基于激光光谱技术的水质油污在线监测仪器研究与开发

2021年7月5-8日，第16届青岛国际水大会在青岛市黄岛区举办，哈工大(威海)教授、博士生导师、船海光电装备研究所所长田兆硕教授应邀参加“青岛水务发展论坛暨水环境治理与水生态修复论坛” ，作了“基于激光光谱技术的水质油污在线监测仪器研究与开发”的报告，反响强烈，得到了与会者的重点关注与好评。

田兆硕教授曾获得“教育部新世纪优秀人才”，长期致力于激光水质在线监测技术、激光光谱探测技术、海洋光电探测技术、激光器及其应用技术等方面的研究工作。

田兆硕教授及其团队研发出的两款水面油膜厚度测量仪器，分别为便携式和遥感式，因功能性不同而适合于不同的使用范围和场景，可及时获取溢油种类和溢油厚度的精确信息，对制定快速有效的海上治污控制措施，发挥了非常积极的指导作用，而在实践操作中，田兆硕教授及其团队又推出了用激光荧光拉曼比值法测量水面油膜厚度的新方法，使测量方法不再拘泥于传统，实现创新突破，这项技术目前已获得了国家发明专利。

除了将激光技术创新应用于海上治污事业，田兆硕教授凭借多年来从事科研项目的研究基础，提出了将激光光谱技术用于水质监测的新方法，树立了“光谱仪+手机+物联网+云计算+大数据”的“5+”产品理念，带领技术团队研制出多种型号的水质监测仪器，可根据监测需要，布设在需要进行水质监测的江河湖海、工业、城市废水排污口等地点，监测的水质参数包括COD、TOC、DOM、叶绿素、浊度、蓝绿藻等海水参数，并可以识别油污种类及油膜厚度，通过无线传输方式，将水质参数信息及设备运行状态上报到网络监控中心服务器，使用户可以通过手机、PAD、电脑等终端实时查看全国不同监测点的水质参数，及时获取异常报警信息。目前，该水质监测产品已在山东、四川、广东和天津等多个省市的海水和污水监测点进行安装运营，取得了良好反响。

据了解，由于水质监测的监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海和地下水)及各种各样的工业排水等，而田兆硕教授在调研中发现，目前我国很多地方的水质在线监测系统，以化学分析方法为主，存在监测频次低、采样误差大、监测数据分散、需添加试剂、二次污染、不能及时反映污染变化状况等缺陷，难以满足政府和企业进行有效水环境管理的需求。此外，目前几乎所有的水质监测仪器都需要接触被测水样，进行定点监测或者取样监测，在很多应用场合，如执法部门或使用单位需要对某些水域进行临时不定点的快速监测，则需要移动式的非接触水质监测仪器。基于此，又研发了便携式、无人机载、船载式水质监测仪器，通过激光光谱探测方法，实现了对水样的非接触快速监测，具有灵敏度高、检测速度快、测量参数多、寿命高和成本低等特点。另外公司还研发了微小型水质监测仪，使用方便，可以监测透明水杯或矿泉水瓶中的水质情况，监测结果可显示在手机界面。这种微小型仪器还可集成在饮水机中，全面监测饮水机净化的水质参数，及时提示更换滤芯。

田兆硕教授及其团队已研发出光谱仪系列、激光成像雷达、水质监测系统、专用电子设备、软件开发应用等五大类数十种产品。“随着激光技术的发展，激光已经从最早的高科技、军事应用逐步推广到各领域、各行业的广泛应用，也出现了越来越多的民用激光产品，这是非常有前景的。”田兆硕表示，他和他的团队将致力于解决激光光谱技术民用化产品推广的关键技术及应用难题，为激光光谱技术的普及应用奠定良好的基础。着眼未来，田兆硕教授及其团队坚信，未来激光光谱技术，一定会从高科技的殿堂走向更广泛领域的普及应用，走向千家万户。