一种水污染监测与预警系统

本发明涉及环保监测的，尤其涉及一种水污染监测与预警系统。

背景技术：

1、水污染已成为全球环境问题的一个重要方面，它对生态系统和人类健康造成了严重威胁。

2、水污染监测系统通常采用人工采集水样，并将样本送至实验室进行分析，这种传统方法存在一定的局限性。首先，人工采样需要大量的人力和时间成本，尤其是在大面积水域和远程地区，采样工作变得非常困难和昂贵。其次，由于样本采集和分析的周期性特征，传统的定期监测方法无法对水体污染事件进行及时发现和预警。在水体受到污染后，可能已经造成了严重的环境和生态损害，而传统监测系统却无法提供及时的警示信号。

3、此外，传统的水质监测仪器常常需要经过校准和维护，且对环境变化较为敏感，容易受到干扰影响，导致监测结果的准确性受到影响。另外，传统的监测仪器通常是离线分析，无法实时监测水体的动态变化，限制了对水质变化的及时响应。

4、综上所述，传统的水污染监测方法存在着采样成本高昂、耗时长、监测时间间隔过长以及监测精度和实时性不足等问题。因此，迫切需要一种新型的水污染监测与预警系统，以解决传统方法的缺陷，实现高效、准确、实时的水质监测与预警。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有水污染监测方法存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明解决的技术问题是：解决传统水污染监测方法存在着采样成本高昂、耗时长、监测时间间隔过长以及监测精度和实时性不足的问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水污染监测与预警系统，包括如下部件：一组水体采样装置，均匀设置于水体各部位，预设时间间隔自主采样对应部位的水体；一组传感器检测装置，均嵌设于对应的所述水体采样装置中，通过相应的传感检测部件检测水体的相应水质指标；数据采集及传输装置，与一组所述传感器检测装置数据连接，获取各组所述水质指标，并通过预设的无线传输网络将各组所述水质指标传输至云中央数据处理器中；云中央数据处理器，与所述数据采集及传输装置数据连接，接收各组所述水质指标，同步完成水质分析，传输分析结果至监测预警装置；监测预警装置，与所述云中央数据处理器数据连接，接收分析结果后通过所连入的无线局域网将监测预警结果传输至当前连入同一无线局域网中的移动用户端进行报警显示；其中，所述传感器检测装置具体包括：通过配置的浊度传感器获取水体浊度指标、通过配置的温度传感器获取水体温度指标、通过配置的ph值传感器获取水体ph值指标以及通过配置的溶解氧传感器获取水体溶解氧指标；其中，所述云中央数据处理器接收各组所述水质指标，同步完成水质分析具体包括：无线网络获取各组所述水质指标；建立分析普遍模型，依次输入各组所述水质指标，依次获取当前各点位水质指标参考值并储存；当此时各点位所述水质指标参考值之间的误差阈值超过设定范围时，启用后续分析进行辅助，预设时间间隔自主采样后进行各点位后续分析，不同水体位分别获取一组水质指标参考值；依据各点位所述水质指标参考值建立各点位对应的水质指标变动曲线；依据各所述水质指标变动曲线获取各变动参考量；建立预警分析模型，输入各所述变动参考量，获取点位预警值，基于所述点位预警值获取预警曲线，由所述预警曲线的最大导数值是否超过阈值1判定是否进行预警；

5、其中，建立的所述分析普遍模型具体为：

6、

7、其中，η为水质指标参考值，α为水体浊度指标，β为水体温度指标，λ为水体溶解氧指标，γ为水体ph值指标，2.04、1.1、-0.87、1或1.08均为常态函数调整修正参数，积分运算为常函数积分，积分常数为0。

8、作为本发明所述的水污染监测与预警系统的一种优选方案，其中：当水体呈现条状的流动态时，一组所述水体采样装置分别设置于水源处、水体中段若干均匀位置以及水体末端汇入口处。

9、作为本发明所述的水污染监测与预警系统的一种优选方案，其中：通过以下公式获取所述误差阈值：

10、

11、其中，σ为误差阈值，η为水质指标参考值，i、j均代指数量点位，n代指检测数量。

12、作为本发明所述的水污染监测与预警系统的一种优选方案，其中：所述设定范围具体为：

13、

14、作为本发明所述的水污染监测与预警系统的一种优选方案，其中：建立所述水质指标变动曲线时，以预设时间间隔为横坐标，获取的所述水质指标参考值为纵坐标，二维坐标系中获取点位后以平滑曲线陆续连通不同点，获取所述水质指标变动曲线。

15、作为本发明所述的水污染监测与预警系统的一种优选方案，其中：获取所述水质指标变动曲线后获取曲线上不同点位的导数值，获取当前所述水质指标变动曲线上的最大导数值、最小导数值以及平均导数值，三个参数量及定义为所述变动参考量。

16、作为本发明所述的水污染监测与预警系统的一种优选方案，其中：所述预警分析模型具体为：

17、

18、其中，θ为点位预警值，w最大为最大导数值、w最小为最小导数值以及w均为平均导数值，积分运算为常函数积分，积分常数为0。

19、本发明的有益效果：本发明提供一种水污染监测与预警系统，采用自动化水体采集装置，从而去除人工采样的繁琐和耗时性，实现实时监测；利用水质传感器对多个水质指标进行监测，提高了监测的准确性和全面性；中央计算机控制系统采用智能算法，能够根据实时数据进行分析和预警，提高了监测效率；同时预警信号通过多种方式通知相关人员，确保污染事件能够及时得到响应，解决了传统水污染监测方法存在着采样成本高昂、耗时长、监测时间间隔过长以及监测精度和实时性不足的问题。

技术特征：

1.一种水污染监测与预警系统，其特征在于，包括如下部件：

2.根据权利要求1所述的水污染监测与预警系统，其特征在于：当水体呈现条状的流动态时，一组所述水体采样装置分别设置于水源处、水体中段若干均匀位置以及水体末端汇入口处。

3.根据权利要求2所述的水污染监测与预警系统，其特征在于，通过以下公式获取所述误差阈值：

4.根据权利要求3所述的水污染监测与预警系统，其特征在于，所述设定范围具体为：

5.根据权利要求4所述的水污染监测与预警系统，其特征在于：建立所述水质指标变动曲线时，以预设时间间隔为横坐标，获取的所述水质指标参考值为纵坐标，二维坐标系中获取点位后以平滑曲线陆续连通不同点，获取所述水质指标变动曲线。

6.根据权利要求5所述的水污染监测与预警系统，其特征在于：获取所述水质指标变动曲线后获取曲线上不同点位的导数值，获取当前所述水质指标变动曲线上的最大导数值、最小导数值以及平均导数值，三个参数量及定义为所述变动参考量。

7.根据权利要求6所述的水污染监测与预警系统，其特征在于，所述预警分析模型具体为：

技术总结
本发明公开了一种水污染监测与预警系统，采用自动化水体采集装置，从而去除人工采样的繁琐和耗时性，实现实时监测；利用水质传感器对多个水质指标进行监测，提高了监测的准确性和全面性；中央计算机控制系统采用智能算法，能够根据实时数据进行分析和预警，提高了监测效率；同时预警信号通过多种方式通知相关人员，确保污染事件能够及时得到响应，解决了传统水污染监测方法存在着采样成本高昂、耗时长、监测时间间隔过长以及监测精度和实时性不足的问题。

技术研发人员：贡力,秦军,党丹丹,靳春玲,杨腾腾,崔越,田亮,羊青青,董洲全
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21