一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及光电检测的光谱技术拓展和激光原理以及嵌入式电子电路设计与机器学习技术领域，尤其涉及一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统。背景技术：2.水质监测近些年已成为人们讨论的热门话题。然而，近些年来环境被严重破坏，许多地方的水源被污染，因此，对于生活范围内的水质监测工作尤为重要。目前，市面上的所有小型便携检测器都以tds作为参考量，无法检测水中具体污染方向并且存在需要人为操作，浪费人力资源的问题。3.目前国内的水质监测主要有化学分析法，存在着分析时间长的缺陷。并且这种方法只在大型水质监测站存在，通常价格非常高。相对于正常生活中的水质监测器，其功能过于局限。技术实现要素：4.本发明公开一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统，旨在解决浪费人力资源、功能过于局限的技术问题。5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：6.一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统，包括宽光谱水质检测分析仪与嵌入式电子水质分析集成箱，所述宽光谱水质检测分析仪包括有分析仪壳体，所述分析仪壳体的内壁设置有可调节固体激光器、双向凹槽、光谱处理分析器和光谱仪，所述双向凹槽内壁卡接有玻璃管，所述可调节固体激光器是用于输出激光对玻璃管内的液体进行探测，所述可调节固体激光器的外壁设置有激光器开关，所述光谱仪的外壁设置有光谱仪可调节旋钮，所述玻璃管是用于装载待测未知液体，所述可调节固体激光器包括有激光探头，所述光谱处理分析器与光谱仪相连，所述光谱处理分析器的外壁设置有开关，所述光谱仪包括有光探头，所述分析仪壳体的一侧内壁设置有光路调节器、可充电电池和激光调节器，所述光路调节器的外壁设置有调节旋钮，所述激光调节器的外壁设置有第二调节旋钮，所述光路调节器包括有透镜，所述透镜位于玻璃管和可调节固体激光器之间，所述激光调节器与可调节固体激光器相连，所述激光调节器是用于调节固体激光器的相关参数，所述玻璃管的一侧内壁连接有第二导管，所述第二导管穿过分析仪壳体，所述第二导管的一侧设置有硅胶导管盖，所述分析仪壳体的外壁设置有显示屏、第二显示屏、第三显示屏和第四显示屏。7.通过设置有宽光谱水质检测分析仪，目前国内的水质监测主要由化学分析法，存在着分析时间长的缺陷，并且这种方法只在大型水质监测站存在，通常价格非常高，相对于正常生活中的水质监测器，其功能过于局限，而我们的发明可以将二者优势结合互补，扬长避短，通过光路调节器对透镜角度与装载待测未知液体的玻璃管的位置进行调节，通过激光调节器对可调节固体激光器的输出波长进行调节，可适应不同污染等级水质的透射宽光谱的响应差异性，通过对比光谱处理分析器中的指纹光谱数据库可以迅速判别水质污染程度与所含污染物种类，高度集成化，无需人为操作，具有非接触测量同时测量周期短，响应快，准确率高的优点。8.在一个优选的方案中，所述玻璃管的管体与可调节固体激光器的激光探头呈同一水平线，所述光谱仪的光探头与玻璃管的管体呈同一水平线，所述光谱仪的光探头与可调节固体激光器的激光探头呈对向，所述显示屏是用于显示待测未知液体的多维成分图，所述第二显示屏是用于显示光谱数据，所述第三显示屏是用于观测光路调节器的调整数据，所述第四显示屏是用于观测激光调节器的调整数据，所述光谱处理分析器的内部包含常见水质污染物光谱的指纹数据库，所述可调节固体激光器的激光波长范围在190nm到3500nm。9.通过设置有光谱处理分析器，其中光谱处理分析器包含常见水质污染物光谱的指纹数据库，通过光谱仪识别所测量的液体的所有检测光谱，并进行保存，使宽光谱水质检测分析仪的分析结果可通过查找指纹数据库中的数据快速呈现，且可保持稳定更新，利于提高测量周期和响应速度。10.在一个优选的方案中，所述分析仪壳体的外壁活动连接有透明玻璃门，所述透明玻璃门的外壁设置有门把手，所述分析仪壳体的外壁设置有usb 2.0接口、第二usb 2.0接口、第三usb 2.0接口和第四usb 2.0接口，所述usb 2.0接口用于连接外界充电线，所述第二usb2.0接口用于与嵌入式电子水质分析集成箱建立连接，所述第三usb2.0接口为可充电电池供电，所述第四usb 2.0接口用于为可调节固体激光器供电，所述分析仪壳体的一侧内壁连接有保温层，所述玻璃管位于保温层中，所述保温层的顶端内壁连接有导管，所述导管穿过分析仪壳体。11.通过设置有保温层，其中保温层主要用于确保在测量过程中待测未知液体的温度与实际外界所处环境相同，进一步确保测量结果的准确性。12.