專利名稱：一種基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)化學(xué)快速識別檢測領(lǐng)域的識別方法，具體涉及一種基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法。
背景技術(shù)：
水是人類生活和生存的重要資源之一，目前社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致的水污染和水質(zhì)退化，已成為我們最主要的環(huán)境問題之一。1989年對全國49個環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市的81個飲用水地表水源保護(hù)情況調(diào)查表明，48%的地表水源達(dá)不到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；1996年調(diào)查結(jié)果表明，204個地級以上城市的3 個飲用水地表水源中，這一數(shù)字已上升到83. 3%。目前，現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測過程中需要先對水樣進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行常規(guī)的理化或者儀器分析，程序繁瑣。光譜法技術(shù)可以對所需監(jiān)測的水體進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，程序簡單，耗時相對較短。由于測量操作簡便，不產(chǎn)生二次污染，可以用于風(fēng)險源的現(xiàn)場快速識別。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，尚未有文獻(xiàn)報道用計(jì)算機(jī)識別方法對地表水中有機(jī)物進(jìn)行快速識別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法，克服現(xiàn)有識別方法的不足，提供一種計(jì)算機(jī)識別方法用于快速識別地表水中的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)全程計(jì)算機(jī)自動運(yùn)算，無須人為輸入輸出干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了自動化快速識別過程。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法， 其特點(diǎn)是，該方法包含以下步驟
步驟1建立有機(jī)物光譜數(shù)據(jù)庫；
步驟1. 1配制一系列不同濃度的有機(jī)物A的地表水溶液；
步驟1. 2采集有機(jī)物A溶液的光譜步驟1. 3利用卷積平滑算法進(jìn)行平滑處理采集的光譜步驟1.4得出光譜圖中的極大值，及其所對應(yīng)的波長，采集該波長為有機(jī)物的吸收波
長；
步驟1.5更換其它種類的有機(jī)物，重復(fù)步驟1. 1至步驟1.4的循環(huán)，采集各種有機(jī)物的吸收波長；
步驟1. 6將采集的各種有機(jī)物的吸收波長組成有機(jī)物光譜數(shù)據(jù)庫； 步驟2采集被檢測水體的光譜步驟3利用卷積平滑方法對被檢測水體光譜圖進(jìn)行平滑處理，通過卷積平滑方法去除由于光譜儀自身的電路產(chǎn)生的電子噪聲干擾；
步驟4得出平滑光譜圖中的極大值，及其所對應(yīng)的波長； 步驟4. 1對平滑光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行一階導(dǎo)運(yùn)算，具體公式如下
權(quán)利要求
1.一種基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法，其特征在于，該方法包含以下步驟步驟1建立有機(jī)物光譜數(shù)據(jù)庫； 步驟2采集被檢測水體的光譜圖；步驟3利用卷積平滑方法對被檢測水體光譜圖進(jìn)行平滑處理，通過卷積平滑方法去除由于光譜儀自身的電路產(chǎn)生的電子噪聲干擾；步驟4得出平滑光譜圖中的極大值，及其所對應(yīng)的波長；步驟5逐一比對被檢測水體光譜圖中極大值的波長與有機(jī)物數(shù)據(jù)庫中有機(jī)物的波長， 得出被檢測水體中包含的有機(jī)物。
2.如權(quán)利要求1所述的基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法，其特征在于，所述的步驟1還包含以下步驟步驟1. 1配制一系列不同濃度的有機(jī)物A的地表水溶液；步驟1. 2采集有機(jī)物A溶液的光譜圖；步驟1. 3利用卷積平滑算法進(jìn)行平滑處理采集的光譜圖；步驟1.4得出光譜圖中的極大值，及其所對應(yīng)的波長，采集該波長為有機(jī)物的吸收波長；步驟1.5更換其它種類的有機(jī)物，重復(fù)步驟1. 1至步驟1.4的循環(huán)，采集各種有機(jī)物的吸收波長；步驟1.6將采集的各種有機(jī)物的吸收波長組成有機(jī)物光譜數(shù)據(jù)庫。
3.如權(quán)利要求2所述的基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法，其特征在于，所述的步驟1. 4中采集的有機(jī)物的吸收波長的范圍是士 lnm。
4.如權(quán)利要求1所述的基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法，其特征在于，所述的步驟3中所述的卷積平滑方法采用Mvitzky-Golay五點(diǎn)平滑方法，其公式如下《-，,I=_2 2 = [-3,12,17,12,-3]Σ巧/=-2其中，Xi*為平滑后光譜數(shù)據(jù)向量中的一個元素，Xi為平滑前光譜數(shù)據(jù)向量中的一個元素，Wj是平滑中的權(quán)重因子。
5.如權(quán)利要求1所述的基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法，其特征在于，所述的步驟4還包含以下步驟步驟4. 1對平滑光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行一階導(dǎo)運(yùn)算，具體公式如下其中Yi是指光譜數(shù)據(jù)中第i點(diǎn)的縱坐標(biāo)值，Xi是指光譜數(shù)據(jù)中第i點(diǎn)的橫坐標(biāo)值； 在進(jìn)行計(jì)算時，設(shè)光譜起始的兩點(diǎn)和結(jié)尾的最后兩點(diǎn)的一階導(dǎo)為O ； 步驟4. 2對上述所得的平滑光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行二階導(dǎo)運(yùn)算，具體公式如下
6.如權(quán)利要求5所述的基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法，其特征在于，所述的步驟4. 3還可以采用以下步驟計(jì)算光譜中一階導(dǎo)大于零、二階導(dǎo)小于零，同時相鄰右邊點(diǎn)為負(fù)，對應(yīng)的吸收值比整個光譜圖基線值大，該點(diǎn)即為光譜圖的極大值的點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法，其特征在于，所述的步驟5還包含以下步驟步驟5. 1從小至大排序光譜圖中所找出的極大值的波長，并確認(rèn)所找出波長的個數(shù)；步驟5. 2逐一比對光譜中極大值的波長與有機(jī)物光譜數(shù)據(jù)庫中每一種有機(jī)物所記錄的波長；步驟5. 3判斷光譜中極大值的波長是否與有機(jī)物光譜數(shù)據(jù)庫中所記錄的有機(jī)物的波長相匹配，若是，則該被檢測水體中有該有機(jī)物存在，若否，則該被檢測水體中不存在該有機(jī)物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于光譜的地表水中有機(jī)物快速識別方法，該方法包含以下步驟1、建立有機(jī)物光譜數(shù)據(jù)庫；2、采集被檢測水體的光譜圖；3、被檢測水體光譜圖進(jìn)行平滑處理；4、得出平滑光譜圖中的極大值，及其所對應(yīng)的波長；5、逐一比對被檢測水體光譜圖中極大值的波長與有機(jī)物數(shù)據(jù)庫中有機(jī)物的波長，得出被檢測水體中包含的有機(jī)物。本發(fā)明可以對所需監(jiān)測的水體進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，程序簡單，耗時相對較短，由于測量操作簡便，不產(chǎn)生二次污染，可以用于風(fēng)險源的現(xiàn)場快速識別，同時，可實(shí)現(xiàn)全程計(jì)算機(jī)自動運(yùn)算，無須人為輸入輸出干預(yù)，真正實(shí)現(xiàn)了自動化快速識別過程。
文檔編號G01N21/31GK102410984SQ20111022666
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者孫韶華, 徐勝亮, 賈瑞寶, 黃欣 申請人:上海衡偉信息技術(shù)有限公司