公布日：2024.06.28

申請日：2024.03.27

分類號：G01D21/02(2006.01)I;G06F18/2431(2023.01)I;G06F18/22(2023.01)I;G06Q50/06(2024.01)I

摘要

本發(fā)明公開了一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，涉及智慧環(huán)保技術領域，解決了在污水監(jiān)測的過程中，因月份、天氣以及區(qū)域的不同導致整體監(jiān)測出現(xiàn)偏差的技術問題；本發(fā)明通過監(jiān)測設備獲取區(qū)域的目標信息；獲取歷史信息，對歷史信息進行處理得到標準數(shù)據(jù)；基于標準數(shù)據(jù)計算得到區(qū)域標準曲線；基于目標信息得到當前的區(qū)域污水系數(shù)，將區(qū)域污水系數(shù)與區(qū)域標準曲線進行對比得到區(qū)域污水情況；結合各區(qū)域污水情況進行分析得到總體污水情況；基于總體污水情況進行相應的預警。這樣做有利于對水質(zhì)進行針對性地分析，降低了環(huán)境對最終數(shù)據(jù)的干擾。

權利要求書

1.一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，其特征在于，包括云處理模塊，以及與其相連接的信息收集模塊和數(shù)據(jù)庫；所述信息收集模塊：通過監(jiān)測設備獲取區(qū)域的目標信息；其中，監(jiān)測設備包括水質(zhì)監(jiān)測設備、溢油探測器和藍綠藻傳感器；目標信息包括天氣情況、溶解氧濃度、水質(zhì)濁度、單位水體的藍綠藻數(shù)量和水面溢油情況；所述云處理模塊：獲取歷史信息，對歷史信息進行處理得到標準數(shù)據(jù)；基于標準數(shù)據(jù)計算得到區(qū)域標準曲線；基于目標信息得到當前的區(qū)域污水系數(shù)，將區(qū)域污水系數(shù)與區(qū)域標準曲線進行對比得到區(qū)域污水情況；結合各區(qū)域污水情況進行分析得到總體污水情況；基于總體污水情況進行相應的預警；其中，區(qū)域污水情況包含當前污水情況和下一月污水情況；所述數(shù)據(jù)庫：用于存儲數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，其特征在于，所述通過監(jiān)測設備獲取區(qū)域的目標信息，包括：將監(jiān)控范圍劃分為若干區(qū)域，通過計算機獲取若干區(qū)域對應的天氣情況；通過水質(zhì)監(jiān)測設備獲取若干區(qū)域對應的溶解氧濃度和水質(zhì)濁度；通過藍綠藻傳感器獲取若干區(qū)域對應的單位水體的藍綠藻數(shù)量；通過溢油探測器獲取若干區(qū)域對應的水面溢油情況。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，其特征在于，所述對歷史信息進行處理得到標準數(shù)據(jù)，包括：提取歷史信息，將歷史信息按照月份劃分為12個信息組；將各信息組按照種類劃分為A、B、C三類；其中，溶解氧濃度為A類、水質(zhì)濁度為B類、單位水體的藍綠藻數(shù)量為C類；依次獲取每個信息組中A、B、C三類的方差，判斷各類的方差是否小于對應的設定值；是，則計算該類的平均值，并將平均值標記為特征值；否，則去除該類中和眾數(shù)差值的絕對值最大的數(shù)，重新計算該類的方差，直到該類的方差小于對應的設定值時計算該類的平均值，并將平均值標記為特征值；其中，設定值是通過經(jīng)驗獲得；將各信息組A、B、C三類的特征值標記為各信息組的標準數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，其特征在于，所述基于標準數(shù)據(jù)計算得到區(qū)域標準曲線，包括：獲取各月的下雨天數(shù)YTi和對應的各月總天數(shù)Ti；其中，i表示月份，且1≤i≤12；獲取各月特征值中的溶解氧濃度RL、水質(zhì)濁度SZ、單位水體的藍綠藻數(shù)量LS，通過對各月特征值中的溶解氧濃度RL、水質(zhì)濁度SZ、單位水體的藍綠藻數(shù)量LS計算得到各月的標準污水系數(shù)BWSi；通過月份和對應的標準污水系數(shù)WSi生成區(qū)域標準曲線。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，其特征在于，所述通過月份和對應的標準污水系數(shù)WSi生成區(qū)域標準曲線，包括：提取月份和對應的標準污水系數(shù)WSi，將月份作為橫坐標，對應的標準污水系數(shù)WSi作為縱坐標，利用插值法構建區(qū)域標準曲線。

