專利名稱：水環(huán)境野外綜合采樣分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到了電子、環(huán)境保護、遙感技術等領域，特別是一種水環(huán)境理化參數和 光譜信息的野外綜合采樣分析儀器，用于環(huán)境保護和遙感等技術領域內的水環(huán)境野外采樣的 理化參數和光譜信息的處理和記錄。
背景技術：
我國水環(huán)境污染，尤其是內陸水體水環(huán)境污染，給經濟建設和人民身體健康造成直接的損 害，已成為經濟發(fā)展的重要制約因素，成為社會經濟可持續(xù)發(fā)展必須解決的重大問題，因此， 迫切需要對水環(huán)境進行有效地綜合治理。而綜合治理中重要的數據來源于水質野外采樣的分 析數據。近幾年隨著遙感技術在水環(huán)境治理中的廣泛應用，水質野外采樣工作內容不僅涉及 到了傳統(tǒng)的水質理化參數，也包括水環(huán)境的光譜信息，二者的結合可以為針對水環(huán)境開展的 研究、監(jiān)測和綜合治理提供重要的數據基礎。
目前，我國現有水質野外采樣工作中，往往集中于理化參數的采集與測量，這其中分為 兩種方法傳統(tǒng)方法首先要現場采集水樣，保存至實驗室進行參數分析；隨著電子技術的發(fā) 展，國內外出現了一些野外用水質分析器，可以利用這些儀器在現場分析一些主要的水質理 化參數，如葉綠素a濃度、濁度、電導率等。水環(huán)境光譜測量使用的儀器是ASD野外光譜 儀，記錄被測目標物的光譜信息。同時，利用紙質表格記錄大量輔助信息，待內業(yè)進行光譜 數據處理時使用。光譜內業(yè)處理是經過完成光譜數據采集后，在實驗室內對照記錄的輔助信 息，通過比較挑選，具有較好信息的光譜數據，作為被測目標物的光譜特征。在目前現有方 法下進行水環(huán)境綜合參數測量的工作，測量理化參數與光譜數據關聯性不強，實時査看、瀏 覽分析功能不足等問題。
針對以上問題和不足之處，結合水環(huán)境采樣實際工作環(huán)境，如果能在水質參數野外分析 儀和ASD野外光譜儀基礎之上，通過數據接口與便攜式PC機進行整合，并利用理化參數獲 取模塊、光譜實時處理模塊、電子錄入模塊、數據整理模塊以及數據存儲模塊等功能模塊， 實現水質主要理化參數、光譜信息及輔助數據的實時采集、查看與分析功能，并將采集數據 及時保存至小型數據庫中，將會有效提高采樣工作效率、數據真實性以及數據安全性。
實用新型內容
本實用新型針對現有方法流程中存在的問題和不足，提出針對水環(huán)境的野外綜合采樣分 析儀器，大幅提高了水環(huán)境野外采樣的工作效率和實時性。
本實用新型的設計構思為將現有的光譜采集儀、多水質參數分析儀、GPS模塊，通過 數據接口與便攜式計算機整合，配合理化參數獲取模塊、光譜實時處理模塊、電子錄入模塊、 數據整理模塊以及數據存儲模塊等功能模塊，共同實現水環(huán)境野外采樣綜合數據的記錄和分 析功能。
本實用新型的技術方案如下
一種水環(huán)境野外綜合采樣分析儀，其特征在于包括了以下實體模塊多水質參數分析 儀、ASD光譜儀及便攜式PC機，以及包括以下功能模塊理化參數獲取模塊、光譜實時處 理模塊、電子錄入模塊、數據整理模塊以及數據存儲模塊。
所述多水質參數分析儀是將多個主要水質參數分析探頭整合于多水質參數分析平臺之 上，使之能夠實現多個主要水質參數的同時采集功能，并通過統(tǒng)一數據接口實現與便攜式PC 機的數據傳遞。
所述ASD光譜儀利用一束光纖進行光的采集，并將光投射到一個全息衍射光柵，分離和
反射各個波長的能量，并分別被內置三個探測器單獨測量，從而實現記錄被測目標的光譜信
息。ASD光譜儀通過RS-232串行數據接口實現與便攜式PC機的數據連接。
所述便攜式PC機是理化參數獲取模塊、光譜實時處理模塊、電子錄入模塊、數據整理
