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專利名稱：一種基于光譜的地表水中有機物快速識別方法
技術領域：
本發明涉及一種計算機化學快速識別檢測領域的識別方法，具體涉及一種基于光譜的地表水中有機物快速識別方法。
背景技術：
水是人類生活和生存的重要資源之一，目前社會和經濟發展導致的水污染和水質退化，已成為我們最主要的環境問題之一。1989年對全國49個環境保護重點城市的81個飲用水地表水源保護情況調查表明，48%的地表水源達不到相應標準；1996年調查結果表明，204個地級以上城市的3 個飲用水地表水源中，這一數字已上升到83. 3%。目前，現有技術中常規水質監測過程中需要先對水樣進行預處理，然后進行常規的理化或者儀器分析，程序繁瑣。光譜法技術可以對所需監測的水體進行現場監測，程序簡單，耗時相對較短。由于測量操作簡便，不產生二次污染，可以用于風險源的現場快速識別。經對現有技術的文獻檢索發現，尚未有文獻報道用計算機識別方法對地表水中有機物進行快速識別。

發明內容
本發明公開了一種基于光譜的地表水中有機物快速識別方法，克服現有識別方法的不足，提供一種計算機識別方法用于快速識別地表水中的有機物，實現全程計算機自動運算，無須人為輸入輸出干預，實現了自動化快速識別過程。為實現上述目的，本發明提供了一種基于光譜的地表水中有機物快速識別方法， 其特點是，該方法包含以下步驟
步驟1建立有機物光譜數據庫；
步驟1. 1配制一系列不同濃度的有機物A的地表水溶液；
步驟1. 2采集有機物A溶液的光譜步驟1. 3利用卷積平滑算法進行平滑處理采集的光譜步驟1.4得出光譜圖中的極大值，及其所對應的波長，采集該波長為有機物的吸收波
長；
步驟1.5更換其它種類的有機物，重復步驟1. 1至步驟1.4的循環，采集各種有機物的吸收波長；
步驟1. 6將采集的各種有機物的吸收波長組成有機物光譜數據庫； 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，及其所對應的波長； 步驟4. 1對平滑光譜數據進行一階導運算，具體公式如下
權利要求
1.一種基于光譜的地表水中有機物快速識別方法，其特征在于，該方法包含以下步驟步驟1建立有機物光譜數據庫； 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物數據庫中有機物的波長， 得出被檢測水體中包含的有機物。
2.如權利要求1所述的基于光譜的地表水中有機物快速識別方法，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物A的地表水溶液；步驟1. 2采集有機物A溶液的光譜圖；步驟1. 3利用卷積平滑算法進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，及其所對應的波長，采集該波長為有機物的吸收波長；步驟1.5更換其它種類的有機物，重復步驟1. 1至步驟1.4的循環，采集各種有機物的吸收波長；步驟1.6將采集的各種有機物的吸收波長組成有機物光譜數據庫。
3.如權利要求2所述的基于光譜的地表水中有機物快速識別方法，其特征在于，所述的步驟1. 4中采集的有機物的吸收波長的范圍是士 lnm。
4.如權利要求1所述的基于光譜的地表水中有機物快速識別方法，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*為平滑后光譜數據向量中的一個元素，Xi為平滑前光譜數據向量中的一個元素，Wj是平滑中的權重因子。
5.如權利要求1所述的基于光譜的地表水中有機物快速識別方法，其特征在于，所述的步驟4還包含以下步驟步驟4. 1對平滑光譜數據進行一階導運算，具體公式如下其中Yi是指光譜數據中第i點的縱坐標值，Xi是指光譜數據中第i點的橫坐標值； 在進行計算時，設光譜起始的兩點和結尾的最后兩點的一階導為O ； 步驟4. 2對上述所得的平滑光譜數據進行二階導運算，具體公式如下
6.如權利要求5所述的基于光譜的地表水中有機物快速識別方法，其特征在于，所述的步驟4. 3還可以采用以下步驟計算光譜中一階導大于零、二階導小于零，同時相鄰右邊點為負，對應的吸收值比整個光譜圖基線值大，該點即為光譜圖的極大值的點。
7.如權利要求1所述的基于光譜的地表水中有機物快速識別方法，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，并確認所找出波長的個數；步驟5. 2逐一比對光譜中極大值的波長與有機物光譜數據庫中每一種有機物所記錄的波長；步驟5. 3判斷光譜中極大值的波長是否與有機物光譜數據庫中所記錄的有機物的波長相匹配，若是，則該被檢測水體中有該有機物存在，若否，則該被檢測水體中不存在該有機物。
全文摘要
本發明提供一種基于光譜的地表水中有機物快速識別方法，該方法包含以下步驟1、建立有機物光譜數據庫；2、采集被檢測水體的光譜圖；3、被檢測水體光譜圖進行平滑處理；4、得出平滑光譜圖中的極大值，及其所對應的波長；5、逐一比對被檢測水體光譜圖中極大值的波長與有機物數據庫中有機物的波長，得出被檢測水體中包含的有機物。本發明可以對所需監測的水體進行現場監測，程序簡單，耗時相對較短，由于測量操作簡便，不產生二次污染，可以用于風險源的現場快速識別，同時，可實現全程計算機自動運算，無須人為輸入輸出干預，真正實現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 優先權日2011年8月9日
發明者孫韶華, 徐勝亮, 賈瑞寶, 黃欣 申請人:上海衡偉信息技術有限公司