在一个优选的方案中，所述嵌入式电子水质分析集成箱包括集成箱体，所述集成箱体的内壁设置有数据接收器、数据分析器、电池、警报灯系统和蜂鸣报警器，所述数据接收器的一侧外壁设置有第五usb 2.0接口，所述警报灯系统的外壁设置有第三调节旋钮、第五显示屏和警报灯，所述集成箱体的一侧外壁活动连接有第二透明玻璃门，所述第二透明玻璃门的外壁设置有第二门把手，所述数据接收器中包含有存储器，是用于对水质光谱数据进行分析处理，所述数据分析器是用于对水质光谱数据进行分析处理，所述第三调节旋钮是用于调节污染源与预设临界值，所述第五显示屏是用于观测警报灯系统的调节参数，所述第五usb2.0接口是用于与宽光谱水质检测分析仪建立连接。13.通过设置有嵌入式电子水质分析集成箱，对于水流缓和的区域还可以通过数据接收器接收数据信息，并通过数据分析器结合神经网络算法，作为预测未来污染物变化的一种手段，当预测未来的某种污染物数值超过所设定的临界值，可以利用警报灯系统和蜂鸣报警器实时报警，对工作人员进行提醒。14.由上可知，一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统，包括宽光谱水质检测分析仪与嵌入式电子水质分析集成箱，所述宽光谱水质检测分析仪包括有分析仪壳体，所述分析仪壳体的内壁设置有可调节固体激光器、双向凹槽、光谱处理分析器和光谱仪，所述双向凹槽内壁卡接有玻璃管，所述可调节固体激光器是用于输出激光对玻璃管内的液体进行探测，所述可调节固体激光器的外壁设置有激光器开关，所述光谱仪的外壁设置有光谱仪可调节旋钮，所述玻璃管是用于装载待测未知液体，所述可调节固体激光器包括有激光探头，所述光谱处理分析器与光谱仪相连，所述光谱处理分析器的外壁设置有开关，所述光谱仪包括有光探头，所述分析仪壳体的一侧内壁设置有光路调节器、可充电电池和激光调节器，所述光路调节器的外壁设置有调节旋钮，所述激光调节器的外壁设置有第二调节旋钮，所述光路调节器包括有透镜，所述透镜位于玻璃管和可调节固体激光器之间，所述激光调节器与可调节固体激光器相连，所述激光调节器是用于调节固体激光器的相关参数，所述玻璃管的一侧内壁连接有第二导管，所述第二导管穿过分析仪壳体，所述第二导管的一侧设置有硅胶导管盖，所述分析仪壳体的外壁设置有显示屏、第二显示屏、第三显示屏和第四显示屏。本发明提供的基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统具有无需人为操作，非接触测量同时测量周期短，响应快，准确率高的技术效果。附图说明15.图1为本发明提出的一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统的整体结构示意图。16.图2为本发明提出的一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统的宽光谱水质检测分析仪结构示意图。17.图3为本发明提出的一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统的嵌入式电子水质分析集成箱的结构示意图。18.图4为本发明提出的一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统的宽光谱水质检测分析仪的使用流程图。19.图5为本发明提出的一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统的嵌入式电子水质分析集成箱的使用流程图。20.图中：1、宽光谱水质检测分析仪；2、嵌入式电子水质分析集成箱；3、透明玻璃门；4、门把手；5、usb 2.0接口；6、玻璃管；7、开关；8、第二usb 2.0接口；9、光谱处理分析器；10、显示屏；11、双向凹槽；12、第二显示屏；13、光谱仪可调节旋钮；14、光谱仪；15、保温层；16、导管；17、硅胶导管盖；18、第二导管；19、调节旋钮；20、第三显示屏；21、光路调节器；22、可充电电池；23、第三usb 2.0接口；24、激光调节器；25、第四显示屏；26、第二调节旋钮；27、第四usb 2.0接口；28、可调节固体激光器；29、激光器开关；30、数据分析器；31、警报灯系统；32、第三调节旋钮；33、第五显示屏；34、警报灯；35、蜂鸣报警器；36、第二门把手；37、第二透明玻璃门；38、电池；39、第五usb 2.0接口；40、数据接收器。具体实施方式21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。22.本发明公开的一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统主要应用于水质监测的场景。23.