構(gòu)建廣域覆蓋的水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)時(shí)獲取水體流域內(nèi)的水質(zhì)監(jiān)(檢)測(cè)參數(shù),及時(shí)或動(dòng)態(tài)通報(bào)水環(huán)境質(zhì)量狀況,全天候追蹤水質(zhì)是否異常等信息,不僅關(guān)系著我國(guó)國(guó)民健康、生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展,而且也是實(shí)現(xiàn)地表水環(huán)境污染監(jiān)控的一種有效途徑。有鑒于此,本文在四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“多功能水質(zhì)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)品研制”(項(xiàng)目編號(hào):2012SZ0111)、重慶市教委科技創(chuàng)新項(xiàng)目“基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的光譜水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”(項(xiàng)目編號(hào):CYS14039)以及四川碧朗科技有限公司科研項(xiàng)目“光譜法多參數(shù)水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀研制”(合同編號(hào):1042012920140453)聯(lián)合資助下,開(kāi)展了面向地表水環(huán)境的基于分布式紫外-可見(jiàn)光譜法水質(zhì)在線檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)理論分析、技術(shù)方法論證和儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)等研究工作,研究了分布式水環(huán)境水質(zhì)光譜采集、光譜降噪、光譜濁度干擾補(bǔ)償、光譜壓縮、遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸?shù)热舾申P(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,初步構(gòu)建了地表水紫外-可見(jiàn)光譜法水質(zhì)實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)的理論、儀器及方法技術(shù)。本論文的研究工作內(nèi)容,主要是:1)深入、系統(tǒng)調(diào)研了國(guó)內(nèi)外水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)理論、儀器及方法技術(shù)的發(fā)展歷程;分析了國(guó)內(nèi)外水質(zhì)監(jiān)測(cè)的主要方法,特別是,明晰了紫外-可見(jiàn)光譜法水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì);闡述了我國(guó)目前地表水環(huán)境狀況、面臨的挑戰(zhàn)以及國(guó)家對(duì)于水環(huán)境管理的防控計(jì)(規(guī))劃;指出了分布式水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)有的研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題或不足。在此基礎(chǔ)上,確立了水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究思路,提出了一種紫外-可見(jiàn)光譜水質(zhì)檢測(cè)法融合分布式在線測(cè)量技術(shù)的分布式水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理與技術(shù)方法。2)研究分析了紫外-可見(jiàn)光譜法分布式水質(zhì)檢測(cè)的原理及方法,構(gòu)建了分布式紫外-可見(jiàn)光譜法水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)的儀器系統(tǒng)和應(yīng)用軟件�；诖�,針對(duì)分布式紫外-可見(jiàn)光譜法水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸可靠性、數(shù)據(jù)管理便捷性與軟硬件可擴(kuò)展性等特點(diǎn)或基本要求,研究與開(kāi)發(fā)了光譜法水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面以及檢測(cè)節(jié)點(diǎn)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),這為后續(xù)的水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之應(yīng)用研究提供了理論及技術(shù)方法基礎(chǔ)。3)研究了光譜法水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)光譜采集和數(shù)據(jù)傳輸中可靠性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。鑒于水質(zhì)光譜測(cè)量中的光能量損耗,研究與設(shè)計(jì)了光譜采集的光學(xué)系統(tǒng),優(yōu)化了光譜探頭結(jié)構(gòu);面對(duì)工業(yè)級(jí)(低成本)光譜儀水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)存在光子效率低、背景噪聲強(qiáng)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),研究了一種水質(zhì)檢測(cè)雙光程光譜融合算法,此可同時(shí)采集長(zhǎng)、短兩種光程光譜,借助于噪聲方差估計(jì)、雙光程增益匹配的技術(shù)方法,輔之于按噪聲方差分布進(jìn)行分段加權(quán)方式得到水質(zhì)檢測(cè)融合光譜,以此提高光譜信/噪比,確保了光譜法水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)光譜采集和數(shù)據(jù)傳輸中的可靠性和穩(wěn)定性。4)研究了光譜法水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)時(shí)殘余的非線性光譜噪聲和光譜無(wú)線傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)丟包的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。采用等間隔采樣,構(gòu)建了由時(shí)間軸和光譜軸組成二維光譜矩陣,借以基于動(dòng)態(tài)窗格和二維小波變換的光譜去噪算法,不僅濾除了殘余的非線性光譜噪聲,而且還保留了原始光譜細(xì)節(jié)信息。通過(guò)引入基于壓縮感知的光譜壓縮算法,縮減了光譜數(shù)據(jù)量,不僅優(yōu)化了數(shù)據(jù)丟包條件下的壓縮數(shù)據(jù)重建質(zhì)量,而且還提高了光譜數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸效率。5)研究了水質(zhì)解算過(guò)程中存在的濁度干擾和水質(zhì)cod解算時(shí)現(xiàn)有模型性能偏弱的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。為了確保水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)時(shí)水質(zhì)參數(shù)解算質(zhì)量,特別是水體環(huán)境有機(jī)物含量的解算精度,研究了一種基于mie散射理論的紫外-可見(jiàn)光譜濁度補(bǔ)償算法,通過(guò)建立懸浮顆粒物粒徑分布函數(shù),反演其在有機(jī)污染物特征光譜段的消光光譜,最終與原始光譜進(jìn)行差分,實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)光譜的濁度補(bǔ)償,解決了光譜法水質(zhì)檢測(cè)時(shí)易受泥沙等懸浮顆粒物干擾的問(wèn)題。本論文的上述有關(guān)研究成果,不僅在項(xiàng)目研制的儀器樣機(jī)(已通過(guò)了四川省科技廳組織專家的成果鑒定)移交四川碧朗科技有限公司的工程實(shí)踐中得到了實(shí)際應(yīng)用,而且還將光譜學(xué)、光電技術(shù)、環(huán)境科學(xué)、化學(xué)計(jì)量方法、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和壓縮傳感信號(hào)分析與處理技術(shù)等學(xué)科專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合,率先在國(guó)內(nèi)研究并構(gòu)建了面向地表水環(huán)境的分布式紫外-可見(jiàn)光譜水質(zhì)在線檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),這對(duì)于進(jìn)一步建立地表水環(huán)境廣域覆蓋、在線、實(shí)時(shí)分布式紫外-可見(jiàn)光譜法水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),亟待完善我國(guó)水環(huán)境安全的水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)體系,走上符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的水污染防治新道路,具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X84

