“水色”—水质光谱在线检测系统

水质光谱在线检测系统

水质光谱在线检测系统采用高光谱法实现水质参数的原位快速检测，具有操作简便、无化学试剂消耗、重复性好、测量精度高和分析快速等优点，适合环境水样的快速在线检测，是水质检测领域的重大技术突破。

水质光谱数据可以通过便携式光谱仪、固定式、无人船、无人机方式获取。数据通过4G/5G网络传输到云平台，通调用相关模型算法，解算出水质参数。水质参数结果可以直接在智能手机终端显示，也可以推送到iPad，大屏幕终端。

水质光谱在线检测系统结构图

水质光谱检测系统包括智能水质检测仪、智能手机APP、大数据云服务平台和水质在线监测系统四部分组成。水质光谱在线检测系统平台实现了PC端和移动端双端适配，无论是固定大屏或是移动设备，都可快速查看设备信息和水质参数。利用地面监测的实时连续，无人机、无人船的灵活机动以及卫星的快速普查、中科谱光形成了水环境地空天一体化的监测方案。

地表水环境感知监测体系建设方案

智能水质检测仪

“水色”智能水质检测仪包括便携式水质智能检测仪、固定式智能水质检测仪、无人船智能水质检测仪、无人机智能水质检测仪。设备采用智能手机控制光谱采集设备进行数据采集，光谱数据通过4G/5G网络实时传输至大数据云服务平台，并将分析结果实时显示在智能手机终端。

No.1

便携式智能水质检测仪

“水色”便携式智能水质检测仪是一款基于光谱分析技术的、可在野外快速进行水质监测的智能设备，采用智能手机控制光谱采集设备进行光谱采集，光谱数据通过无线网络实时传输至云端大数据分析系统，分析结果实时显示在智能手机终端。

与传统实验室水质化验分析相比，该系统ZD的技术突破是快速、实时、智能，可满足环保、水务等有关行业部门对河流、湖泊等水质参数快速实时检测的需求。

便携式检测仪的具体应用：

1. LBS定位支持：可以自动记录水质测量轨迹，具备地图显示、统计分析等功能；

2.河湖长巡检设备：巡检人员进行现场数据采集，智能手机现场拍照，现场照片和采集数据可同时上传分析平台，加强巡检管理；

3.应急监测：对排污口进行现场监测，污染溯源，提升污染溯源效率；

4.灵活监测：满足不同水源（地下水、井水、灌溉水）、不同深度、不同流速的水质原位监测需求，现场取水，现场监测，避免取水运输过程中水质的变化。

手持式水质检测仪采集数据实景照片

配合使用的“水色”APP操作软件基于Android系统开发，可通过智能手机免费下载，平台客户端、后台管理及云处理平台功能均可根据用户需求进行功能定制，满足用户的各种需求。

“水色”APP

本产品自问世以来，获得了各大科研院所与企事业单位的青睐，目前相关市场拓展与技术服务遍及全国。

产品特点

仪器便携易用：重量轻盈，一键式操作，自动完成仪器定标、反射率计算，数据上传等过程；

LBS定位支持：可以自动记录水质测量轨迹，具备地图显示、统计分析等功能；

水质智能检测：可以自动反演溶解氧、亚硝酸盐、叶绿素、浊度、悬浮物、水色指数、总磷、总氮、氨氮、COD（化学需氧量）、综合营养化指数、ph值等水质参数；

光谱数据管理：支持云端数据存储和实时显示及统计分析，支持用户客户端上实时查看。

No.2

固定式智能水质检测仪

“水色”固定式光谱在线检测产品是一款可以应用于河流、湖泊、池塘等水域的非移动定点水质检测系统，包括HyScan微型智能光谱仪、固定浮标（浮筒等）和水质大数据云服务平台三部分。

该检测仪集微型传感器、电源、卤素灯光源和4G传输模块于一体，拥有谱段覆盖范围大（330nm-1000nm），分辨率高（ZG可达3nm），扩展性强的特点，能够同时检测多个指标.该系统可以在固定位置，定时地获取光谱数据，通过4G/5G网络实时传输到光谱分析云服务平台，可24小时实时在线显示检测结果，超标自动报警等。

产品特点

定时定点采集：可以自由调节采集频率、采集时间，ZG可达每5秒采集一次光谱数据。

数据实时传输：无人值守，无需智能终端，利用4G/5G无线网络实现数据自动上传，通过云服务平台进行数据分析

参数智能检测：可以自动反演各种被测参数，如溶解氧、亚硝酸盐、叶绿素、浊度、悬浮物、水色指数、总磷、总氮、氨氮、COD（化学需氧量）、综合营养化指数、ph值等水质参数。

