水質(zhì)五參數(shù)發(fā)展方向

地表水監(jiān)測五參數(shù)研發(fā)及發(fā)展方向的見解，五參數(shù)監(jiān)測設(shè)備包含了五參數(shù)變送器、pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、溫度傳感器，綜合學(xué)科包含了電化學(xué)、光電學(xué)、高分子材料、精密機(jī)械、嵌入式軟件等等。

物聯(lián)網(wǎng)、智慧水務(wù)、網(wǎng)格化管理、河長制、環(huán)境持續(xù)改善不斷深入推廣，河流、湖泊、城市內(nèi)河的數(shù)據(jù)前端 監(jiān)測，必不可少。物聯(lián)天下、傳感先行。監(jiān)測儀器儀表及傳感器研發(fā)方向上必須創(chuàng)新發(fā)展，數(shù)字化、智能化、高集成化、設(shè)備一體化、免維護(hù)必定是研發(fā)方向的前沿。2100433B

各參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，pH水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求HJ T96-2003、電導(dǎo)率水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求HJ T97-2003、溶解氧（DO）水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求HJ T99-2003、濁度水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求HJ T98-2003。

水質(zhì)五參數(shù)基本參數(shù)

水質(zhì)五參數(shù)性能指標(biāo)

水質(zhì)五參數(shù)1、地表水pH值的測量意義

地表水水質(zhì)中pH值的變化會影響藻類對氧氣的攝入能力及動物對食物的攝取敏感度；會影響細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn) 物質(zhì)的活性和速率，影響其正常代謝，進(jìn)而對整個(gè)食物網(wǎng)產(chǎn)生影響。

水質(zhì)五參數(shù)2、地表水電導(dǎo)率的測量意義

電導(dǎo)率測值常常被環(huán)保內(nèi)人士成為“水質(zhì)監(jiān)測排頭兵”。電導(dǎo)率主要是測水的導(dǎo)電性，可以體現(xiàn)其他相關(guān)參數(shù)---TDS（溶解性固體總量）、鹽度（SAL）、溶液中總的離子濃度。

地表水中監(jiān)測電導(dǎo)率指標(biāo)，主要目的是監(jiān)測水體中總的離子濃度。包含了各種化學(xué)物質(zhì)、重金屬、雜質(zhì)等等各種導(dǎo)電性物質(zhì)總量。

水質(zhì)五參數(shù)3、地表水溶解氧的測量意義

地表水中溶解氧除了被通常水中硫化物、亞硝酸根、亞鐵離子等還原性物質(zhì)所消耗外，也被水中微生物的呼吸作用以及水中有機(jī)物質(zhì)被好氧微生物的氧化分解所消耗。所以溶解氧是地表水監(jiān)測的重要指標(biāo)，是水體是否具備自凈能力的表示。

地表水中溶解氧近于飽和值時(shí)，藻類繁殖旺盛時(shí)，溶解氧含量下降。水體受有機(jī)物及還原性物質(zhì)污染可使溶解氧降低，對水中生物如魚類的生存有著至關(guān)重要的影響。當(dāng)溶解氧低于4mg/L時(shí)，就會引起部分魚類窒息死亡。當(dāng)溶解氧消耗速率大于氧氣向水體中溶入的速率時(shí)；溶解氧的含量低于0.5mg/L時(shí)，此時(shí)厭氧菌得以繁殖，使水體進(jìn)一步惡化。所以地表水中溶解氧值的高低能夠反映出水體受到的污染程度，特別是有機(jī)物污染的程度。

水質(zhì)五參數(shù)4、地表水濁度的測量意義

地表水中濁度值的高低，直觀反映的是水體的渾濁程度。渾濁程度主要是受水中的不溶性物質(zhì)引起，不溶性物質(zhì)包括懸浮于水中的泥沙、腐蝕質(zhì)、浮游藻類和膠體顆粒物等。降低濁度的同時(shí)也降低了水中的細(xì)菌、大腸菌、病毒、隱孢子蟲、鐵、錳等。

地表水中濁度值偏高，同時(shí)會影響水中植物的光合作用效率，進(jìn)而影響了氧氣的產(chǎn)生，導(dǎo)致腐爛生物降解過程中的催化能力下降，使水體進(jìn)一步惡化。所以地表水中濁度測量參數(shù)是反映了水體污染程度的綜合指標(biāo)。

水質(zhì)五參數(shù)5、地表水中溫度的測量意義

地表水溫度的變化，即使是相對較小的溫度變化也會對水生野生動物產(chǎn)生重大的負(fù)面影響，影響生物生長和魚蝦類動物進(jìn)食的速度，以及它們的繁殖時(shí)間和效率。全球氣候變暖也會增加有害藻華的風(fēng)險(xiǎn)，滋生了水生植物和魚類產(chǎn)生負(fù)面影響。

pH：玻璃電極法 ；

電導(dǎo)率：石墨四極式電極法

濁度：90°散射法或透射法

溶解氧：熒光電極法

溫度：鉑熱電阻感測法

水質(zhì)模型參數(shù)估值是確定水質(zhì)模型各待定參數(shù)值的方法和過程。是建立和應(yīng)用水質(zhì)模型的關(guān)鍵。其方法可分為單參數(shù)估值法和多參數(shù)估值法兩類。前者可由實(shí)測數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)公式對各參數(shù)分別估值；后者一般以水質(zhì)的實(shí)測值與模擬值兩者所構(gòu)成的誤差平方和為評價(jià)目標(biāo)，通過最優(yōu)化技術(shù)求解出最佳參數(shù)值的結(jié)合。由若干組實(shí)測數(shù)據(jù)估得的參數(shù)值，應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定誤差的檢驗(yàn)，并應(yīng)用另外若干組實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行模型預(yù)測誤差的驗(yàn)證。當(dāng)從事戰(zhàn)略性水質(zhì)規(guī)劃而又缺乏實(shí)測水質(zhì)數(shù)據(jù)時(shí)，也可直接采用類比數(shù)據(jù)確定參數(shù)值。

