透过“一束光”，就能实时监测水质？这不是科幻，而是科技照进了现实。
近日，海康威视发布高光谱水质多参数监测仪。该水质监测仪集成了高光谱、人工智能、液位雷达、视频感知等前沿技术，突破传统水质监测的局限，实现了高效、实时、连续、无污染地监测水质状况，可秒级采集叶绿素、高锰酸盐指数、透明度等11项水质关键参数。
融合高光谱与AI技术秒级采集11项水质参数
“不同于传统用化学药剂来监测水质的方式，高光谱水质多参数监测仪用‘光’就能实时监测水质。”海康威视相关负责人表示，水质监测是水环境保护的重要前提，这对水质监测行业来说是一次技术革新与升级，为水环境保护提供了全新思路。
用“光”就能实时监测水质，这是怎么实现的？
高光谱技术能辨别肉眼、普通的光学技术不能识别的物体，分辨出其内在的物理、化学特性。
“不同的水质，有不同的光谱特质。通过高光谱技术，能一眼看清水质的光谱特征与水质参数。”该负责人介绍，高光谱成像可以有效观测水体中叶绿素、悬浮物等分布情况，从而识别富营养化和藻类爆发等水污染中的常见问题，具有能够同时进行大范围水质监测、动态跟踪污染情况等优势。
海康威视依托在AI、全光谱感知能力上的深厚技术积累，将高光谱与人工智能等技术融合，联合权威研究所和水质实验室，实地采集了大量水质真值数据，进行人工智能反演算法训练。最终，在产品上实现了复杂天气情况下叶绿素、高锰酸盐指数、透明度等11个关键水质参数的实时高频监测，秒级采集水质光谱数据，相较传统监测平均一天或每4小时采集一次水质数据的频次，采样频次和效率大大提升。
打破传统监测局限开启水环境保护新思路
长期以来，水质监测主要通过建设固定式或浮动式水质监测站的方式进行实地采样，主要使用化学检测法，采样数据需要抽取到基站或携带到实验室后再进行检测，存在监测频率低、建设和运维成本高、点位少盲区大、时空代表性不足等局限性，具有局部和典型的代表意义，但难以实现流域河湖水质精细化管理。
“把高光谱与人工智能技术融合，可以打破传统监测方式的局限，这为开展水质监测和判断河湖水质趋势提供了全新思路，正在成为水环境保护中越来越重要的监测手段。”该负责人表示，一台高光谱水质多参数监测仪相当于以前的多台设备。传统水质监测需要专门建设基站，针对水质的不同监测参数，要购置多台功能单一的监测仪器进行一一监测，无法做到一次输出多项水质参数，建站和设备成本较高，还存在化学药剂废弃物的二次污染。
与此同时，更实时、更全局的水质监测对水环境管理同样至关重要。该负责人举例说，在水污染治理上，当一条河流出现违法排污时，有时20分钟就排完了，若未能在此时间范围内及时采集到数据，或样本采集点不在该流域范围内，就难以做到水污染事件的及时发现和溯源。
依托海康威视水环境智能监测平台，可以一目了然地看到不同点位的水质监测数据，反映出河湖水质在更广范围时空上的分布和变化情况，帮助快速掌握所辖区域整体水环境质量状况和变化趋势，并实现水污染事件等异常状况的及时预警、溯源和处置，为实现水质长期达标精细化管理提供支撑。
同时，通过多维感知融合，该水质监测仪还是一个“多面手”，除分析水质参数外，还集成了液位雷达、视频感知的能力，通过液位雷达看水位、摄像头看现场视频图像，辅助水质监测。若水质异常时，可综合排查原因，如液位雷达监测水位是否有突变，通过摄像头还可查找异常源头。
攻克多项技术难关持续探索全光谱感知能力
该水质监测仪的推出是海康威视在全光谱感知能力上又一引领行业的技术创新。在产品研发过程中，为了解决高光谱成像分析物质特征时会受到复杂环境的影响，如光照、温度、安装地理位置等环境的变化，均有可能会影响水质参数的准确性。海康威视在自动光谱获取技术、高光谱AI算法等方面进行了系统性的设计和研发，攻克了多项技术难关。
在光照方面，针对光照变化会影响水体光谱反射率实时获取的行业痛点，海康威视率先实现了技术突破，通过采用自研的环境光自适应光谱获取技术，借助环境光感知模块实时获取环境光信息，让该水质监测仪具备了随“光”应变的能力。
“光谱获取是非常敏感的，哪怕是一天之内天气、光照的小变化，都会影响到设备的采集稳定性，所以业内此前是需要人工手动的方式来不断校正设备，繁琐又费时。”该负责人介绍，环境光自适应光谱获取技术的应用，让该水质监测仪既避免了传统复杂的人工标定流程，也使产品能适应不同光照、天气等复杂环境，保证各水质参数长时间连续、稳定、准确输出。
在地理位置方面，不同水域的水质不同，同一水域在不同季节也会存在差异。该水质监测仪通过搭载AI分析系统，面对不同地区差异化的水体特征，可采用对应的人工智能算法模型，并支持算法远程升级，保障在不同区域、不同时域下的水质采集精度，实现因“水”制宜开展监测。此外，通过设备开放平台HEOP，开放硬件能力，支持算法对接，与生态合作伙伴共同推动水质监测创新。
该负责人介绍，该水质监测仪适用于湖泊、水库、流域、饮用水源地等地表水水质监测，目前已在全国多地落地应用，助力水环境长治久清。
