北京理加联合科技有限公司

LICA United Technology Limited

服务热线: 13910499761 010-51292601
企业邮箱
应用支持 Application Support
News 应用支持

ASD丨ASD Fieldspec 3地物光谱仪在矿井水中煤浓度探测方面的应用

日期: 2023-06-28
浏览次数: 8

随着我国经济的发展和能源结构的调整,煤炭仍然是我国主要的能源来源之一。但是,煤炭生产和消费过程中所产生的污染问题也越来越受到关注。其中,煤矿污水排放问题是其中之一。

煤矿污水中含有大量的有害物质,会对环境、生态和人体健康造成严重的影响。因此,治理煤矿污水排放问题是一个备受关注的议题。

今天给大家推荐的文章,是关于研究人员在矿井水质的检测的中,建立光谱反演模型,以助力高光谱技术在水污染监测中的应用。该方法的出现对于解决煤矿废水治理问题具有重要的意义。

ASD丨ASD Fieldspec 3地物光谱仪在矿井水中煤浓度探测方面的应用

矿井水中的煤炭污染主要来自煤矸石的富集和浸出、洗煤废水、煤矿渗水灾害等,主要表现为水中煤浓度过高,这种矿井水用于农田灌溉时会使土壤累积形成“黑土”,从而导致土壤硬化,进而导致植被退化、作物枯萎、产量下降等。矿井水渗入地下水或下水道直接进入河流,一方面,其导致水资源浪费和河流污染,另一方面,因为矿井水中有很多煤粉,岩粉和细菌,长期排放也会严重影响当地居民的饮用水健康。

在土壤中,煤源碳不同于植物源有机碳,其元素组成缺乏植物和土壤微生物所需的氮、磷、钾等矿质营养物质,它稳定性较强,不仅使生物体的分解和利用变得极其困难,而且还干扰土壤有机碳的识别。并且矿井水中的煤浓度是矿井排水的主要指标,煤浓度的准确测定对矿井水的净化和二次利用具有重要意义。

然而目前,凝结沉淀+过滤工艺被广泛用于去除矿井水中的煤,其在处理过程中加入大量活性剂、絮凝剂等化学物质,由于对化学试剂的数量并没有严格的控因此,如果不能准确测量矿井水中的煤浓度,在处理过程中仍会形成二次污染。随着高光谱技术的快速发展,其低成本、高效的优点使其成为水污染监测的重要手段,对叶绿素、重金属离子和水中可溶性有机物等光学活性物质浓度的遥感反演研究相对成熟,对这些指标参数建立了许多反演模型,但在矿井水质参数的反演过程中,水中煤浓度的反演模型尚未得到研究。

基于此,在本研究中,为了实现矿井水中煤浓度的准确测量,来自河南理工大学测绘与土地信息工程学院的一组研究团队,首先制备了不同煤浓度的样品(0mg/L-1000mg/L),并利用ASD Fieldspec 3便携式地物光谱仪测量不同煤浓度矿水的可见-近红外光谱数据,再使用CARS算法(竞争自适应重加权采样)提取敏感波段,最后利用卷积神经网络方法(CNN)建立矿水煤浓度光谱反演模型(CKCNN模型),并采用k倍交叉验证对模型进行优化,以预测矿井水中的煤浓度,控制化学试剂的量,减少二次污染的影响,实现煤浓度的反演。并同时使用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和相关系数(R)等评估指标评价模型。

ASD丨ASD Fieldspec 3地物光谱仪在矿井水中煤浓度探测方面的应用

样品煤浓度

【结果】

ASD丨ASD Fieldspec 3地物光谱仪在矿井水中煤浓度探测方面的应用

不同煤浓度水平下的光谱曲线

ASD丨ASD Fieldspec 3地物光谱仪在矿井水中煤浓度探测方面的应用

由CARS选择的敏感波段

ASD丨ASD Fieldspec 3地物光谱仪在矿井水中煤浓度探测方面的应用

反演模型精度评价

ASD丨ASD Fieldspec 3地物光谱仪在矿井水中煤浓度探测方面的应用

六种模型的反演结果

【结论】

本研究以焦煤集团中马煤矿的煤样为研究对象,利用便携式地物光谱仪ASD FieldSpec3测量了不同煤浓度的矿井水样可见-近红外的光谱数据,研究了矿井水中煤浓度的光谱特性,基于CKCNN煤浓度估算模型(模型反演精度为R2=0.9994,RMSE=6.1401,RPD=41.9692),反演矿井水中煤浓度,得出以下结论:

● 水样的光谱反射率集中在可见光波段,而在近红外波段几乎为0;光谱反射率随煤浓度的增加而减小;在500~550nm和760nm左右分别形成了一个反射峰和一个吸收谷,并随着煤浓度的增加而逐渐减弱。

● 与SPA+BF、CARS+BF、SPA+CNN、All Band +CNN、CARS+CNN五种建模方法相比,CKCNN浓度估计模型的反演效果最好,反演误差为0.17mg/L,反演结果符合GB11901-1989中实验室测量的要求;基于高光谱数据的CKCNN模型可作为预测矿井水中煤浓度的方法。

总之,研究结果表明,在可见光-近红外波段的高光谱遥感可以快速探测到矿井水中的煤浓度,CKCNN模型为测定矿井水中的煤浓度提供了一种新的方法,在推进矿井水中煤浓度对可见-近红外光谱的影响研究方面具有重要意义。

