本发明涉及污水处理，尤其涉及一种污水处理过程的温室气体在线监测系统。
背景技术：
1、城镇污水处理行业是当前社会现代化进程中不可或缺的一部分，它承担着城镇污水处理和减排的重要作用，同时在运行过程中不可避免会产生温室气体。实际上，污水处理过程就是碳排放的过程，污水处理行业的碳排放量约占全社会总排放量的1％，在环保产业中占比最大。污水处理过程中会排放二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等温室气体，此外，还有伴随排放的硫化氢、氮气、氨气等背景气体。具体地，污水处理需要消耗大量燃料和药剂，间接排放大量温室气体，且处理过程本身也会直接排放温室气体。其中，二氧化碳主要来源于污水治理设施的能耗过程，而水污染物降解产生的二氧化碳则认定为生源性碳排放；甲烷主要来源于污水处理厌氧环节，包括管网、厌氧池、化粪池、污泥厌氧消化池等；氧化亚氮主要来源于污水处理过程的硝化反硝化阶段。因而，在污水处理的各个阶段对温室气体排放量进行监测十分必要。
2、针对污水处理行业，现有的温室气体监测手段主要包括采集样本和测定样本中的温室气体浓度两个步骤。其中，浓度测定的方式常见的有电化学式、热导式、气体半导体式、光干涉式、载体催化燃烧式和红外吸收式等。上述大部分测量方法对测量环境的要求十分苛刻，而污水处理的环境比较恶劣，而且样本中的气体组成也较为复杂，电化学、半导体等气体探测装置因为缺乏良好的测量环境条件而具有较低的测量精度。现有的光干涉式和红外吸收式测量装置，因为能够进行非接触式测量而具有相对稳定的测量精度，但也会因为受到气体间交叉干扰的影响，降低对混合气体式样本中的目标温室气体的浓度测定精度。
3、此外，污水处理行业采集气体样本的手段也较为单一，特别在采集缺氧池、好氧池、二沉池等池体产生的气体的样本时，通常是直接在池体的固定位置设置漂浮式气体采集箱，而池体面积较大时，其各个区域的反应程度可能不同，使设置在固定位置的漂浮式气体采集箱所采集的样本不具有代表性。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种污水处理过程的温室气体在线监测系统，其解决了现有技术对污水处理过程的温室气体的浓度测定精度较低的技术问题。
3、(二)技术方案
4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
5、本发明实施例提供一种污水处理过程的温室气体在线监测系统，包括：
6、采集装置，用于采集污水处理过程中产生的气体的样本；
7、预分析组件，用于获取样本的样本信息；
8、光学分析装置，用于对样本进行光学分析，确定样本中目标温室气体的最终浓度；
9、其中，所述光学分析包括：获取样本的吸收谱线，并基于所述样本的吸收谱线和样本信息，确定补偿系数；基于所述样本的吸收谱线，确定样本的积分吸光度；基于所述积分吸光度和所述补偿系数，确定样本中目标温室气体的最终浓度。
10、可选地，在所述采集装置和预分析组件之间，还包括：
11、除水装置，用于对所述采集装置采集的样本进行除水，以得到干燥的样本。
12、可选地，所述采集装置包括：采样枪和漂浮式气体采样箱中的至少一种；
13、所述采样枪，用于采集污水处理过程中气体管道内的气体的样本；
14、所述漂浮式气体采样箱，用于采集污水处理过程中池体水气界面的样本。
15、可选地，所述漂浮式气体采样箱包括：
16、罩体，漂浮设置于水面上，罩体内侧顶部与池体水面间保持间隔；
17、采样管，采样管的一端贯穿所述罩体伸入所述罩体内部；
18、采样泵，设置于采样管上，采样泵工作时，通过所述采样管抽取罩体内的气体作为样本；
19、第一流量传感器，设置于采样管上，用于获取采集的样本的第一流量；
20、第一温度传感器，用于获取罩体内的第一温度；
21、第一压力传感器，用于获取罩体内的第一压力；
22、所述第一流量、第一压力和第一温度用于基于所述目标温室气体的最终浓度，确定所述罩体内目标温室气体的浓度。
23、可选地，所述漂浮式气体采样箱还包括位置调整组件，所述位置调整组件包括：转动基座和滑轨；
24、所述转动基座包括底座和转动设置于底座上的转台；所述底座固定设置于池体岸边；
25、所述滑轨包括轨道和滑动设置于轨道上的滑座，所述轨道的一端与所述转台固定连接，所述滑座与所述罩体固定连接；
26、当所述转台相对基座旋转时，带动所述罩体以转台为中心公转；当所述滑座移动时，带动所述罩体沿平行轨道的方向移动。
