技术领域
[0001] 本
发明涉及一种基于
光谱检测原理的多参数集成水质监测传感系统，利用本发明提供的传感系统可对水环境中
化学需氧量、溶解氧、
浊度、蓝藻、叶绿素a以及石油类等6个水质污染指标进行快速在线监测和分析，属
传感器技术领域。
背景技术
[0002] 水是人类的生命之源，水
质量的好坏直接影响着人们的生产、生活和身体的健康。但是随着社会经济的快速发展，大量的工业
废水、生活污水及其他废弃物被排入环境
水体，造成了水资源污染，水质不断的恶化。水体污染也被认为是人类生存环境主要威胁之一，因此，对其进行监测和控制，尤其是在线监测和控制势在必行。
[0003] 国内，水环境质量监测体系经过多年的建设基本形成定期
采样、实验室检测的
框架，水质常规监测和分析技术虽较为全面，但是监测数据无法实现实时采样、快速检测。少量的在线监测设施基本来自欧美地区。虽然这些设备的采样和监测质量较高但仍存在体积大、价格昂贵和维护成本过高等情况，导致在线监测数据量较少，设备
覆盖范围不能满足预警需求。此外，结合前端
数据采集和预警模拟体系以及应急响应决策系统的全面集成、快速反应系统仍然存在空白。
[0004] 水环境监测系统是20世纪70年代发展起来的，在芬兰、美国、英国、日本、荷兰等国已有相当规模的应用，并被纳入网络化的“环境评价体系”和“
自然灾害防御体系”。现有的水质在线自动监测系统是将多项指标的分析仪器组合起来，从采样、分析到记录、
数据处理组成系统，实现实时多参数自动监测。
[0005] 2001年国家环保总局从法国、意大利引进了环境水质多参数在线监测系统，在国内建成了10个试点地表水水质自动在线监测站，主要实现对水质常规五参数以及总有机
碳（TOC）、化学需氧量（COD）的指标检测，每套系统的价格约170万元人民币，价格昂贵，进口水质监测设备主要以大型设备为主，采用站房式将待测水样抽到各测试仪器中进行检测，建设成本高，超过国内一般使用单位的承受
力；另外，运行维护
费用高、售后服务不便，且每年需耗费相当的外汇来购买零配件以维持其正常的运转，所以进口水质自动监测站在国内广泛推广使用存在较大难度。虽然，国内已经研发了一些环境水质监测仪器和系统，但是高质量的自动监测系统多为国外引进，国产仪器所占比例很小，而且传感器技术基本被国外公司垄断，利用这些传感器更可能涉及泄露国家机密信息。目前，国内水质监测多数仍采用人工采样和监测站检测方式，对水质进行定点采样和实验室分析检测，有些部
门也引进了一些较先进的监测仪器，但各类仪器多数单独监测少量几个指标，各仪器一般处于单独使用状态，覆盖面有限，需要大量人力和财力的介入，并且数据获取、分析的实时性不高。所以，开展多种水质监测传感器的开发和集成，不仅可以大大减少成本、方便操作者，而且能够将样品前处理过程整合在整个监测系统中，真正实现实时、无人值守检测，更重要的是能形成具有自主知识产权水质监测系统。
[0006] 然而，国外多参数集成的传感器均采用高功率灯或氙灯，功率大，需要特殊电源（非
电池供电）。更重要的是使用的
光源不适合，经常
开关、多次工作，使用寿命有限，且多参数集成的在线监测
传感器系统国内外鲜有报道，更多的报道仅涉及单个参数的组合，每个参数一个
探头。
[0007] 基于以上国情和国外发展现状，本发明拟介绍一种基于光谱检测原理的多参数集成水质监测传感系统，包括化学需氧量、溶解氧、浊度、蓝藻、叶绿素a以及石油类等6个水质污染指标，参数齐全、体积小、免（少）维护、检测迅速准确，能适应复杂、恶劣的现场检测环境、成本低，检测数据实时发送，适合在线监测，将会给水质智能监测提供极大的便利。
发明内容
[0008] 本发明目的在于提供一种多参数集成的水质在线监测传感系统，所提供的监测传感系统是基于光谱监测原理，是一种用于水环境水质多参数污染指标实时在线连续监测的传感系统。
[0009] 本发明的基本原理是光谱识别方法，包括光散射法测定浊度、紫外光吸收法测定化学需氧量、激发
