透過“一束光”，就能實時監(jiān)測水質？這不是科幻，而是科技照進了現(xiàn)實。

近日，?？低暟l(fā)布高光譜水質多參數(shù)監(jiān)測儀。該水質監(jiān)測儀集成了高光譜、人工智能、液位雷達、視頻感知等前沿技術，突破傳統(tǒng)水質監(jiān)測的局限，實現(xiàn)了高效、實時、連續(xù)、無污染地監(jiān)測水質狀況，可秒級采集葉綠素、高錳酸鹽指數(shù)、透明度等11項水質關鍵參數(shù)。

融合高光譜與AI技術   秒級采集11項水質參數(shù)

“不同于傳統(tǒng)用化學藥劑來監(jiān)測水質的方式，高光譜水質多參數(shù)監(jiān)測儀用‘光’就能實時監(jiān)測水質?！焙？低曄嚓P負責人表示，水質監(jiān)測是水環(huán)境保護的重要前提，這對水質監(jiān)測行業(yè)來說是一次技術革新與升級，為水環(huán)境保護提供了全新思路。

用“光”就能實時監(jiān)測水質，這是怎么實現(xiàn)的？

高光譜技術能辨別肉眼、普通的光學技術不能識別的物體，分辨出其內在的物理、化學特性。

“不同的水質，有不同的光譜特質。通過高光譜技術，能一眼看清水質的光譜特征與水質參數(shù)?！痹撠撠熑私榻B，高光譜成像可以有效觀測水體中葉綠素、懸浮物等分布情況，從而識別富營養(yǎng)化和藻類爆發(fā)等水污染中的常見問題，具有能夠同時進行大范圍水質監(jiān)測、動態(tài)跟蹤污染情況等優(yōu)勢。

?？低曇劳性贏I、全光譜感知能力上的深厚技術積累，將高光譜與人工智能等技術融合，聯(lián)合權威研究所和水質實驗室，實地采集了大量水質真值數(shù)據(jù)，進行人工智能反演算法訓練。最終，在產品上實現(xiàn)了復雜天氣情況下葉綠素、高錳酸鹽指數(shù)、透明度等11個關鍵水質參數(shù)的實時高頻監(jiān)測，秒級采集水質光譜數(shù)據(jù)，相較傳統(tǒng)監(jiān)測平均一天或每4小時采集一次水質數(shù)據(jù)的頻次，采樣頻次和效率大大提升。

打破傳統(tǒng)監(jiān)測局限  開啟水環(huán)境保護新思路

長期以來，水質監(jiān)測主要通過建設固定式或浮動式水質監(jiān)測站的方式進行實地采樣，主要使用化學檢測法，采樣數(shù)據(jù)需要抽取到基站或攜帶到實驗室后再進行檢測，存在監(jiān)測頻率低、建設和運維成本高、點位少盲區(qū)大、時空代表性不足等局限性，具有局部和典型的代表意義，但難以實現(xiàn)流域河湖水質精細化管理。

“把高光譜與人工智能技術融合，可以打破傳統(tǒng)監(jiān)測方式的局限，這為開展水質監(jiān)測和判斷河湖水質趨勢提供了全新思路，正在成為水環(huán)境保護中越來越重要的監(jiān)測手段。”該負責人表示，一臺高光譜水質多參數(shù)監(jiān)測儀相當于以前的多臺設備。傳統(tǒng)水質監(jiān)測需要專門建設基站，針對水質的不同監(jiān)測參數(shù)，要購置多臺功能單一的監(jiān)測儀器進行一一監(jiān)測，無法做到一次輸出多項水質參數(shù)，建站和設備成本較高，還存在化學藥劑廢棄物的二次污染。

與此同時，更實時、更全局的水質監(jiān)測對水環(huán)境管理同樣至關重要。該負責人舉例說，在水污染治理上，當一條河流出現(xiàn)違法排污時，有時20分鐘就排完了，若未能在此時間范圍內及時采集到數(shù)據(jù)，或樣本采集點不在該流域范圍內，就難以做到水污染事件的及時發(fā)現(xiàn)和溯源。

依托海康威視水環(huán)境智能監(jiān)測平臺，可以一目了然地看到不同點位的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)，反映出河湖水質在更廣范圍時空上的分布和變化情況，幫助快速掌握所轄區(qū)域整體水環(huán)境質量狀況和變化趨勢，并實現(xiàn)水污染事件等異常狀況的及時預警、溯源和處置，為實現(xiàn)水質長期達標精細化管理提供支撐。

同時，通過多維感知融合，該水質監(jiān)測儀還是一個“多面手”，除分析水質參數(shù)外，還集成了液位雷達、視頻感知的能力，通過液位雷達看水位、攝像頭看現(xiàn)場視頻圖像，輔助水質監(jiān)測。若水質異常時，可綜合排查原因，如液位雷達監(jiān)測水位是否有突變，通過攝像頭還可查找異常源頭。

攻克多項技術難關   持續(xù)探索全光譜感知能力

該水質監(jiān)測儀的推出是海康威視在全光譜感知能力上又一引領行業(yè)的技術創(chuàng)新。在產品研發(fā)過程中，為了解決高光譜成像分析物質特征時會受到復雜環(huán)境的影響，如光照、溫度、安裝地理位置等環(huán)境的變化，均有可能會影響水質參數(shù)的準確性。?？低曉谧詣庸庾V獲取技術、高光譜AI算法等方面進行了系統(tǒng)性的設計和研發(fā)，攻克了多項技術難關。

在光照方面，針對光照變化會影響水體光譜反射率實時獲取的行業(yè)痛點，?？低暵氏葘崿F(xiàn)了技術突破，通過采用自研的環(huán)境光自適應光譜獲取技術，借助環(huán)境光感知模塊實時獲取環(huán)境光信息，讓該水質監(jiān)測儀具備了隨“光”應變的能力。

“光譜獲取是非常敏感的，哪怕是一天之內天氣、光照的小變化，都會影響到設備的采集穩(wěn)定性，所以業(yè)內此前是需要人工手動的方式來不斷校正設備，繁瑣又費時?！痹撠撠熑私榻B，環(huán)境光自適應光譜獲取技術的應用，讓該水質監(jiān)測儀既避免了傳統(tǒng)復雜的人工標定流程，也使產品能適應不同光照、天氣等復雜環(huán)境，保證各水質參數(shù)長時間連續(xù)、穩(wěn)定、準確輸出。

在地理位置方面，不同水域的水質不同，同一水域在不同季節(jié)也會存在差異。該水質監(jiān)測儀通過搭載AI分析系統(tǒng)，面對不同地區(qū)差異化的水體特征，可采用對應的人工智能算法模型，并支持算法遠程升級，保障在不同區(qū)域、不同時域下的水質采集精度，實現(xiàn)因“水”制宜開展監(jiān)測。此外，通過設備開放平臺HEOP，開放硬件能力，支持算法對接，與生態(tài)合作伙伴共同推動水質監(jiān)測創(chuàng)新。

該負責人介紹，該水質監(jiān)測儀適用于湖泊、水庫、流域、飲用水源地等地表水水質監(jiān)測，目前已在全國多地落地應用，助力水環(huán)境長治久清。

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