参照图1、图2和图4，一种基于宽光谱与嵌入式电子电路设计的水质智能监测系统，包括宽光谱水质检测分析仪1与嵌入式电子水质分析集成箱2，宽光谱水质检测分析仪1包括有分析仪壳体，分析仪壳体的内壁设置有可调节固体激光器28、双向凹槽11、光谱处理分析器9和光谱仪14，双向凹槽11内壁卡接有玻璃管6，可调节固体激光器28是用于输出激光对玻璃管6内的液体进行探测，可调节固体激光器28的外壁设置有激光器开关29，光谱仪14的外壁设置有光谱仪可调节旋钮13，玻璃管6是用于装载待测未知液体，可调节固体激光器28包括有激光探头，光谱处理分析器9与光谱仪14相连，光谱处理分析器9的外壁设置有开关7，光谱仪14包括有光探头，分析仪壳体的一侧内壁设置有光路调节器21、可充电电池22和激光调节器24，光路调节器21的外壁设置有调节旋钮19，激光调节器24的外壁设置有第二调节旋钮26，光路调节器21包括有透镜，透镜位于玻璃管6和可调节固体激光器28之间，激光调节器24与可调节固体激光器28相连，激光调节器24是用于调节固体激光器28的相关参数，玻璃管6的一侧内壁连接有第二导管18，第二导管18穿过分析仪壳体，第二导管18的一侧设置有硅胶导管盖17，分析仪壳体的外壁设置有显示屏10、第二显示屏12、第三显示屏20和第四显示屏25，通过光路调节器21对透镜角度与装载待测未知液体的玻璃管6的位置进行调节，通过激光调节器24对可调节固体激光器28的输出波长进行调节，可适应不同污染等级水质的透射宽光谱的响应差异性，通过对比光谱处理分析器9中的指纹光谱数据库可以迅速判别水质污染程度与所含污染物种类，高度集成化，无需人为操作，具有非接触测量同时测量周期短，响应快，准确率高的优点。24.参照图2，在一个优选的实施方式中，玻璃管6的管体与可调节固体激光器28的激光探头呈同一水平线，光谱仪14的光探头与玻璃管6的管体呈同一水平线，光谱仪14的光探头与可调节固体激光器28的激光探头呈对向。25.参照图2，在一个优选的实施方式中，显示屏10是用于显示待测未知液体的多维成分图，第二显示屏12是用于显示光谱数据，第三显示屏20是用于观测光路调节器21的调整数据，第四显示屏25是用于观测激光调节器24的调整数据。26.参照图2，在一个优选的实施方式中，光谱处理分析器9的内部包含常见水质污染物光谱的指纹数据库，可调节固体激光器28的激光波长范围在190nm到3500nm。27.参照图2，在一个优选的实施方式中，分析仪壳体的外壁活动连接有透明玻璃门3，透明玻璃门3的外壁设置有门把手4，分析仪壳体的外壁设置有usb 2.0接口5、第二usb 2.0接口8、第三usb 2.0接口23和第四usb 2.0接口27，usb 2.0接口5用于连接外界充电线，第二usb 2.0接口8用于与嵌入式电子水质分析集成箱2建立连接，第三usb 2.0接口23为可充电电池22供电，第四usb 2.0接口27用于为可调节固体激光器28供电。28.参照图2，在一个优选的实施方式中，分析仪壳体的一侧内壁连接有保温层15，玻璃管6位于保温层15中，保温层15的顶端内壁连接有导管16，导管16穿过分析仪壳体。29.参照图3，在一个优选的实施方式中，嵌入式电子水质分析集成箱2包括集成箱体，集成箱体的内壁设置有数据接收器40、数据分析器30、电池38、警报灯系统31和蜂鸣报警器35，数据接收器40的一侧外壁设置有第五usb 2.0接口39，警报灯系统31的外壁设置有第三调节旋钮32、第五显示屏33和警报灯34。30.参照图3和图5，在一个优选的实施方式中，集成箱体的一侧外壁活动连接有第二透明玻璃门37，第二透明玻璃门37的外壁设置有第二门把手36，数据接收器40中包含有存储器，是用于对水质光谱数据进行分析处理，数据分析器30是用于对水质光谱数据进行分析处理，第三调节旋钮32是用于调节污染源与预设临界值，第五显示屏33是用于观测警报灯系统的调节参数，第五usb 2.0接口39是用于与宽光谱水质检测分析仪1建立连接，对于水流缓和的区域还可以通过数据接收器40接收数据信息，并通过数据分析器30结合神经网络算法，作为预测未来污染物变化的一种手段，当预测未来的某种污染物数值超过所设定的临界值，可以利用警报灯系统31和蜂鸣报警器35实时报警，对工作人员进行提醒。31.工作原理：使用时，通过将待测液体灌入玻璃管6内，通过光路调节器21对透镜角度与装载待测未知液体的玻璃管6的位置进行调节，通过激光调节器24对可调节固体激光器28的输出波长进行调节，可适应不同污染等级水质的透射宽光谱的响应差异性，通过光谱仪14对比光谱处理分析器9中的指纹光谱数据库可以迅速判别水质污染程度与所含污染物种类，高度集成化，无需人为操作，具有非接触测量同时测量周期短，响应快，准确率高的优点。32.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。









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