成果名称 ---【 水质多参数智能速测仪 】

基本信息
所属机构
中国科学技术大学
成果属性
3
主题词
水质多参数;嵌入式知识库;自校正
研究起止时间
2004.01 至2006.06
成果公报内容
1、 课题来源与背景 本成果源于2004年度合肥市重点科技计划,由于我国的环境水污染状况日益严重,制约着社会和经济的可持续发展。每年由于环境水污染造成了水产养殖业的超过百亿元的损失。我国的水产品产量位居世界第一,环境水污染的现状迫切需要水产养殖的在线检测设备和分析系统。本项目研制影响水产养殖(淡水)的水质主要参数指标的智能检测系统,对PH、EC、浊度、溶解氧、温度、硫化氢、亚硝态氮和钠离子等进行实时检测;研制主要水产品的嵌入式知识库,为淡水水产养殖提供有效的分析、监测工具,以及养殖过程的决策支持。本项目的研制有助于符合绿色食品标准的水产品生产、降低投资风险,避免不科学的养殖造成的水污染,促进水产养殖业的可持续发展。本项目的成果能够推广至污水处理、环境水污染监测等领域,具有重要的社会效益和广阔的市场前景。 2、 技术原理与性能指标 项目基于计算机技术、嵌入式技术、多传感器数据融合、人工智能和水产养殖等多学科的交叉理论与技术,研制水质多参数智能速测系统,实现对水产养殖的主要水质指标PH、EC、浊度、溶解氧、温度、硫化氢、氯、氨氮、硝酸盐和钠离子等进行实时检测,以及盐度的软测量。上述指标的示值误差均≤5%。同时,本系统基于嵌入式水产养殖知识库,实现水质指标的在线智能分析。 3、 技术的先进性与创新性 项目的创新点在于:通过研究主要鱼类生长对水质重要指标的要求,建立嵌入式水产养殖知识库;检测仪器与嵌入式水产养殖知识库集成,形成水质多参数智能速测系统;通过传感器的响应特性分析,基于最小二乘支持向量机实现传感器的自校正;分析水质成分间的相关性,基于支持向量机进行建模,采用多传感器数据融合的方法进行可靠性诊断,提高检测结果的鲁棒性和可靠性。 科技进步的作用意义:多组分检测是多传感器数据融合的重要研究领域。本成果的研发涉及离子电极响应特性建模、传感器漂移的自适应补偿、可靠性诊断、支持向量机数据融合算法、水质多组分关系建模等,是多组分检测和多传感器数据融合的共性关键技术,因此,本项目的研究有着重要的理论意义,不仅为多传感器数据融合的研究提供了一条有效的途径,而且对人工智能、机器学习的研究提供了有益的借鉴。 4、 技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目的技术成果经过长期的研究与实验,以满足实际应用的需要,不存在安全性问题。该成果不仅可用于水产养殖,而且也能推广至环境水污染、污水处理等应用领域,因此,本项目的研制产品成果应用趋向:水产养殖、特种养殖业、水族馆等、环境水污染检测和污水处理等,应用单位包括水产部门各级技术推广站,水产养殖企业、用户、水族馆,以及水产技术研究机构等,环境保护部、各级环境监测站和自来水厂等。市场需求量预计至少可达数万台,具有广阔的需求与市场前景。 5、 应用情况及存在的问题 本项目成果已经在水产养殖面积超过万亩的泾县畜牧水产局、怀宁县水产技术推广站得到了应用,每亩经济效益增加超过了千元,并在阜南县王家坝水库得到了试用,取得了良好的应用效果。另外,以省校合作的方式与宣州市签署了产学研合作协议,为本项目成果的推广应用建立了良好的开端。
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