6.根據(jù)權利要求4所述的一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，其特征在于，所述基于目標信息得到當前的區(qū)域污水系數(shù)，包括：獲取當前時間所在月份；獲取近一周的下雨天數(shù)JYT，通過公式LJYT＝JYT/7獲得下雨天數(shù)所占比例LJYT；判斷是否有水面溢油情況；是，將當前區(qū)域標記為污水區(qū)域；否，則獲取當前時間的溶解氧濃度DRL、水質(zhì)濁度DSZ和單位水體的藍綠藻數(shù)量DLS，通過對當前時間的溶解氧濃度DRL、水質(zhì)濁度DSZ、單位水體的藍綠藻數(shù)量DLS計算得到當前的區(qū)域污水系數(shù)DWS。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，其特征在于，所述將區(qū)域污水系數(shù)與區(qū)域標準曲線進行對比得到區(qū)域污水情況，包括：提取當前的區(qū)域污水系數(shù)DWS，以及其所對應的月份；將區(qū)域污水系數(shù)DWS與區(qū)域標準曲線進行對比，判斷區(qū)域污水系數(shù)DWS是否超過所在月份對應的區(qū)域標準曲線值；是，將該區(qū)域標記為污水區(qū)域，并預測當前區(qū)域的下一月污水情況；否，將該區(qū)域標記為安全區(qū)域，并預測當前區(qū)域的下一月污水情況。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，其特征在于，所述預測當前區(qū)域的下一月污水情況，包括：獲取區(qū)域標準曲線中當前月份與下一月份的區(qū)域標準曲線值的比值K；獲取區(qū)域污水系數(shù)DWS與當前月份對應的區(qū)域標準曲線值的差值CZ；通過對比值K和差值CZ計算得到下一月污水系數(shù)NWS，具體的計算公式為：NWS＝CZ/K+η×NBZ；其中，η為比例系數(shù)，且η為大于0的實數(shù)；NBZ為下一月份的區(qū)域標準曲線值；判斷下一月污水系數(shù)NWS是否超過下一月份的區(qū)域標準曲線值；是，將下一月污水情況標記為不合格；否，將下一月污水情況標記為合格。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，其特征在于，所述結合各區(qū)域污水情況進行分析得到總體污水情況，包括：獲取標記為污水區(qū)域占總區(qū)域的比例R；獲取標記為不合格的區(qū)域占總區(qū)域比例Q；判斷比例R是否超過對應的預設比例；是，發(fā)出指令一；否，則將信息存入數(shù)據(jù)庫；判斷比例Q是否超過對應的預設比例；是，發(fā)出指令二；否，則將信息存入數(shù)據(jù)庫；其中，預設比例是通過經(jīng)驗得到。

10.根據(jù)權利要求9所述的一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，其特征在于，所述基于總體污水情況進行相應的預警，包括：當接收到指令一時，發(fā)出一級預警，并將污水區(qū)域發(fā)送給指揮室；當接收到指令二時，發(fā)出二級預警，并將污水區(qū)域以及不合格的區(qū)域發(fā)送給指揮室；其中，二級預警的等級高于一級預警。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一；為此，本發(fā)明提出了一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，用于解決在污水監(jiān)測的過程中，因月份、天氣以及區(qū)域的不同導致整體監(jiān)測出現(xiàn)偏差的技術問題，本發(fā)明通過月份和對應的標準污水系數(shù)生成區(qū)域標準曲線判斷當前的區(qū)域污水情況，將區(qū)域污水情況綜合得到總體污水情況解決了上述問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供了一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預警系統(tǒng)，包括：云處理模塊，以及與其相連接的信息收集模塊和數(shù)據(jù)庫；

