[1]屈晓虎,董 浩,孙 程,等.一种基于微型光谱仪的分布式水质监测系统[J].工业仪表与自动化装置,2026,(01):3-8.[doi:10.19950/j.cnki.CN61-1121/TH.2026.01.001]
　QU Xiaohu,DONG Hao,SUN Cheng,et al.A distributed water quality monitoring system based on a micro-spectrometer[J].Industrial Instrumentation & Automation,2026,(01):3-8.[doi:10.19950/j.cnki.CN61-1121/TH.2026.01.001]
点击复制

一种基于微型光谱仪的分布式水质监测系统()

《工业仪表与自动化装置》[ISSN:1000-0682/CN:61-1121/TH]

卷:
期数:
2026年01期
页码:
3-8
栏目:
出版日期:
2026-02-15

文章信息/Info

Title:
A distributed water quality monitoring system based on a micro-spectrometer
文章编号:
1000-0682（2026）01-0003-06
作者:
屈晓虎1; 2;  董 浩1; 2; 孙 程1; 郭小龙1; 王宏杰1; 陈 锐3
1.河北先河环保科技股份有限公司，河北 石家庄 050035; 2.河北省环境监测装备技术创新中心，河北 石家庄 050035;3.河北省碳计量中心，河北 石家庄 050035
Author(s):
QU Xiaohu1; 2; DONG Hao1; 2;  SUN Cheng1;  GUO Xiaolong1;  WANG Hongjie1;  CHEN Rui3
1.Hebei Xianhe Environmental Protection Technology Co., Ltd., Hebei Shijiazhuang 050035，China；2.Hebei Province Environmental Monitoring Equipment Technology Innovation Center, Hebei Shijiazhuang 050035，China；3.Hebei Province Carbon Metrology Center, Hebei Shijiazhuang 050035，China
关键词:
紫外可见光谱; 水质监测; 在线监测; 便携式设备; 主成分分析
Keywords:
ultraviolet-visible spectroscopy;  water quality monitoring;  online monitoring;  portable devices;  principal component analysis (PCA)
分类号:
TH832
DOI:
10.19950/j.cnki.CN61-1121/TH.2026.01.001
文献标志码:
A
摘要:
针对传统地表水在线监测系统存在的分析周期长、化学试剂消耗多、维护复杂等问题，设计了一种基于微型光谱仪的分布式水质原位监测系统。通过集成微型光谱技术与朗伯-比尔定律，结合主成分分析（PCA）算法，构建了光谱信息的非线性定量解析模型，实现了有机污染物、含氮污染物等7种水质参数的实时检测，系统采用模块化设计，具有免试剂、低功耗、实时性强等特点，通过试点应用比对，验证了其在快速响应和污染趋势预判方面的有效性。
Abstract:
To address issues in traditional surface water online monitoring systems such as prolonged analysis cycles, high chemical reagent consumption, and complex maintenance requirements, a novel in-situ water quality monitoring system based on micro-spectrometer technology has been developed. By integrating micro-spectroscopy with the Lambert-Beer law and incorporating Principal Component Analysis (PCA) technology, a nonlinear quantitative analysis model for spectral information was established. This system enables real-time detection of seven water quality parameters including organic pollutants and nitrogen-containing contaminants. Featuring modular design, the system demonstrates reagent-free operation, low-power consumption, and high real-time performance. Comparative field applications have validated its effectiveness in rapid response and pollution trend prediction capabilities.

参考文献/References:

[1]Kukulka M ,Pem B ,Vazdar K , et al. UV Absorption Spectra of TAMRA and TAMRA Labeled Peptides: A Combined Density Functional Theory and Classical Molecular Dynamics Study [J]. Journal of Computational Chemistry, 2025, 46 (8): e70096-e70096.

[2]ZHOU W ,QIN X ,WANG Z , et al. NO-CO Monitoring Technique Using Ultraviolet Absorption Spectroscopy and Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy in High-Temperature and High-Pressure. [J]. Applied spectroscopy, 2025.
[3]张新宇.基于深度学习和紫外吸收光谱的混合气体检测技术研究[D]. 燕山：燕山大学, 2024.
[4]朱永健,刘金福,潘晓文,等. 紫外吸收光谱法的水质参数预测模型研究[J]. 科学技术创新, 2024(06): 51-54.
[5]郑培超,尹义同,王金梅,等. 紫外吸收光谱结合SPA-ELM算法的水体磷酸根离子检测研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2024, 44 (01): 82-87.
[6]张伟. 紫外吸收-光谱法在天然气硫化氢含量测定中的应用 [J]. 中国新技术新产品, 2023(14): 56-58.
[7]沈杨. 水质COD在线监测的紫外吸收光谱方法研究[D]. 大连：大连理工大学, 2023.
[8]张捷达. 傅里叶分析在双源高次谐波产生及极紫外吸收光谱的应用研究[D]. 长春：吉林大学, 2023.
[9]刘婧. 基于深度学习的微型光谱仪信号处理算法设计[D]. 杭州：杭州电子科技大学, 2023.
[10]秦楷. 基于微型光谱仪的手持式检测仪研发及应用[D]. 杭州：浙江理工大学, 2021.
[11]郑麒麟,文龙,陈沁. 基于散斑检测的微型计算光谱仪研究进展[J]. 光电工程, 2021, 48 (03): 4-18.
[12]黄龙平,林慧,胡立坤. 微型光谱仪数据采集系统设计与标定[J]. 电测与仪表, 2023, 60 (09): 177-182.
[13]方奇奇. 高分辨率微型光谱仪的研究设计[J]. 科学技术创新, 2019(22): 146-147.
[14]方奇奇. 高分辨率微型光谱仪的光学系统设计[D]. 合肥合肥工业大学, 2019.
[15]王应健. 基于紫外吸收光谱的SO2和NO混合气体浓度监测[D]. 重庆：重庆大学, 2016.
[16]王瑞. 基于FPGA的紫外吸收光谱的矿井水源判别[J]. 煤炭技术, 2015, 34 (04): 219-221.

相似文献/References:

[1]冀庆恩,葛立明,李宗刚,等.基于MSP430的无线水质监测系统[J].工业仪表与自动化装置,2018,(02):23.[doi:1000-0682（2018）02-0000-00]
　GE Liming,JI Qingen,LI Zonggang,et al.Wireless water quality monitoring system based on MSP430[J].Industrial Instrumentation & Automation,2018,(01):23.[doi:1000-0682（2018）02-0000-00]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2025-04-25基金项目：国家重点研发计划政府间国际科技合作重点专项（2023YFE0102400）-“内河环境污染事故应急与生态风险管控技术研究”第一作者：屈晓虎(1986—)，河北省石家庄人，本科，高级工程师，研究方向为精密仪器仪表的开发与应用。E-mail:2392372085@qq.com通信作者：董浩(1986—)，河北省石家庄人，研究生，研究方向为环境监测仪器的开发与应用，高级工程师。
更新日期/Last Update: 1900-01-01