荧光光谱法测定溶解氧、叶绿素a和蓝藻及石油类的测定等。根据水环境浊度参数测量原理，采用617nm
波长红光照射水体，在入射光90°方向收集散射光，测定散射光的强度来得到水样的浊度。根据紫外吸收原理，采用254nm紫外光照射水体，通过检测窗口收集反射光的强度得到水样的吸光度，由于水体中的有机污染物对254nm紫外光有吸收，通过荧光吸收法测定得到化学需氧量（COD）。水体中叶绿素a在波长为473nm蓝光的激发下会发出685nm的荧光，蓝藻在波长为617nm的光源的激发下会发出655nm的荧光，石油类污染物在254nm紫外光的激发下会发出360nm的荧光，采用473nm波长光源照射氧敏感膜会发出590nm的荧光，基于此激发荧光光谱法可以分别测定溶解氧、叶绿素a、蓝藻和石油类等水体污染物。由于这些参数所需要的光源有共同性，因此可以集成为一个6参数水质监测传感系统，其中254nm光源用于COD和石油类指标的检测，617nm光源用于浊度和蓝藻指标的监测，473nm用于叶绿素a和溶解氧的监测。
[0010] 本发明所提供的在线监测传感系统主要由光源及
信号采集和发送单元、光纤单元、检测窗口单元等组成，整个传感系统的结构如图1所示。其中（一）光源及信号采集和发送单元包括：3个LED光源及
散热片、3
块LED驱动
电路板、9块信号采集
电路板、9个光敏管、数据线及防水接头等部件组成；（二）光纤单元包括三组特种光纤组件，每组光纤包括参考光纤，信号光纤1，信号光纤2、光源光纤，2个带通滤光片等；（三）检测窗口单元包括五个不同结构的探头，即检测池结构探头，氧敏感膜探头、直
角光纤探头和2个平头探头，可分为COD和石油类检测传感系统、溶解氧和叶绿素a检测传感系统和蓝藻系统。以上（一）和（二）单元封装在不锈
钢防水
外壳内，
光信号通过光纤传输，
电信号通过
电缆线传输，检测窗口单元在
不锈钢防水外壳外用于
接触水体进行检测。检测到的信号通过无线方式发送到监控中心。
[0011] 三个检测传感系统阐述如下：
[0012] 1）COD和石油类检测传感系统
[0013] 254nm UV-LED（20uW）光源由光纤耦合，第一路作为光源强度参考光直接导入光电管，测定光电管的
电流信号作为光源强度的参考值；第二路传输到插入水体中的检测窗口，通过信号光纤收集经水体中有机物等吸收后的紫外光，传导经带通滤光片（中心波长254nm，半峰宽30nm）进入紫外增强敏感光敏管，由信号采集电路版采集光敏管电流信号，信号经
单片机记录、分析和处理；第三路传输到插入水体中的检测窗口，通过信号光纤收集石油类污染物受激产生的荧光信号，传导经带通滤光片（中心波长360nm，半峰宽30nm）进入紫外增强敏感光敏管，由信号采集电路版采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理。
[0014] 2）溶解氧和叶绿素a检测传感系统
[0015] 473nm蓝光高亮LED（350mW）光源由光纤耦合，第一路作为光源强度参考光直接导入光电管，测定光电管的电流信号作为光源强度的参考值；第二路传输到插入水体中的氧敏感膜，膜中的钌配合物被473nm蓝光直接照射激发产生荧光（中心波长590nm），荧光信号通过信号光纤传导经带通滤光片（中心波长590nm，半峰宽30nm）进入光敏管，由信号采集电路板采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理；第三路直接传输到水体中激发水体中的叶绿素a产生荧光（中心波长685nm），荧光信号通过信号光纤传导经带通滤光片（中心波长685nm，半峰宽30nm）进入光敏管，由信号采集电路版采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理。
[0016] 3）蓝藻和浊度检测传感系统