请点击下方链接,阅读原文:

https://mp.weixin.qq.com/s/4f2n6BaZZxrybaQ_FI-jgQ

News / 相关新闻 More
2024 - 02 - 28
微塑料是指直径小于5毫米的塑料颗粒,它们主要来源于塑料制品的磨损、降解和破碎,对环境和生态系统产生了不容忽视的影响。微塑料广泛分布在河流、湖泊、海洋等水体中,对水环境会造成污染,也可被水生生物摄取,进而在食物链中传递,最终影响到人类健康。此外,微塑料还可能影响浮游动物的摄食、生长和繁殖,从而影响整个生态系统的功能。针对微塑料是否会影响生物扰动活动,国外的一组团队展开了研究。淡水沉积物中的微塑料影响主要生物扰动者在生态系统功能中的作用 微塑料(粒径≤5mm)是塑料废物中的一部分,会通过沿海径流和河流进入到海洋。根据其密度差异,或漂浮在水中或进入沉积物中。沉积物-水界面是水中生物主要活动区,通过生物地球化学过程在生态系统功能中发挥着重要作用。这些生物地球化学过程主要由微生物活动驱动,而底栖无脊椎动物生物扰动作用明显,可凭借进食、排泄、推土、掘穴以及建造洞穴、土堆和坑等行为影响各界面间...
2024 - 02 - 26
在青藏高原的腹地,巍峨的唐古拉山脉伫立于世界之巅,其冰川如同大自然的年轮,默默记录着地球气候的每一次微妙变化。冰川之中,那些被冰封的气泡,就像是时间的容器,保存着过去气候的密码。冰芯气泡,是冰川积累过程中空气被困于冰层之中形成的。它们不仅仅是简单的空气囊泡,而是携带着过去气候信息的宝贵资源。当雪花飘落并逐渐积累成冰时,其中的空气被封存,形成了气泡。这些气泡中的空气成分,包括温室气体如二氧化碳和甲烷,以及它们的浓度,都是反映当时大气成分的重要指标。科学家们通过分析这些冰芯中的气泡,揭示了气候变化的历史,而冰芯中的δ18O值更是成为了解这一历史的关键线索。青藏高原中部冰芯气泡δ18O指示晚全新世冰川变化 冰芯中的气泡是冰初形成时的地球大气,蕴含了关于过去的无穷讯息,是研究古大气环境最直接的方法,且已广泛用于区域或全球气候重建。极地和高山冰川冰芯中空气含量的变化除了与积雪速率和气温变化...
2024 - 02 - 21
肉类富含丰富的蛋白质和营养物质,不仅能够满足我们的味蕾,还能够提供我们身体所需的能量和营养。随着肉类需求的增加,大规模的肉类生产和运输过程中,肉类的速冻可以一定程度保持食物的新鲜度和口感。然而,关于速冻解冻的肉类,和新鲜肉类的混淆,让人难以分辨。首尔大学的研究人员利用高光谱成像技术,做了相关的研究。使用高光谱成像仪和机器学习对新鲜和冻融牛肉进行分类由于对安全、可食用肉类的需求的不断增加,冷冻储存技术得到了不断改进。然而目前存在解冻肉在处理和销售过程中被进行了错误的标记,宣称为新鲜肉类,这可能导致消费者受到误导或产生安全隐患。在这项研究中,使用高光谱图像数据构建了一个机器学习(ML)模型,用于区分新鲜冷藏、长期冷藏和解冻的牛肉样本。通过四种预处理方法,共准备了五个数据集来构建ML模型。使用PLS-DA和SVM技术构建了模型,其中应用散点校正和RBF核函数的SVM模型性能最佳。结果表明,利用高...
2024 - 01 - 30
水是地球上最丰富的天然资源之一,它是所有生物体的基本需求。水在地球上循环的过程中,植物水分吸收与蒸腾演绎着重要的角色。植物通过根系吸收水分,并将水分输送到植物的各个部位。植物通过蒸腾作用释放水分到大气中,形成了大气中的水蒸气。植物水分的来源和分配是植物生长和发育过程中的重要环节,也是相关科研的重点,水同位素技术成为科研过程中十分重要的一种科研手段。今天推荐给大家的优秀文章与此相关。利用同位素技术解析植物水分来源的不确定性因为蒸腾占据了61%-65%的陆地生态系统蒸散量,植物水分吸收在全球水循环中发挥着重要作用。植物是土壤和大气水文过程的纽带,这就是实施植物恢复可以改善区域环境的原因之一。在此背景下,研究植物水源划分为如何提高植被生产力和水资源可持续管理提供重要信息。因为植物和环境条件相互作用,水分吸收是一个复杂的过程,这使得植物水源分配变得复杂。近几十年来,同位素广泛应用于植物水源划分,因...
关闭窗口】【打印
Copyright ©2018-2023 北京理加联合科技有限公司
犀牛云提供企业云服务

北京理加联合科技有限公司

地址:北京市海淀区安宁庄东路18号光华创业园5号楼(生产研发)
          光华创业园科研楼四层
电话:13910499761 13910499762 010-51292601
传真:010-82899770-8014
邮箱:info@li-ca.com
邮编:100085

 

地址:深圳市宝安区创业二路玖悦雅轩商业裙楼3层瑞思BEEPLUS 3029室 手机:13910499772

 


 


  • 您的姓名:
  • *
  • 公司名称:
  • *
  • 地址:
  • *
  • 电话:
  • *
  • 传真:
  • *
  • 电子邮箱:
  • *
  • 邮政编码:
  • *
  • 留言主题:
  • *
  • 详细说明:
  • *
在线留言
关注我们
  • 官方微信
  • 官方手机端
友情链接:
X
1

QQ设置

3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

5

电话号码管理

  • 010-51292601
6

二维码管理

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

展开