模塊以及數據存儲模塊等功能模塊的載體，是實現水環(huán)境綜合采樣分析的中樞。它通過USB
數據接口標準實現與多水質參數分析儀和ASD光譜儀的數據連接。
所述實體模塊涉及通訊接口包括RS-232串行數據接口和USB數據接口。
本實用新型技術效果如下
通過利用便攜式PC終端整合多水質參數記錄模塊、光譜采集模塊和定位導航模塊，利 用理化參數獲取模塊、光譜實時處理模塊、電子錄入模塊、數據整理模塊以及數據存儲模塊 等功能模塊，大大提高了水環(huán)境綜合采樣參數的數據關聯性，增強了水質主要參數、光譜信 息及輔助數據的實時采集、査看與分析功能，并將采集數據及時保存至小型數據庫中，從而 有效降低人工參與帶來的數據失真，提高數據采集效率、數據分析的實時性，保障了采集數 據的安全。

圖1是實施本實用新型的模塊結構圖。 圖2是實施本實用新型的硬件結構圖。 附圖中本領域通用的外文縮寫解釋如下
Chla:葉綠素a。 PCY:藍綠藻。SpC:電導率。PH:氫離子濃度指數。PC:個人電腦
設備。CPU:中央處理器。RAM:隨機存儲器。RS-232:串行數據接口。 USB:通用串行總線。
具體實施方式
以下將結合附圖(圖l、圖2)進一步對本實用新型進行詳細介紹。 圖l是實施本實用新型的模塊結構圖。本實用新型包括了多水質參數分析儀、ASD光譜 儀及便攜式PC機等實體模塊，以及理化參數獲取模塊、光譜實時處理模塊、電子錄入模塊、
數據整理模塊以及數據存儲模塊等功能模塊。
所述多水質參數分析儀是將多個主要水質參數分析探頭整合于多水質參數分析平臺之
上，使之能夠實現多個主要水質參數的同時采集功能，并通過統(tǒng)一數據接口實現與便攜式PC 機的數據傳遞。該多水質參數分析儀實現了葉綠素a濃度、藍綠藻濃度、濁度、電導率、PH 值、溫度、深度等主要水質理化參數的數據采集。
所述ASD光譜儀利用一束光纖進行光的采集，并將光投射到一個全息衍射光柵，分離和 反射各個波長的能量，并分別被內置三個探測器單獨測量，從而實現記錄被測目標的光譜信 息。ASD光譜儀通過RS-232串行數據接口實現與便攜式PC機的數據連接。
所述便攜式PC機是理化參數獲取模塊、光譜實時處理模塊、電子錄入模塊、數據整理 模塊以及數據存儲模塊等功能模塊的載體，是實現水環(huán)境綜合采樣分析的中樞。它通過USB 數據接口標準實現與多水質參數分析儀和ASD光譜儀的數據連接。
所述理化參數獲取模塊用于實現從多水質參數分析儀中獲取水質理化參數的采樣數據。
所述光譜實時處理模塊用于實現從ASD光譜儀中獲取水體光譜數據，并實現水體光譜數 據的快速處理。
所述電子錄入模塊通過定制電子表格，實現采樣數據的電子錄入功能，并完成電子采樣 表格的生成功能。
所述數據整理模塊用于實現水環(huán)境綜合采樣數據的數據關聯、數據瀏覽、數據簡單分析 功能。所述數據存儲模塊用于實現水環(huán)境綜合采樣數據的快速入庫和數據管理功能，提升采樣 的安全性。
所述實體模塊涉及通訊接口包括RS-232串行數據接口和USB數據接口。
圖2是實施本實用新型的硬件結構圖。實現本實用新型在硬件上包括了三大部分，即便 攜式PC機部分、多水質參數分析儀部分和ASD光譜儀部分。
所述便攜式PC機部分是理化參數獲取模塊、光譜實時處理模塊、電子錄入模塊、數據 整理模塊以及數據存儲模塊等功能模塊的載體，是實現水環(huán)境綜合采樣分析的中樞。所述便 攜式PC機部分包括了主板、CPU、 RAM、硬盤、電池、鍵盤。顯示器及數據接口等部分。 電子錄入模塊、數據整理模塊等功能模塊存儲于硬盤上，使用時通過CPU指令將功能模塊調 入RAM中；通過顯示器，實現功能模塊的顯示；利用鍵盤操作，來完成功能模塊的人機交 互；同時，通過數據接口實現與多水質參數分析儀、ASD光譜儀之間的數據通訊；由便攜式 PC機部分內部電池保障該部分硬件的用電需求。