[0017] 617nm红光高亮LED（350mW）光源由光纤耦合，第一路作为光源强度参考光直接导入光电管，测定光电管的电流信号作为光源强度的参考值；第二路传输到插入水体中传感器探头直接照射水体，激发蓝藻产生荧光（中心波长655nm），荧光信号通过信号光纤传导经带通滤光片（中心波长655nm，半峰宽10nm）进入光敏管，由信号采集电路版采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理；第三路传输到插入水体中传感器探头直接照射水体，在入射光90°方向收集散射光，通过信号光纤传导经带通滤光片（中心波长617nm，半峰宽15nm）进入光敏管，由信号采集电路板采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理。
[0018] 所有检测到的信号均可通过无线方式发送到后台监控中心。
[0019] 具体各模块阐述如下：
[0020] 1）COD和石油类检测传感系统
[0021] 传感器探头检测窗口：采用
螺纹设计，光程长度可调，选择紫外高反射率反射镜，探头直接插入待测水体进行测试。
[0022] 特种光纤：根据检测原理为提高检测效率光纤设计如图2所示，光源端光纤为4芯，光纤直径分别为中心1根100μm（参考光）和外围3根400μm（光源）；检测探头端光纤为12芯，光纤直径为400μm，其中3根为光源，3根为收集反射光信号，6根为收集荧光信号，可有效提高光收集效率；1#信号端光纤为3芯，直径为400μm，将收集的紫外光信号耦合进入滤光片及光敏管，2#信号端光纤为6芯，直径为400μm，将收集的荧光信号耦合进入滤光片及光敏管。所有光纤接头均选择SMA905适配器，光纤材料全部选择优质
石英光纤，传输波长范围200nm-1100nm。
[0023] UV-LED：采用波长为254nm的紫外LED，功率为20uW，5V供电，LED封装在六角形
散热片上，驱动电路为LED提供稳定功率输出。
[0024] 信号采集：光敏管将光信号转化为电流信号后，通过信号采集电路进行信号放大、滤波等处理后，送入后端进行分析、存储和无线发送到监控中心，或本机直接显示测量值。
[0025] 2）溶解氧和叶绿素a检测传感系统
[0026] 传感器探头：分为溶解氧探头和叶绿素a探头。溶解氧探头将水体中氧分子敏感膜溶胶凝胶涂覆在透明塑料适配器端头外侧，经干燥处理后，便可直接接触待测水体进行测试；叶绿素a探头为不锈钢平头型，光源直接照射到水体中激发叶绿素a产生荧光，由探头收集荧光进入光敏管进行检测。
[0027] 特种光纤：根据检测原理为提高检测效率光纤设计如图2所示，光源端光纤为5芯，光纤直径分别为中心1根100μm（参考光）和外围4根400μm（光源）；1#检测探头端光纤为7芯为叶绿素a探头，光纤直径为400μm，其中中心2根为光源，外围5根为收集荧光信号，可有效提高荧光收集效率；2#检测探头端光纤为7芯为溶解氧探头，光纤直径为400μm，其中中心2根为光源，外围5根为收集荧光信号，可有效提高荧光收集效率；1#信号端光纤为5芯，直径为400μm，将收集的荧光信号耦合进入滤光片及光敏管，2#信号端光纤也为5芯，直径为400μm，将收集的荧光信号耦合进入滤光片及光敏管。所有光纤接头均选择SMA905适配器，光纤材料全部选择优质石英光纤，传输波长范围200nm-1100nm。
[0028] 高亮LED：采用波长为473nm的高亮蓝光LED，功率为350mW，5V供电，LED封装在六角形散热片上，驱动电路为LED提供稳定功率输出。
[0029] 信号采集：光敏管将光信号转化为电流信号后，通过信号采集电路进行信号放大、滤波等处理后，送入后端进行分析、存储和无线发送到监控中心，或本机直接显示测量值。
[0030] 3）蓝藻和浊度检测传感系统