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 本刊編輯部;;《2015年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》公布[J];中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè);2016年06期

2 董戰(zhàn)峰;周全;吳瓊;;環(huán)保產(chǎn)業(yè):“十三五”國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的支柱產(chǎn)業(yè)[J];中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè);2016年01期

3 Vo Quang Sang;馮鵬;米德伶;湯斌;魏彪;;利用T矩陣模型計(jì)算水體中非球形懸浮顆粒物光散射特性[J];光譜學(xué)與光譜分析;2015年10期

4 朱敬萍;胡紅美;張小軍;顧蓓喬;陳瑜;金雷;;流動(dòng)注射法同時(shí)測(cè)定海水中氨氮和磷酸鹽[J];理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè));2015年06期

5 劉禮濤;郭麗;;中國(guó)農(nóng)村水污染問(wèn)題及其處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年09期

6 王世軍;;水污染現(xiàn)狀及其治理措施[J];資源節(jié)約與環(huán)保;2015年02期

7 湯斌;趙敬曉;魏彪;羅繼陽(yáng);Vo Quang Sang;馮鵬;米德伶;;一種紫外-可見(jiàn)光譜檢測(cè)水質(zhì)COD預(yù)測(cè)模型優(yōu)化方法[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2015年02期

8 張風(fēng)彩;焦二虎;;淺析水質(zhì)監(jiān)測(cè)新技術(shù)的應(yīng)用[J];治淮;2015年01期

9 蔣善超;王靜;隋青美;林藍(lán)波;曹玉強(qiáng);王正方;;基于壓縮感知算法的光柵光譜重構(gòu)及其應(yīng)用特性研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2014年08期

10 張靜;韋玉春;王國(guó)祥;程春梅;夏曉瑞;;太湖水體中藻藍(lán)蛋白的紫外-可見(jiàn)吸收光譜特征分析[J];光譜學(xué)與光譜分析;2014年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 魏康林;基于微型光譜儀的多參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)儀關(guān)鍵技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 麻海鵬;基于單/混菌的電化學(xué)微生物傳感器對(duì)水體毒性檢測(cè)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 趙敬曉;紫外—可見(jiàn)光譜法水質(zhì)COD檢測(cè)技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2015年

3 余小柳;面向紫外光譜水質(zhì)分析系統(tǒng)的雙光程差分結(jié)構(gòu)探頭設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];重慶大學(xué);2014年

4 王英凱;氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定地下水樣品中的37種有機(jī)污染物[D];吉林大學(xué);2013年

5 李會(huì)杰;腐殖酸和富里酸的提取與表征研究[D];華中科技大學(xué);2012年

6 黃玉立;基于CC2591的無(wú)線通信前端設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2011年

7 穆秀圣;UV全光譜法在線水質(zhì)測(cè)量?jī)x的技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2009年

8 尹揚(yáng)嵐;新型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)光源光學(xué)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];廈門大學(xué);2008年

9 樓鴻強(qiáng);基于嵌入式技術(shù)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[D];浙江大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：2306413