所述信息收集模塊：通過監(jiān)測設備獲取區(qū)域的目標信息；其中，監(jiān)測設備包括水質(zhì)監(jiān)測設備、溢油探測器和藍綠藻傳感器；目標信息包括天氣情況、溶解氧濃度、水質(zhì)濁度、單位水體的藍綠藻數(shù)量和水面溢油情況；

所述云處理模塊：獲取歷史信息，對歷史信息進行處理得到標準數(shù)據(jù)；基于標準數(shù)據(jù)計算得到區(qū)域標準曲線；基于目標信息得到當前的區(qū)域污水系數(shù)，將區(qū)域污水系數(shù)與區(qū)域標準曲線進行對比得到區(qū)域污水情況；結合各區(qū)域污水情況進行分析得到總體污水情況；基于總體污水情況進行相應的預警；其中，區(qū)域污水情況包含當前污水情況和下一月污水情況；

所述數(shù)據(jù)庫：用于存儲數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述通過監(jiān)測設備獲取區(qū)域的目標信息，包括：

將監(jiān)控范圍劃分為若干區(qū)域，通過計算機獲取若干區(qū)域對應的天氣情況；通過水質(zhì)監(jiān)測設備獲取若干區(qū)域對應的溶解氧濃度和水質(zhì)濁度；通過藍綠藻傳感器獲取若干區(qū)域對應的單位水體的藍綠藻數(shù)量；通過溢油探測器獲取若干區(qū)域對應的水面溢油情況。

優(yōu)選的，所述對歷史信息進行處理得到標準數(shù)據(jù)，包括：

提取歷史信息，將歷史信息按照月份劃分為12個信息組；

將各信息組按照種類劃分為A、B、C三類；其中，溶解氧濃度為A類、水質(zhì)濁度為B類、單位水體的藍綠藻數(shù)量為C類；

依次獲取每個信息組中A、B、C三類的方差，判斷各類的方差是否小于對應的設定值；是，則計算該類的平均值，并將平均值標記為特征值；否，則去除該類中和眾數(shù)差值的絕對值最大的數(shù)，重新計算該類的方差，直到該類的方差小于對應的設定值時計算該類的平均值，并將平均值標記為特征值；其中，設定值是通過經(jīng)驗獲得；

將各信息組A、B、C三類的特征值標記為各信息組的標準數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述基于標準數(shù)據(jù)計算得到區(qū)域標準曲線，包括：

獲取各月的下雨天數(shù)YTi和對應的各月總天數(shù)Ti；其中，i表示月份，且1≤i≤12；

獲取各月特征值中的溶解氧濃度RL、水質(zhì)濁度SZ、單位水體的藍綠藻數(shù)量LS，通過對各月特征值中的溶解氧濃度RL、水質(zhì)濁度SZ、單位水體的藍綠藻數(shù)量LS計算得到各月的標準污水系數(shù)BWSi，具體的計算方法為：BWSi＝arctan(σ+YTi/Ti)×(α×(ZRL-RL)/ZRL+β×(SZ-ZSZ)/ZSZ)+δ×(LS-ZLS)/ZLS；其中，ZRL為正常水質(zhì)的溶解氧濃度閾值，ZSZ為正常水質(zhì)的水質(zhì)濁度閾值，ZLS為正常水質(zhì)的單位水體的藍綠藻數(shù)量閾值；σ為通過經(jīng)驗獲得的天氣調(diào)節(jié)系數(shù)；α、β和δ為比例系數(shù)，且α+β+δ＝1；