[0031] 传感器探头：分为蓝藻探头和浊度探头。叶绿素a探头为不锈钢平头型，光源直接照射到水体中激发蓝藻产生荧光，由探头收集荧光进入光敏管进行检测。浊度探头为接收光与入射光成90°结构设计制造，可直接插入待测水体进行测试；
[0032] 特种光纤：根据检测原理为提高检测效率光纤设计如图2所示，光源端光纤为4芯，光纤直径分别为中心1根100μm（参考光）和外围3根400μm（光源）；1#检测探头端光纤为7芯为蓝藻探头，光纤直径为400μm，其中中心1根为光源，外围6根为收集荧光信号，可有效提高荧光收集效率；2#检测探头端光纤为6芯为浊度探头，光纤直径为400μm，其中中心2根为光源，外围4根为收集荧光信号，可有效提高荧光收集效率；1#信号端光纤为6芯，直径为400μm，将收集的荧光信号耦合进入滤光片及光敏管，2#信号端光纤也为4芯，直径为400μm，将收集的散射光信号耦合进入滤光片及光敏管。所有光纤接头均选择SMA905适配器，光纤材料全部选择优质石英光纤，传输波长范围200nm-1100nm。
[0033] 高亮LED：采用波长为617nm的高亮蓝光LED，功率为350mW，5V供电，LED封装在六角形散热片上，驱动电路为LED提供稳定功率输出。
[0034] 信号采集：光敏管将光信号转化为电流信号后，通过信号采集电路进行信号放大、滤波等处理后，送入后端进行分析、存储和无线发送到监控中心，或本机直接显示测量值。
[0035] 4）不锈钢防水外壳
[0036] 整个传感系统选择不锈钢防水外壳进行封装，所有外部接头选择IP69防水接头，适合于直接进入水体，并进入深水区进行测量。
[0037] 本发明的传感器标定方法是采用标准化学需氧量、溶解氧、叶绿素a、蓝藻、浊度和石油类等检测仪测定水体中从低浓度到高浓度的污染物浓度变化，同时采用本发明的传感器测定光信号强度值进行比对，得到两者的线性关系，如图4所示，再通过线性关系曲线来反推未知待测水体的相关污染物的浓度。
[0038] 本发明构建的多参数集成水质污染物在线监测传感系统由于选择LED作为光源，可以多次测定或连续测定，抗干扰能力强，使用寿命长，适合于水体长时间每天多次连续监测（如1次/10分钟），特别适用于应急事故的水质检测，需要高频次检测，将发挥作用，在地表水、
地下水水质监测具有广泛的应用前景。同时，对本发明所述的几个指标集成的传感器，国内外未见报道，第三，现有报道中更多的是单个参数的组合，每个参数一个探头，而本发明通过巧妙的结构设计和关键部件的整合，大大降低制造成本，估计成本只相当于原来的1/3～1/6左右，对于需要大批量使用传感器探头的场合，低成本的传感器是必须的。
[0039] 综上所述，本发明提供的传感系统的特征在于：a)使用的光源，b)特种光纤使用，c)特殊结构设计以及多参数集成。
附图说明
[0040] 图1为本发明
实施例的多参数集成水质在线监测传感系统总体结构示意图，图中：
[0041] 1．数据线 20．溶解氧探头
[0042] 2．防水接头 21．探头适配器
[0043] 3．防水不锈钢外壳 22．氧敏感膜
[0044] 4．COD信号采集电路板 23．蓝藻探头
[0045] 5．UV-LED驱动电路板 24．90度光纤
[0046] 6．254nm参考光信号采集电路板 25．浊度探头
[0047] 7．石油类信号采集电路板 26．叶绿素a信号采集电路板
[0048] 8．COD信号光敏管和254nm带通滤 27．473nm参考光信号采集电路板
[0049] 光片 28．473nmLED驱动电路板
[0050] 9．UV-LED光源及散热片 29．溶解氧信号采集电路板
[0051] 10．254nm参考光信号光敏管 30．蓝藻信号采集电路板
[0052] 11．石油类信号光敏管和360nm带通 31．617nm参考光信号采集电路板
[0053] 滤光片 32．617nmLED驱动电路
[0054] 12．石油类信号光纤 33．浊度信号采集电路板
[0055] 13．254nm参考光光纤 34．蓝藻信号光敏管和655nm带通