水質(zhì)模型單參數(shù)估值

水質(zhì)模型單參數(shù)估值是分別確定水質(zhì)模型中各待定參數(shù)值的方法和過程。單參數(shù)估值時(shí)?？梢岳盟|(zhì)模型參數(shù)變量中之間的關(guān)系，在已知其他參數(shù)值和必要的水質(zhì)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)（或室內(nèi)模擬數(shù)據(jù)）條件下，求得有關(guān)參數(shù)值；也可以利用已有的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)關(guān)系式來粗略的估算。單參數(shù)估值法比較簡便，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的支持條件靈活應(yīng)用，但由于它是對各參數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算和估值的，并未很好綜合考慮參數(shù)值之間的相互制約關(guān)系，因此對參數(shù)估值的準(zhǔn)確性有較大的影響；特別是利用一般的統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行參數(shù)估值時(shí)，有時(shí)誤差可能很大。

水質(zhì)模型多參數(shù)估值

水質(zhì)模型多參數(shù)估值是應(yīng)用多變量參數(shù)最優(yōu)估值法同時(shí)確定水質(zhì)模型各待定參數(shù)值的方法和過程。此法是從水質(zhì)模型的整體性出發(fā)，考慮了各參數(shù)變量之間的相互關(guān)系，原則上比單參數(shù)法可提高水質(zhì)模型的可靠性。但由于多變量最優(yōu)估值是一個(gè)非線性最優(yōu)解搜索問題，它不能保證搜索到的是全局最優(yōu)解，會造成相當(dāng)大的誤差，因此對常用的水質(zhì)模型多參數(shù)梯度搜索估值法，已提出了更為可靠而實(shí)用的網(wǎng)格搜索估值法來替代。

水質(zhì)模型多參數(shù)梯度估值法　水質(zhì)模型多參數(shù)梯度估值法采用梯度搜索法確定水質(zhì)模型中各待定參數(shù)值。一般以實(shí)測水質(zhì)序列與模型計(jì)算水質(zhì)序列值兩者的偏差值（通常取片差平方之和）為評價(jià)目標(biāo)J，以一階梯度法（又稱最速下降法）從某個(gè)起點(diǎn)在負(fù)梯度的方向，按一定步長搜索誤差目標(biāo)值最小時(shí)的各待定參數(shù)值，即J → Jmin (ai≤Ki≤bi){Ki} {Ki*}式中：Ki*為誤差最小值的參數(shù)值；ai和bi為參數(shù)值的上、下限。由于水質(zhì)模型多參數(shù)目標(biāo)函數(shù)的非凸性，對不同的搜索起點(diǎn)或參數(shù)初始值，將有不同的局部最優(yōu)解，因此，隨采用的給定初始參數(shù)值的不同，將有不同求解參數(shù)值，從而會引起較大的誤差。

水質(zhì)模型多參數(shù)網(wǎng)格法估值　 水質(zhì)模型多參數(shù)網(wǎng)格法估值又稱水質(zhì)模型多參數(shù)計(jì)算機(jī)掃描搜索法估值。利用網(wǎng)格法掃描搜索確定水質(zhì)模型各待定參數(shù)值。其基本原理是將各參數(shù)變量值的可行區(qū)間（可從大到?。?，劃分為一系列的小區(qū)，由計(jì)算機(jī)順序算出相應(yīng)各參數(shù)變量值結(jié)合，所對應(yīng)的誤差目標(biāo)（即實(shí)測和計(jì)算水質(zhì)序列值的偏差平房和）值，并逐一比較擇優(yōu)，從而求得該區(qū)間內(nèi)最小目標(biāo)值與其對應(yīng)的最佳待定參數(shù)值。這種估值方法可保證所得的搜索解基本是全局最優(yōu)解，避免了重大誤差，在機(jī)時(shí)利用上也是可行的。

多參數(shù)水質(zhì)測量儀分類

多參數(shù)水質(zhì)測量儀按其記錄數(shù)據(jù)的形式不同分為直讀式和自容式兩大類。直讀式水質(zhì)儀主要由水上機(jī)和水下機(jī)組成，二者通過水密傳輸電纜連接，在測量的同時(shí)直接讀取數(shù)據(jù)。自容式只有水下機(jī)，內(nèi)置電源，可獨(dú)立工作，在測量完成后一次性讀取數(shù)據(jù)。本文介紹一種集成有四個(gè)生態(tài)要素的多參數(shù)水質(zhì)儀，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)直讀和自容兩種工作方式 。

多參數(shù)水質(zhì)測量儀工作原理

將濁度、葉綠素a、溶解氧、溫度傳感器集成在一起，通過RS232通訊方式，與多參數(shù)水質(zhì)測量儀的主機(jī)相連接，其原理方框圖如圖1 所示.