27、可选地，所述预分析组件包括：温度传感器、压力传感器、多种气体对应的浓度传感器；
28、所述样本信息包括：样本的第二温度、第二压力、气体种类，以及每种气体对应的浓度传感器采集的测量浓度。
29、可选地，所述光学分析装置包括：
30、光学单元，用于基于tdlas(tunable diode laser absorption spectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱)技术获取样本在目标温室气体的吸收频段的吸收谱线；
31、补偿分析单元，用于基于所述样本的吸收谱线和样本信息，确定补偿系数；基于所述样本的吸收谱线，确定样本的积分吸光度；基于所述积分吸光度和所述补偿系数，确定样本中目标温室气体的最终浓度。
32、可选地，在所述补偿分析单元中，基于所述样本的吸收谱线，确定样本的积分吸光度；基于所述积分吸光度和所述补偿系数，确定目标温室气体的最终浓度，包括：
33、对所述吸收谱线求自然对数后进行面积积分，得到样本的积分吸光度；
34、基于所述积分吸光度和补偿系数，根据公式(1)，确定样本中目标温室气体的最终浓度；所述公式(1)为：
35、
36、c表示样本中目标温室气体的最终浓度，a表示样本的积分吸光度，t表示样本的第二温度，t0表示参考温度，ε表示目标温室气体的补偿系数，s(t)表示入射激光的中心波长在第二温度下对应的目标温室气体吸收线强，l表示光程，p表示样本的第二压力。
37、可选地，在所述补偿分析单元中，基于所述样本的吸收谱线和样本信息，确定补偿系数，包括：
38、对所述样本的样本信息和吸收谱线进行预处理，得到预处理数据；
39、将所述预处理数据输入目标温室气体补偿模型，得到目标温室气体补偿模型输出的补偿系数；
40、其中，所述目标温室气体补偿模型为基于预先的训练过程得到的具有合适的模型参数的深度学习模型。
41、可选地，所述预训练过程包括获取训练数据，所述获取训练数据包括：
42、配置包含目标温室气体，且各气体组分浓度浓度已知的训练混合气体；测量训练混合气体的温度和压力，并基于tdlas技术获取训练混合气体在目标温室气体的吸收频段的训练吸收谱线；
43、获取所述训练混合气体的温度、压力、气体种类和每种气体的浓度作为训练样本信息，将所述训练样本信息和训练吸收谱线进行数据预处理后，作为目标温室气体补偿模型的输入数据；
44、对所述训练吸收谱线求自然对数后进行面积积分，得到训练混合气体的积分吸光度，基于所述积分吸光度和训练混合气体中目标温室气体中的浓度，根据公式(1)确定目标温室气体的补偿系数，作为目标温室气体补偿模型预测的补偿系数的真实值；
45、所述训练混合气体的训练样本信息、训练吸收谱线和补偿系数的真实值即为训练数据。
46、(三)有益效果
47、本发明实施例提出的在线监测系统，基于光学分析模块，获取样本的吸收谱线，并基于所述样本的吸收谱线和样本信息，确定补偿系数；基于所述吸收谱线和所述补偿系数，确定样本中目标温室气体的最终浓度。相较于现有技术直接基于吸收谱线确定浓度的方法，具有更高的测量精度。
1.一种污水处理过程的温室气体在线监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的温室气体在线监测系统，其特征在于，在所述采集装置和预分析组件之间，还包括：
3.根据权利要求1所述的在线监测系统，其特征在于，所述采集装置包括：采样枪和漂浮式气体采样箱中的至少一种；
4.根据权利要求3所述的在线监测系统，其特征在于，所述漂浮式气体采样箱包括：
5.根据权利要求4所述的在线监测系统，其特征在于，所述漂浮式气体采样箱还包括位置调整组件，所述位置调整组件包括：转动基座和滑轨；
6.根据权利要求1所述的在线监测系统，其特征在于，所述预分析组件包括：温度传感器、压力传感器、多种气体对应的浓度传感器；
7.根据权利要求6所述的在线监测系统，其特征在于，所述光学分析装置包括：
8.根据权利要求7所述的在线监测系统，其特征在于，在所述补偿分析单元中，基于所述样本的吸收谱线，确定样本的积分吸光度；基于所述积分吸光度和所述补偿系数，确定目标温室气体的最终浓度，包括：
9.根据权利要求8所述的在线监测系统，其特征在于，在所述补偿分析单元中，基于所述样本的吸收谱线和样本信息，确定补偿系数，包括：
10.根据权利要求9所述的在线监测系统，其特征在于，所述预训练过程包括获取训练数据，所述获取训练数据包括：