[0056] 14．254nm光源光纤 滤光片
[0057] 15．COD信号光纤 35．浊度信号光敏管和617nm带通
[0058] 16．探头检测窗口（光程可调） 滤光片
[0059] 17．流通池 36．浊度信号光纤
[0060] 18．反射镜 37．617nmLED和散热片
[0061] 19．叶绿素a探头 38．617nm信号荧光光纤
[0062] 39．617nm参考光信号光敏管 46．473nm光源光纤
[0063] 40．617nm参考光光纤 47．溶解氧信号光纤
[0064] 41．蓝藻信号光纤 48．590nm带通滤光片
[0065] 42．叶绿素a信号光敏管 49．溶解氧信号光敏管
[0066] 43．685nm带通滤光片 50．473nmLED和散热片
[0067] 44．叶绿素a信号光纤 51．473nm光源参考光光敏管
[0068] 45．473nm光源参考光纤
[0069] 图2多本发明提供的参数集成水质在线监测传感系统三组光纤结构示意图，图中示例说明如下：
[0070] A图为COD和石油类检测光纤
[0071] 111．COD信号光
端子（3芯，光纤芯径为400μm）
[0072] 112．参考光端子（1芯，光纤芯径为100μm）
[0073] 113．光源光端子（4芯，光纤芯径为1芯100μm和3芯400μm）
[0074] 114．石油类信号光端子（6芯，光纤芯径为400μm）
[0075] 115．检测探头端子（12芯，光纤芯径为400μm，3芯为光源，3芯为COD信号光，6芯为石油类信号光，交错分布）
[0076] B图为叶绿素a和溶解氧检测光纤
[0077] 116．叶绿素a信号光端子（5芯，光纤芯径为400μm）
[0078] 112．参考光端子（1芯，光纤芯径为100μm）
[0079] 118．光源光端子（5芯，光纤芯径为1芯100μm和4芯400μm）
[0080] 119．溶解氧信号光端子（5芯，光纤芯径为400μm）
[0081] 120．叶绿素a探头端子（7芯，光纤芯径为400μm，2芯为光源，5芯为叶绿素a信号光，中心为光源，外围为信号光）
[0082] 121．溶解氧探头端子（7芯，光纤芯径为400μm，2芯为光源，5芯为叶绿素a信号光，中心为光源，外围为信号光）
[0083] C图为蓝藻和浊度检测光纤
[0084] 122．蓝藻信号光端子（4芯，光纤芯径为400μm）
[0085] 112．参考光端子（1芯，光纤芯径为100μm）
[0086] 113．光源光端子（4芯，光纤芯径为1芯100μm和3芯400μm）
[0087] 125．浊度信号光端子（4芯，光纤芯径为400μm）
[0088] 126．蓝藻探头端子（7芯，光纤芯径为400μm，1芯为光源，6芯为蓝藻信号光，中心为光源，外围为信号光）
[0089] 127．浊度探头端子（6芯，光纤芯径为400μm，2芯为光源，4芯为浊度信号光，两束光纤成90度结构）
[0090] 图3为本发明实施例的检测参数与信号强度的线性关系图。
具体实施方式
[0091] 下面结合附图进一步阐述本发明的实质性特点和显著的进步，但本发明绝非仅局限于实施例。
[0092] 实施例1：
[0093] 本发明所提供的多参数集成水质在线监测传感系统的结构如图1所示。所述的用于传感系统主要由光源及信号采集和发送单元、光纤单元、检测窗口单元等组成。
[0094] 其中（一）光源及信号采集和发送单元包括：UV-LED光源及散热片9、473nmLED和散热片50、617nmLED和散热片37，UV-LED驱动电路板5、473nmLED驱动电路板28、617nmLED驱动电路板32，9块信号采集电路板（4、6、7、26、27、29、30、31、33）、9个光敏管（8、10、11、34、35、39、42、49、51）、数据线及防水接头等部件组成；结构特征是：
