一種水環境重金屬檢測系統的溫度補償方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及檢測領域，具體設及一種水環境重金屬檢測系統的溫度補償方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國工業化城鎮化的快速發展，帶有重金屬的工業廢水、生活污水不斷的排 入江河湖泊，重金屬污染日益嚴重，已經嚴重影響了人們的生命安全。重金屬污染已經成為 了國內外亟待解決的問題，重金屬檢測的準確性和有效性變得尤為重要。
[0003]現有檢測水環境中重金屬的方法有電化學分析法，電化學分析法根據離子電極在 被測溶液中與重金屬離子進行化學反應時產生的電信號的變化來分析重金屬濃度，檢測方 法容易受到環境溫度的影響，檢測結果會隨著環境溫度的變化存在較大誤差，現有的溫度 補償方法通常是校正檢測端子的電極，根據接收到的離子選擇電極棒的電極信號和校正后 的電極標定模型求解出重金屬離子濃度值，算法上采用多次一元線性回歸和二元二次回歸 方法研究電極的溫度校正數學模型，從而排除溫度及其外部的干擾影響，其缺點在于建立 數學模型對水環境中的重金屬數據處理的敏感性較差，導致檢測精度低。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種水環境重金屬檢測系統的溫度補償方法，解決現有檢測水環境重 金屬的系統中溫度補償方法不能有效提高水環境重金屬檢測系統檢測精度的問題。
[0005] 本發明通過W下技術方案解決上述問題：
[0006] -種水環境重金屬檢測系統的溫度補償方法，包括W下步驟：
[0007] 1)采集重金屬濃度為Cj的待測水環境的極化電流I(j)、極化電位E(j)和環境溫度 化j;j為自然數;Cj為采集的第j個重金屬濃度，I(j)為采集的第j個極化電流，E(j)為采集的 第j個極化電位；
[0008] 2)對極化電流I(j)和極化電位E(j)進行差分法濾波，獲取平滑的E/I曲線，進而獲 得電化學傳感器輸出峰值電流Icj:
[0009] 3)建立溫度補償模型：
[0010] 31)采集η個濃度標定點和m個溫度標定點的極化電流和極化電位值，第j個標定點 濃度計算值為C(lu，化J)，j、m、n為正整數，擬合回歸方程逆模型為：
[0011]
，
[001^ 式中，各階表達式的系數dk為溫度補償常系數，其中k為正整數，且0非含t-1，方 程的擬合項數t為正整數，且t含3;ξ為高階無窮小量;擬合項數t與擬合次數r的關系為：
[0013]
[0014] 32)重金屬濃度標定值Cj相對C(Icj，化j)的偏差為Sj:
[0015]
[0016]式中，p化是回歸方程逆模型中溫度補償常系數dk的各項系數，標定點偏差平方和 Ls為：
[0017]
[001引式中，S為標定點的總個數，Ls是溫度補償常系數dk系數的t元函數；
[0019]33)分別對L泳關于dk的偏導，令
k= 0，l，一，t，則溫度補償模型為：
[0020]
[0021] 式中，j= 〇, 1，...，s，S=m*n;
[0022] 34)用于衡量性能的相對誤差度量因子REF為：
[0023]
[0024] 式中，Cj為第j次檢測到的重金屬離子濃度值，C/為第j次檢測時的標準溶液中重 金屬離子濃度的實際值，S為檢測次數；當REF大于預設的最大允許誤差時，擬合次數r自動 增加1，執行步驟31);否則，本次建立溫度補償模型結束。
[0025] 上述方案中，進行水環境重金屬濃度檢測時，由各監測終端的電化學傳感器獲取 極化電流Ii和極化電位Ei，由各監測終端的溫度傳感器獲取環境溫度化，極化電流Ii和極化 電位El經差分濾波后獲取峰值電流Ic，將峰值電流Ic和環境溫度化代入已建立好的溫度補 償模型，獲取待測水環境的檢測濃度值。
[0026] 本發明的優點與效果是:將采集的極化電流和極化電位通過差分濾波進行平滑處 理后，建立擬合回歸方程逆模型，通過求偏差、偏差平方W及偏導，獲取溫度補償模型，并結 合相對誤差度量因子REF進行判斷，在不符合標準時，自動增加擬合次數重新擬合，W構建 出精確度更高的高次多元回歸逆模型，該溫度補償模型應用于水環境重金屬檢測，提高其 檢測精度。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發明建立溫度補償模型方法的流程圖。
[0028] 圖2為本發明應用于水環境重金屬檢測時的流程圖。
[0029] 圖3為本發明中水環境重金屬檢測系統的原理框圖。
【具體實施方式】
[0030] W下結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于運些實施例。
[0031] -種水環境重金屬檢測系統的溫度補償方法，通過建立高次多元回歸逆模型來提 高檢測水環境重金屬時數據處理的敏感性，進而提高水環境重金屬檢測系統的檢測精度。
[0032] 水環境重金屬檢測系統由管理中屯、W及至少一個監測終端組成，各監測終端分別 設有電化學傳感器和溫度傳感器，用于檢測水環境重金屬及環境溫度;獲取水環境的極化 電流Ii、極化電位El及環境溫度化，進而獲取水環境中重金屬的濃度;濃度數據通過GPRS網 絡輸入至管理中屯、；在管理中屯、設有服務器和監測管理系統，濃度數據通過GPRS網絡輸入 至服務器，服務器與監測管理系統通過Internet網絡連接，如圖3所示。
[0033] 要保證獲取的水環境重金屬濃度的準確性，需要進行溫度補償。本發明通過在標 定模式下建立溫度補償模型，提高溫度補償的敏感性:在檢測模式下運用溫度補償模型進 行重金屬濃度檢測。W下為建立溫度補償模型W及檢測重金屬濃度中應用溫度補償模型的 步驟：
[0034] 1)在標定模式下，建立溫度補償模型：
[0035] 1.1)采集重金屬濃度為Cj的待測水環境的極化電流I(j)、極化電位E(j)和環境溫 度化j;j為自然數;Cj為采集的第j個重金屬濃度，I(j)為采集的第j個極化電流，E(j)為采集 的第j個極化電位；
[0036] 1.2)對極化電流I(j)進行差分法濾波：
[0037] 相鄰兩個極化電流采樣值之差為- 1(^-1〇-1)，1(^'）的估計值18 (j)為：
[0038] Ig(j) =I(j-l) + [I(j-l)-I(j-2)]Sl(j) + [l(j)-l(j-l)]
[0039] 根據格拉布準則設定闊值ει，當|18〇')-1〇)|>61時，1〇)為粗差，用估計值