通過月份和對應的標準污水系數(shù)WSi生成區(qū)域標準曲線。

優(yōu)選的，所述通過月份和對應的標準污水系數(shù)WSi生成區(qū)域標準曲線，包括：

提取月份和對應的標準污水系數(shù)WSi，將月份作為橫坐標，對應的標準污水系數(shù)WSi作為縱坐標，利用插值法構建區(qū)域標準曲線。

優(yōu)選的，所述基于目標信息得到當前的區(qū)域污水系數(shù)，包括：

獲取當前時間所在月份；獲取近一周的下雨天數(shù)JYT，通過公式LJYT＝JYT/7獲得下雨天數(shù)所占比例LJYT；

判斷是否有水面溢油情況；是，將當前區(qū)域標記為污水區(qū)域；否，則獲取當前時間的溶解氧濃度DRL、水質(zhì)濁度DSZ和單位水體的藍綠藻數(shù)量DLS，通過對當前時間的溶解氧濃度DRL、水質(zhì)濁度DSZ、單位水體的藍綠藻數(shù)量DLS計算得到當前的區(qū)域污水系數(shù)DWS，具體的計算方法為：DWS＝arctan(σ+LJYT)×(α×(ZRL-DRL)/ZRL+β×(DSZ-ZSZ)/ZSZ)+δ×(DLS-ZLS)/ZLS。

優(yōu)選的，所述將區(qū)域污水系數(shù)與區(qū)域標準曲線進行對比得到區(qū)域污水情況，包括：

提取當前的區(qū)域污水系數(shù)DWS，以及其所對應的月份；

將區(qū)域污水系數(shù)DWS與區(qū)域標準曲線進行對比，判斷區(qū)域污水系數(shù)DWS是否超過所在月份對應的區(qū)域標準曲線值；是，將該區(qū)域標記為污水區(qū)域，并預測當前區(qū)域的下一月污水情況；否，將該區(qū)域標記為安全區(qū)域，并預測當前區(qū)域的下一月污水情況。

優(yōu)選的，所述預測當前區(qū)域的下一月污水情況，包括：

獲取區(qū)域標準曲線中當前月份與下一月份的區(qū)域標準曲線值的比值K；

獲取區(qū)域污水系數(shù)DWS與當前月份對應的區(qū)域標準曲線值的差值CZ；

通過對比值K和差值CZ計算得到下一月污水系數(shù)NWS，具體的計算公式為：NWS＝CZ/K+η×NBZ；其中，η為比例系數(shù)，且η為大于0的實數(shù)；NBZ為下一月份的區(qū)域標準曲線值；

判斷下一月污水系數(shù)NWS是否超過下一月份的區(qū)域標準曲線值；是，將下一月污水情況標記為不合格；否，將下一月污水情況標記為合格。

優(yōu)選的，所述結合各區(qū)域污水情況進行分析得到總體污水情況，包括：

獲取標記為污水區(qū)域占總區(qū)域的比例R；獲取標記為不合格的區(qū)域占總區(qū)域比例Q；

判斷比例R是否超過對應的預設比例；是，發(fā)出指令一；否，則將信息存入數(shù)據(jù)庫；

判斷比例Q是否超過對應的預設比例；是，發(fā)出指令二；否，則將信息存入數(shù)據(jù)庫；其中，預設比例是通過經(jīng)驗得到。

優(yōu)選的，所述基于總體污水情況進行相應的預警，包括：

當接收到指令一時，發(fā)出一級預警，并將污水區(qū)域發(fā)送給指揮室；

當接收到指令二時，發(fā)出二級預警，并將污水區(qū)域以及不合格的區(qū)域發(fā)送給指揮室；其中，二級預警的等級高于一級預警。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明在構建區(qū)域標準曲線時，將降雨會對水質(zhì)造成影響以及月份的不同可能導致環(huán)境溫度以及微生物活躍度的不同從而導致整體數(shù)據(jù)的不同的情況考慮進來了，本發(fā)明通過月份和對應的標準污水系數(shù)生成包含各月特征的區(qū)域標準曲線，通過區(qū)域標準曲線判斷當前的區(qū)域污水情況，將區(qū)域污水情況綜合得到總體污水情況。這樣做有利于對水質(zhì)進行針對性地分析，降低了環(huán)境對最終數(shù)據(jù)的干擾。

2.本發(fā)明在進行特征值計算的時候，對每一類進行方差的判定，這樣做有利于去除異常信息，獲得需要的正常信息。在去除異常信息后，該類的平均值為該類最平穩(wěn)的值，不用眾數(shù)作為該類最平穩(wěn)的值可以避免因每個區(qū)域的情況不同產(chǎn)生相鄰區(qū)域的干擾從而導致該區(qū)域的信息錯誤的情況。

（發(fā)明人：吳春生;吳起鵬）