[0095] ①COD信号采集电路板（4）的一端与数据线（1）相连，另一端与COD信号光敏管和254nm带通
滤波器（8）相连接，而带滤波器（8）的另一端与COD信号光纤（15）相连接；
[0096] ②UV-LED驱动电路板（5）的一端与数据线（1）相连，另一端与UV-LED光源及散热片（9）相连接，而UV-LED光源及散热片（9）的另一端与254nm光源光纤（14）相连接；
[0097] ③254nm参考光信号采集电路板（6）的一端与数据线（1）相连，另一端与254nm参考光信号光敏管（10）相连接，而254nm参考光信号光敏管（10）的另一端与254nm参考光光纤（13）相连接；
[0098] ④石油类信号采集电路板（7）的一端与数据线（1）相连，另一端与石油类信号光敏管和360nm带通滤光片（11）相连接，而信号光敏管和360nm带通滤光片（11）的另一端与石油类信号光纤（12）相连接；
[0099] ⑤叶绿素a信号采集电路板（26）的一端与数据线（1）相连接，另一端与叶绿素a信号光敏管（42）相连，而叶绿素a信号光敏管（42）的另一端与685nm带通滤光片（43）相连，685nm带通滤光片另一端再与叶绿素a信号光纤（44）相连接；
[0100] ⑥473nm参考光信号采集电路板（27）的一端与数据线相连，另一端与473nm光源参考光光敏管（51）相连接，而473nm光源参考光光敏管（51）的另一端与473nm光源参考光纤（45）相连接，参考光纤（45）的另一端则与473nm光源光纤（46）连接；
[0101] ⑦473nmLED驱动电路板（28）的一端与数据线（1）相连，另一端与473nmLED光源及散热片（50）相连接，而473nmLED光源及散热片（50）的另一端与473nm光源光纤（46）相连接；
[0102] ⑧溶解氧信号采集电路板（29）的一端与数据线（1）相连，另一端则与溶解氧信号光敏管（49）相连接，而溶解氧信号光敏管（49）的另一端通过590nm带通滤光片（48）再与溶解氧信号光纤（47）相连接；
[0103] ⑨蓝藻信号采集电路板（30）的一端与数据线（1）相连，另一端与蓝藻信号光敏管和655nm带通滤光片（34）连接，而蓝藻信号光敏管和655nm带通滤光片（34）的另一端则与蓝藻信号光纤（41）连接；
[0104] ⑩617nm参考光信号采集电路板（31）的一端与数据线（1）相连，另一端与617nm参考光信号光敏管（39）相连接，而617nm参考光信号光敏管（39）的另一端与617nm光源参考光纤（40）相连接，617nm光源参考光纤（40）则与617nm信号光纤（38）相连接；
[0105] 617nmLED驱动电路（32）的一端与数据线（1）相连，另一端则与617nmLED和散热片（37）相连接，而617nmLED和散热片（37）与617nm信号光纤（38）相连；
[0106] 浊度信号采集电路板（33）的一端与数据线（1）相连接，另一端与浊度信号光敏管和655nm带通滤光片（35）相连，浊度信号光敏管和655nm带通滤光片（35）的另一端则与浊度信号光纤（36）相连接。
[0107] （二）光纤单元包括三组特种光纤组件，分别为COD和石油类检测光纤（12、13、14、15、16），叶绿素a和溶解氧检测光纤（19、22、44、45、46、47）、蓝藻和浊度检测光纤（23、24、
25、36、38、40、41），每组光纤包括参考光纤，2组信号光纤、光源光纤，2个带通滤光片；
[0108] （三）检测窗口单元包括5个不同结构的探头，检测池结构探头（由编号为16、17、18部件组成），氧敏感膜探头（由编号为20、21、22部件组成）、直角光纤探头（由编号为24、
25部件组成）、2个平头探头（分别由1部件和2、3部件组成）及不锈钢外壳（3）。以上一、二单元封装在不锈钢外壳内，光信号通过光纤传输，电信号通过电缆线传输，检测窗口单元在不锈钢外壳外用于接触水体进行检测。
