水污染微波实时监测系统研究

论文摘要

现阶段,微波实时监测系统具有监测范围广、速度快和成本低,且便于进行长期的动态监测等优点,是实现宏观、快速、连续、动态地监测环境污染的有效高新技术手段。本文就是利用了微波技术的这些优特点对四川釜溪河流域的河水污染进行实时监测和检测,并对采集到的信号进行处理。我们对釜溪河水中的部分化学指标和生物指标用传感器进行检测,对河水中的重金属和大分子化合物的检测和监测采用微波检测法,通过对河水中的几种重金属的吸收敏感频率研究,在各被测污染物的敏感频率上,用实验的方法研究污染物对电磁波的吸收与含量的关系,并做出吸收——含量曲线。即在对不同浓度的污染物进行检测,用一系列信号处理的方法对测量结果进行处理,便可得到水中各污染物物质的含量。本文将电磁波的传播原理和微波技术应用在环境监测中,详细地介绍了该微波实时监测系统的工作原理,着重研究了频率为200—3000MHz的地表水污染微波实时监测系统的结构,以及各组成部分的具体设计与实现。为了得出各种污染物的污染等级,为水污染的下一步整治提供一个直观有效的数据,我们初步设计了小型河水检测专家系统,搭建了该系统的框架。该系统属于智能程序系统,可以直接与互联网连接,适用于各种江湖河水中的:ORP、盐度、TDS、溶解氧、电导、温度、pH、硝酸盐等多种水质参数的实时监测。应用该系统对一个流域河水长期的监测和控制,并使之得到改善,从短期效果来看,可以监测被监测流域河水污染的突变;从长期效果来看,通过监测数据分析可得到该流域水质的变化趋势,以利于该流域环保工作的长期规划。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 四川自贡市水污染现状
• 1.2 河水污染监测的意义
• 1.3 国内外研究现状分析
• 1.4 本文主要内容及创新点
• 1.4.1 主要内容
• 1.4.2 微波实时监测的创新点
• 第二章 微波检测理论
• 2.1 微波的基础理论
• 2.1.1 微波的特点
• 2.1.2 微波在环境监测的应用
• 2.1.3 微波基本传输理论
• 2.1.4 介质的频率色散
• 2.1.5 介质损耗
• 2.2 本章小节
• 第三章 河水污染实时监测系统理论与设计
• 3.1 实时监测系统的理论基础
• 3.1.1 河水污染的监测原理
• 3.1.2 采取的研究方法、技术路线和试验方案
• 3.2 监测系统的设计
• 3.2.1 功率放大器的设计
• 3.2.2 天线的设计
• 3.2.3 小信号放大器的设计
• 3.3 本章小节
• 第四章 实验结果及数据处理
• 4.1 河水污染检测实验方法的设计
• 4.2 实验操作及数据测量
• 4.3 数据的采集
• 4.4 数据的处理及结果分析
• 4.4.1 金属离子检测数据拟合
• 4.4.2 实验结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 河水污染监测专家系统的设计
• 5.1 专家系统及其在环境领域内的应用现状
• 5.1.1 专家系统概念
• 5.1.2 专家系统的应用现状
• 5.2 专家系统的设计
• 5.2.1 本专家系统的目标及要求
• 5.2.2 开发平台与开发工具的选择
• 5.2.3 知识库及知识表达方式
• 5.2.4 推理机及推理机制
• 5.3 系统的结构
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果