结果实时展示：支持云端数据存储和实时显示及统计分析，支持用户在手持终端上实时查看。

典型应用案例

（1）2020年7月中旬，在天津陈台子排水河监测点进行部署，设置30分钟采集一次，每次采集10个数据，全天候不间断监测，并与站点传统化学法监测的数据做比对分析，监测结果趋势具有高度一致性。

（2）2020年8月初，与郑州环保部门合作，在河流交汇处部署了三台固定式监测仪，为解决两镇多年来污染溯源互相推诿扯皮问题，提供有效的技术手段。

（3）2020年8月底，与青岛城市管理部门合作，对青岛市城区三条重要河道进行固定式监测仪部署，对常规监测站点加密部署，向环境监测实现网格化管理迈进一步，解决了常规监测站建设成本高、维护成本高，建设周期长等问题。

（4）2020年9月中旬，在山东对一县的开发区河道、ZD生态水库进行固定式部署，解决县级长期无实时监测数据查看的历史问题。

（5）2020年10月初，在江苏化工园区一ZD河段进行部署，对排污口水质连续不间断监测，解决园区几家ZD企业污水偷排严重的历史问题，并以此为试点，后期拟在全国化工园区进行推广应用。

No.3

无人船智能水质检测仪

“水色”无人船光谱在线检测产品主要包括HyScan微型智能光谱仪、自动化无人船平台和水质大数据云服务平台三部分。该系统可以跟随无人船的运动轨迹，定时定点地获取水质光谱，通过4G/5G网络实时传输到云服务平台，检测结果在客户端实时显示。

产品特点

定时定点采集：可以自由调节采集频率、采集时间，可配合无人船航迹定点采集数据。

数据实时传输：可以自动记录水质测量轨迹，利用4G/5G无线网络实现数据自动上传与云计算。

水质智能检测：可以自动反演溶解氧、亚硝酸盐、叶绿素、浊度、悬浮物、水色指数、总磷、总氮、氨氮、COD（化学需氧量）、综合营养化指数、ph值等水质参数。

结果实时展示：支持云端数据存储和实时显示及统计分析，支持用户客户端上实时查看。

No.4

无人机智能水质检测仪

“水色”无人机光谱在线检测系统包括机载成像光谱仪、多旋翼无人机平台和无人机遥感水质光谱数据处理软件三部分。该系统可以对河流、湖泊的整个水域进行大范围的成像光谱数据获取，通过水质数据处理软件对光谱数据进行处理和分析，计算出目标水域的叶绿素、浊度、悬浮物、水色等水质参数的值和分布情况，并展示各类水质参数分布ZT图。

产品特点

光谱成像数据：利用无人机平台，进行推扫式成像光谱数据采集，获取大范围高光谱图像。

数据智能预处理：自动完成高光谱图像数据的辐射校正、几何校正和拼接等预处理过程。

水质智能检测：自动反演溶解氧、亚硝酸盐、叶绿素、浊度、悬浮物、水色指数、总磷、总氮、氨氮、COD（化学需氧量）、综合营养化指数、ph值等水质参数。

检测结果制图：支持ZT制图功能，可对整个数据获取范围分参数制作水质参数分布ZT图。

"水色"APP操作软件

“水色”APP操作软件基于Android系统开发，可通过智能手机免费下载，平台客户端、后台管理及云处理平台功能均可根据用户需求进行功能定制，满足用户的各种需求。

湖光水色，一键扫描

点击光谱仪采集按钮，读取水色光谱数据

水质检测，立等可现

扫描水体，采集光谱，现场可检查水质指标参数

自动定位，记录历史

GPS定位记录水色走过的区域和检测结果

大数据云服务平台

光谱大数据云服务平台是中科谱光基于物联网与云计算技术自主研发的光谱大数据处理与分析平台。用户不但可以利用客户端上传和下载智能检测仪采集的高光谱数据，还可以在云服务平台自定义模型算法对数据进行分析，平台能够结合云构架、云服务和物联网技术，共享光谱图库；支持二次开发、支持上传自定义算法模型、支持自定义云分析和云计算。

水质在线监测系统

水质在线监测系统是基于光谱分析技术研发的一款集水质检测、设备监控、数据分析、看板展示于一体的云产品。该系统由水色App光谱采集系统，水质检测系统管理端以及水质在线监测看板三部分组成。

该系统根据采集设备记录并上传的信息，通过云端大数据算法分析后生成水质数据的图像化展示和值。用户可在线监测看板实时监控当前用户下的所有设备工作和报警状态，监控实时数据变化，也可选择某一款设备或采集点位查看历史采集记录。

其中光谱数据采集模块是该系统的重要基础与前提，光谱数据传输模块、光谱数据存储与处理模块是该系统的重要组成部分，水质参数反演模块和水质参数可视化模块是该系统的核心部分。