[0109] 其中COD和石油类检测探头工作过程为：中心波长为254nm的UV-LED（20uW）光源由光纤耦合，一路作为光源强度参考光直接导入光电管，测定光电管的电流信号作为光源强度的参考值；另一路传输到插入水体中的检测池照射水体，通过信号光纤收集经水体中有机物等吸收后的紫外光，传导经带通滤光片（中心波长254nm，半峰宽30nm）进入紫外增强敏感光敏管，由信号采集电路版采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理；另一路由254nm激发荧光信号（中心波长360nm）通过信号光纤收集后进入带通滤光片和光敏管进行光电转换，由信号采集电路版采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理。
[0110] 溶解氧和叶绿素a检测探头工作过程为：473nm蓝光高亮LED（350mW）光源由光纤耦合，第一路作为光源强度参考光直接导入光电管，测定光电管的电流信号作为光源强度的参考值；第二路传输到插入水体中的氧敏感膜，膜中的钌配合物被473nm蓝光直接照射激发产生荧光（中心波长590nm），荧光信号通过信号光纤传导经带通滤光片（中心波长590nm，半峰宽30nm）进入光敏管，由信号采集电路版采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理；第三路直接传输到水体中激发水体中的叶绿素a产生荧光（中心波长
685nm），荧光信号通过信号光纤传导经带通滤光片（中心波长685nm，半峰宽30nm）进入光敏管，由信号采集电路版采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理。
[0111] 蓝藻和浊度检测探头工作过程：617nm红光高亮LED（350mW）光源由光纤耦合，第一路作为光源强度参考光直接导入光电管，测定光电管的电流信号作为光源强度的参考值；第二路传输到插入水体中传感器探头直接照射水体，激发蓝藻产生荧光（中心波长655nm），荧光信号通过信号光纤传导经带通滤光片（中心波长655nm，半峰宽10nm）进入光敏管，由信号采集电路版采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理；第三路传输到插入水体中传感器探头直接照射水体，在入射光90°方向收集散射光，通过信号光纤传导经带通滤光片（中心波长617nm，半峰宽15nm）进入光敏管，由信号采集电路版采集光敏管电流信号，信号经单片机记录、分析和处理。
[0112] 所有检测到的信号均可通过无线方式发送到后台监控中心。
[0113] 其中：
[0114] （1）473nmLED和617nmLED购自深圳天耀光 电有限公司，型号分 别为ball-top-473，ball-top-617，UV-LED购自美国SETI公司，型号为UVTOP255，所有光敏管购自德国Silicon Sensor International AG公司，型号为PC10-2TO5；
[0115] （2）信号采集电路板为通用的稳压输出电路，主要性能nA级电流信号放大，双通路，极低噪声；
[0116] （3）473/617nmLED驱动电路板为通用的信号放大和处理电路，主要性能指标：功耗350mW，工作
电压3.7-4.2V，稳定电流输出350mA；UV-LED驱动电路板为通用的信号放大和处理电路，主要性能指标：功耗20uW，工作电压3.7-4.2V，稳定电流输出20mA；
[0117] （4）COD和石油类检测光纤组件中，COD信号光端子（3芯，光纤芯径为400μm）；参考光端子（1芯，光纤芯径为100μm）；光源光端子（4芯，光纤芯径为1芯100μm和3芯
400μm）；石油类信号光端子（6芯，光纤芯径为400μm）；检测探头端子（12芯，光纤芯径为