所述多水質參數分析儀部分實現多個水質理化參數的采集功能，包括了多個水質理化參 數探頭、數據控制器、電池倉和數據接口部分。操作時，由數據控制器發(fā)出指令至水質參數 探頭，并接受和解析探頭返回的信息，同時可通過數據接口將數據傳輸至與之相連的便攜式 PC機。多水質參數分析儀由其內部電池倉保障其用電需求。
所述多ASD光譜儀部分實現多個水體光譜信息的采集功能，包括了光纖探頭、數據控制 器、電池倉和數據接口部分。操作時，通過光纖探頭采集水體的光譜信息，數據控制器根據 設置進行采集信息的接受和解析工作，并通過數據接口將數據傳輸至與之相連的便攜式PC 機。ASD光譜儀由其內部電池倉保障其用電需求。
在所述三個硬件部分的接口間由特定通訊電纜實現數據傳遞。
利用本實用新型進行水環(huán)境野外數據采集流程如下
1)、采樣準備工作。采樣準備工作主要完成儀器的開機、連接和調試等工作，是儀器處 于良好的工作狀態(tài)，以便于釆樣工作的開展。
>首先，將三個硬件實體分別開機，處于工作狀態(tài)；
>其次，利用通訊電纜將儀器的三大硬件進行硬件連接；
>在便攜式PC機上調入功能模塊，實現便攜式PC機與多水質參數分析儀、ASD 光譜儀的軟件連接；
>利用便攜式PC機對多水質參數分析儀、ASD光譜儀進行采樣前的調試。2) 、采樣點確定。根據采樣原則與采樣方案設計，選擇具體的采樣地點。
3) 、進行理化參數和光譜數據采集。理化參數和光譜信息采集可分別由專人操作多水質 參數分析儀和ASD光譜儀，同時進行操作。同時，利用便攜式PC機，調入理化參數獲取模 塊和光譜實時處理模塊，來獲取和記錄水質理化參數和光譜數據，同時利用光譜實時處理模 塊對光譜數據進行快速分析和處理，使之滿足水環(huán)境光譜采樣標準。
4) 、數據錄入工作。數據采集完成后，調入電子錄入模塊，根據水環(huán)境綜合采樣要求， 利用定制電子表單，將采樣數據和輔助數據進行錄入，并生成原始電子采樣表，以備數據入 庫時使用，同時也增加數據備份，提高數據安全性。
5) 、對采樣數據進行必要的整理。調入數據整理模塊，對采樣的原始數據進行數據關聯 性等表要整理，使之滿足水環(huán)境綜合采樣數據入庫標準。
6) 、數據存儲工作。將生成的電子表格和整理好的原始數據，利用數據存儲模塊，存入 本地數據庫中進行存儲管理。
7)、完成該采樣點采樣工作，對采樣儀器進行必要的維護和準備，以便下次采樣使用。
權利要求1、一種水環(huán)境野外綜合采樣分析儀，其特征在于包括以下實體模塊多水質參數分析儀、ASD光譜儀及便攜式PC機，以及以下功能模塊理化參數獲取模塊、光譜實時處理模塊、電子錄入模塊、數據整理模塊以及數據存儲模塊；多水質參數分析儀通過統(tǒng)一數據接口實現與便攜式PC機的數據傳遞，ASD光譜儀通過RS-232串行數據接口實現與便攜式PC機的數據連接，便攜式PC機是理化參數獲取模塊、光譜實時處理模塊、電子錄入模塊、數據整理模塊以及數據存儲模塊等功能模塊的載體，通過USB數據接口標準實現與多水質參數分析儀和ASD光譜儀的數據連接。
2、 如權利要求1所述的分析儀，其中所述實體模塊涉及通訊接口包括RS-232串行數據 接口和USB數據接口。
專利摘要本實用新型提供一種水環(huán)境理化參數和光譜信息的野外綜合采樣分析的儀器，其特征在于包括以下實體模塊多水質參數分析儀、ASD光譜儀及便攜式PC機，以及以下功能模塊理化參數獲取模塊、光譜實時處理模塊、電子錄入模塊、數據整理模塊以及數據存儲模塊。通過本實用新型的應用，可大幅提高水環(huán)境野外采樣的工作效率，有效降低人工參與帶來的數據失真，提高數據采集效率、數據分析的實時性，保障采集數據的可靠性。
文檔編號G01N33/18GK201368868SQ200920000350
公開日2009年12月23日 申請日期2009年1月13日 優(yōu)先權日2009年1月13日
發(fā)明者藝 周, 峰 王, 王世新, 王麗濤, 閻福禮 申請人:中國科學院遙感應用研究所