具体实施方式

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参照各图，本发明具体采用如下实施方式：包括检测管道1、减压阀门2、内螺纹升降式止回阀3、法兰球阀4和检测部5，所述检测管道1一端从回注水管道的管壁上开口旁接出来，另一端沿回注水方向在下游某处再返回回注水管道，检测管道1呈倒U状，检测管道1一侧管由上至下依次设有减压阀门2和法兰球阀4，检测管道1另一侧管由上至下依次设有内螺纹升降式止回阀3和法兰球阀4，检测管道5中部设有检测部5。所述检测部5包括激光发射器6、石英窗口7、激光接收器8、光电处理器9、数据传输中心10、显示屏11和控制开关12，所述石英窗口7设于检测管道1中部，石英窗口7相对两侧分别设有激光发生器6和激光接收器8，激光发射器6通过导线与光电处理器9连接，光电处理器9通过导线分别与激光接收器8、数据传输中心10、显示屏11和控制开关12连接。所述的激光发射器6发射出波长为400nm～460nm的光。所述的石英窗口7的厚度与检测管道1相同为20mm，石英窗口7为弧形，曲率与检测管道1相同，数量为两个。所述的光电处理器9控制激光发射器6发射出的光。所述的光电处理器9将分析结果以电信号形式经导线传输到显示屏11，在本地显示含油量。所述的数据传输中心10的是将光电处理器9转换的电信号发送到远程的控制中心，方便技术人员实时监控回注水水质。所述的控制开关12实现光电处理器9的开启或关闭，进而控制整个检测部的开启或关闭。所述的检测部5与检测管道1之间采用法兰连接方式，以便于检测部分的安装和拆卸。

减压阀门2型号为Y₁₃W_₈T，内螺纹升降式止回阀3型号为H₁₁T_₁₆K，法兰球阀4型号为Q47F。

所述检测部5的激光发射器发射6的激光波长是430nm。波长的选取：首先在实验室内获得含油水标准液的透过率数据，然后再透过率数据的基础上进行区间偏最小二乘回归建模(IPLS)，结果表明在420-440nm波段内ipls模型具有很好的预测精度，因此选用430nm的光。

所述检测部5光路入射和出射的石英窗口7为石英玻璃材质，直接设置在检测管道1中部，并进行密封处理。

所述检测管道1的末端设有H₁₁T_₁₆K的内螺纹升降式止回阀3，确保回注水在检测管道内单向流动。

工作原理如下，根据朗伯比尔定律建立了待测物质吸光度或透射率与浓度之间的关系，即当一束平行光垂直照射待测水样时，水样会对特定波长的光进行吸收，其吸光度A待测组分浓度c和吸光厚度l成正比关系，而透过率T与c、l成反比关系，表达式如下：

式中：A(λ)—待测溶液吸光度；

I₀—入射光强度；

I_t—透射光强度；

T_t—透射比，即It与I0的比值；

c—待测组分浓度；

l—吸光厚度；

ε—摩尔吸光系数。

当待测溶液中含有多种互不影响的组分共同存在时，在同一波长处，该溶液总的吸光度等于溶液中各组分的吸光度之和。总吸光度计算公式如下：

式中：A₁，A₂，A₃，...，A_n—各组分的吸光度；

ε_i—各组分吸光系数；

c_i—各组分浓度；

A—混合组分的总吸光度。

本设计是基于化学计量学原理得到待测样本光谱信息和不同浓度待测样本之间的关系并建成一个数据库，在测量现场利用单一波长紫外激光发射器对待测样本进行快速检测，并将透过率信息代入数据库得到测量现场回注水的含油量信息。本发明中采用的化学计量学建模方法是偏最小二乘回归。

偏最小二乘回归建模原理

偏最小二乘回归法(Partial Least Squares Regression，简称PLSR)是通过建立因变量和自变量之间的相互关系，通过已知的自变量数值对因变量的数值进行预测且在数据量较小，数据间线性关系较大时适用，偏最小二乘回归法建模其过程如下：

记自变量组n次标准化观测数据矩阵为A，因变量组为B：

提取出两个变量组的第一对分量(U1，V1)，并使其相关性达到最大。

将条件极值问题转化为数学条件极值问题：

假设回归模型为：

则回归系数向量的最小二乘估计如下：

将A和B用残差矩阵A₁和B₁代替，重复上述计算过程。

计算残差为：

如果残差矩阵B1中元素的绝对值近似为0，则可认为精度已达到第一分量所建立回归公式的要求，此时可以停止成分的提取。否则继续重复上述计算步骤：

α⁽²⁾＝[α₂₁,...,α_2m]^T,β⁽²⁾＝[β₂₁,…,β_2p]^T

和是第二对分量的得分向量，这时有下式成立：

将U_k＝α_k1x₁+···+α_kmx_m，(k＝1,2,…,r)代入Y＝U₁τ⁽¹⁾+…+U_rτ^(r)，可得到p个因变量的偏最小二乘回归式：

y_j＝c_j1x₁+…+c_jmx_m,(j＝1,2,…,p)

回归模型评价指标：相关系数r或决定系数R²的数值越大，校正集交叉验证均方根误差RMSECV、验证集外部检验均方根误差RMSEP以及系统偏差Bias的值越小时，所建立的回归模型预测精度越高，预测效果越好。如果RMSECV远小于RMSEP，则意味着校正集样本的代表性差。如果RMSEP远远小于RMSECV，则表明预测集样本的代表性较差。

式中：—光谱建模预测值；

—光谱建模预测值的算数平均值；

—标准方法测定值的算数平均值。

式中：—光谱建模预测值；

—标准方法测定值的算数平均值。

利用偏最小二乘法建立的待测样本含量与光谱信息关系数据库保存在光电处理器9中，方便测量时调用。

检测过程每2小时进行一次。

1)首先开启控制开关12，使检测部5进入工作状态。检测管道进样，在对回注水含油量进行检测时，先开启减压阀门2使其进入工作位置，回注水以低压状态进入检测管道1，保持该流动状态5分钟使检测管道1中水质稳定。

2)进行回注水含油量检测：激光发射器6发射出波长为430nm的光束并经过入射窗口-回注水-出射窗口三层介质到达激光接收器8。激光接收器8将透射率数据转换为电信号并传输到光电处理器9。光电处理器9接收到电信号后，会将此电信号带入到利用偏最小二乘回归法所建立模型的数据库中，由此得出该回注水样本的含油量。

3)分析结果表示与传输：光电处理器9将建模分析结果以电信号形式发送到数据传输中心10，数据传输中心会将结果信号输送到位于回注水处理站的远程控制中心。此外，光电处理器9也会将结果信号发送到显示屏11可本地显示回注水含油量。

本发明采用430nm波段下透过率数据对回注水含油量进行表征，可准确高效检测回注水含油量。整体装置简单，稳定性强，可实现系统的长期高效运行。

综上所述，本一种油田回注水含油量在线检测装置，结构设计合理，设备布局灵活简单，微机控制自动化程度高，减少人工劳动强度；整个装置采用光学检测的方法，实现了回注水从污水处理站到注水井过程中的在线监测，能够及时的反映回注水含油量变化趋势，便于技术人员对水处理工艺做出及时调整；装置检测部分旁接于回注水干管，并且采用光学检测的方法不会造成二次污染；利用偏最小二乘回归建模的方法获取回注水含油量分析的最适波长，利用最适波长进行回注水含油量分析，提高了检测结果的可信度。