400μm，3芯为光源，3芯为COD信号光，6芯为石油类信号光，交错分布）；
[0118] （5）叶绿素a和溶解氧检测光纤组件中，叶绿素a信号光端子（5芯，光纤芯径为400μm），参考光端子（1芯，光纤芯径为100μm），光源光端子（5芯，光纤芯径为1芯100μm和4芯400μm），溶解氧信号光端子（5芯，光纤芯径为400μm），叶绿素a探头端子（7芯，光纤芯径为400μm，2芯为光源，5芯为叶绿素a信号光，中心为光源，外围为信号光），溶解氧探头端子（7芯，光纤芯径为400μm，2芯为光源，5芯为叶绿素a信号光，中心为光源，外围为信号光）；
[0119] （6）蓝藻和浊度检测光纤组件中，蓝藻信号光端子（4芯，光纤芯径为400μm），参考光端子（1芯，光纤芯径为100μm），光源光端子（4芯，光纤芯径为1芯100μm和3芯400μm），浊度信号光端子（4芯，光纤芯径为400μm），蓝藻探头端子（7芯，光纤芯径为400μm，1芯为光源，6芯为蓝藻信号光，中心为光源，外围为信号光），浊度探头端子（6芯，光纤芯径为400μm，2芯为光源，4芯为浊度信号光，两束光纤成90度结构）。
[0120] 实施例2：
[0121] 本发明所述传感器系统包括5个检测探头，分别为COD和石油类检测探头、叶绿素a检测探头、蓝藻检测探头、浊度检测探头和溶解氧检测探头。其中COD和石油类检测探头结构由信号光纤、光源光纤、检测探头光纤端子、检测流通池、反射镜等部件组成；叶绿素a和蓝藻探头结构相同，由信号光纤、光源光纤、检测探头光纤端子组成；浊度探头结构由信号光纤、光源光纤、检测探头光纤端子（发射光纤和接收光纤成90度角）；溶解氧探头由信号光纤、光源光纤、检测探头光纤端子、适配器、氧敏感膜等组成。其中共有3组光纤组件，本发明根据应用要求进行特殊结构设计后，由南京艺坤特纤公司加工提供，流通池和适配器根据光纤探头的结构尺寸设计和加工，所有探头可直接进入水体进行相应参数的检测。
[0122] 实施例3：
[0123] 如图3所示，本发明所述6个传感器的标定方法是采用相对应的标准检测仪进行标定。各参数标定方法如下：
[0124] （1）COD标定方法具体步骤为：
[0125] 1）用烧杯准备10个不同化学需氧量浓度的水样作为待测样本，体积为100mL；
[0126] 2）采用标准化学需氧量测定方法和仪器分别测定该10个样本（单位：mg/L）；
[0127] 3）将本
专利所述传感器探头插入分别插入10个样本中，接通电源进行测试，得到10个不同化学需氧量浓度的电压值（单位：mV）；
[0128] 4）以标准化学需氧量测到的10个化学需氧量值为横坐标，以本专利所述传感器测到对应的10个样本的电压值为纵坐标，绘制标准曲线，得到传感器的线性关系曲线，从而标定传感器；
[0129] 5）用标定的传感器测定未知待测水体的化学需氧量浓度。
[0130] （2）溶解氧标定方法具体步骤为：
[0131] 1）用烧杯准备500mL体积量的纯净水；
[0132] 2）初始化标准溶解氧仪，将探头插入纯净水中检测初始溶解氧值（单位：mg/L）；
[0133] 3）将本专利所述传感器探头插入同一纯净水中，接通电源进行测试，得到荧光强度信号的电压值（单位：mV）；
[0134] 4）往纯净水中缓慢通入氮气，降低水体中溶解氧的浓度，用标准溶氧仪和本专利所述传感器分别同时测定3个浓度条件下的溶解氧值和电压值；
[0135] 5）往纯净水中缓慢通入氧气，提高水体中溶解氧的浓度，用标准溶氧仪和本专利所述传感器分别同时测定3个浓度条件下的溶解氧值和电压值；
[0136] 6）以标准溶解氧仪测到7个溶解氧值为横坐标，以本专利所述传感器测到对应的7个电压值为纵坐标，绘制标准曲线，得到传感器的线性关系曲线，从而标定传感器；
[0137] 7）用标定的传感器测定未知待测水体的溶解氧浓度。
[0138] （3）叶绿素a、蓝藻、石油类及浊度的标定方法与COD标定方法相同。
