深部含水层pH值原位在线监测仪的研制
近年来，我国水资源污染与短缺问题日趋严重，各行各业均受到不同程度的影响，尤其深部水层受到污染，长期内难以消除。如果生活用水和灌溉农业用水受到污染，将会严重影响人们的生活质量和身体健康。pH值检测是水质检测与分析的重要指标，其在水文地质调查、农业生产等各个方面扮演着重要角色。 本课题是中国地质调查局水文地质环境地质调查中心pH值检测项目中的一部分。课题研究的目的是获取二氧化碳地质储存工程中封存在地层中的二氧化碳分布运移情况，实时监测深部含水层pH值的变化，预报二氧化碳泄露进入深部咸水层溶解后导致水环境酸性增强引发的水质变化，避免对生态环境的破坏。 论文分析了深部含水层pH值检测的影响因素，通过试验发现水层压力和水流速对压力平衡型pH电极采集精度的影响可以忽略，而电极使用时间和温度的影响是主要因素。监测仪以低功耗MSP430F5438微处理器为核心，辅以电源电路、CAN总线通信电路、DS18B20温度采集电路以及双回路同步采样pH值测量电路等外围电路构成，满足了在野外环境下深水层原位检测装置体积小、高精度、低功耗、远距离通信、抗干扰等性能要求。软件方面采用3σ拉依达准则和中位值均值滤波算法，解决了监测仪测量电路受外界环境的影响发生的零点漂移现象。通过实验室试验，研究了干扰离子对pH值测量产生的影响，确定了pH电极发生酸误和碱误的临界值，得到了时间、温度、酸碱度与电位漂移的试验数据。利用MATLAB仿真软件，基于BP神经网络建立了时间、温度影响pH电极电位漂移的补偿模型。建立了基于仪器零点智能补偿方法和pH电极电位漂移补偿方法的pH值原位在线智能计算方法，确保了pH值原位长期监测的稳定性和精度。 该仪器在某二氧化碳地质储存试验场地进行了安装应用示范。能够满足在线监测的需要，现已用于工程监测，具有较广泛的应用前景。
水质监测;氢离子浓度指数;在线监测仪;电路设计;软件开发
河北农业大学
硕士
农业电气化与自动化
张曙光
2017
中文
X853
70
2018-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）