公布日：2024.06.28
申请日：2024.03.27
分类号：G01D21/02(2006.01)I;G06F18/2431(2023.01)I;G06F18/22(2023.01)I;G06Q50/06(2024.01)I
摘要
本发明公开了一种基于区域联网的污水动态预警系统，涉及智慧环保技术领域，解决了在污水监测的过程中，因月份、天气以及区域的不同导致整体监测出现偏差的技术问题；本发明通过监测设备获取区域的目标信息；获取历史信息，对历史信息进行处理得到标准数据；基于标准数据计算得到区域标准曲线；基于目标信息得到当前的区域污水系数，将区域污水系数与区域标准曲线进行对比得到区域污水情况；结合各区域污水情况进行分析得到总体污水情况；基于总体污水情况进行相应的预警。这样做有利于对水质进行针对性地分析，降低了环境对最终数据的干扰。
权利要求书
1.一种基于区域联网的污水动态预警系统，其特征在于，包括云处理模块，以及与其相连接的信息收集模块和数据库；所述信息收集模块：通过监测设备获取区域的目标信息；其中，监测设备包括水质监测设备、溢油探测器和蓝绿藻传感器；目标信息包括天气情况、溶解氧浓度、水质浊度、单位水体的蓝绿藻数量和水面溢油情况；所述云处理模块：获取历史信息，对历史信息进行处理得到标准数据；基于标准数据计算得到区域标准曲线；基于目标信息得到当前的区域污水系数，将区域污水系数与区域标准曲线进行对比得到区域污水情况；结合各区域污水情况进行分析得到总体污水情况；基于总体污水情况进行相应的预警；其中，区域污水情况包含当前污水情况和下一月污水情况；所述数据库：用于存储数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于区域联网的污水动态预警系统，其特征在于，所述通过监测设备获取区域的目标信息，包括：将监控范围划分为若干区域，通过计算机获取若干区域对应的天气情况；通过水质监测设备获取若干区域对应的溶解氧浓度和水质浊度；通过蓝绿藻传感器获取若干区域对应的单位水体的蓝绿藻数量；通过溢油探测器获取若干区域对应的水面溢油情况。
3.根据权利要求1所述的一种基于区域联网的污水动态预警系统，其特征在于，所述对历史信息进行处理得到标准数据，包括：提取历史信息，将历史信息按照月份划分为12个信息组；将各信息组按照种类划分为A、B、C三类；其中，溶解氧浓度为A类、水质浊度为B类、单位水体的蓝绿藻数量为C类；依次获取每个信息组中A、B、C三类的方差，判断各类的方差是否小于对应的设定值；是，则计算该类的平均值，并将平均值标记为特征值；否，则去除该类中和众数差值的绝对值最大的数，重新计算该类的方差，直到该类的方差小于对应的设定值时计算该类的平均值，并将平均值标记为特征值；其中，设定值是通过经验获得；将各信息组A、B、C三类的特征值标记为各信息组的标准数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于区域联网的污水动态预警系统，其特征在于，所述基于标准数据计算得到区域标准曲线，包括：获取各月的下雨天数YTi和对应的各月总天数Ti；其中，i表示月份，且1≤i≤12；获取各月特征值中的溶解氧浓度RL、水质浊度SZ、单位水体的蓝绿藻数量LS，通过对各月特征值中的溶解氧浓度RL、水质浊度SZ、单位水体的蓝绿藻数量LS计算得到各月的标准污水系数BWSi；通过月份和对应的标准污水系数WSi生成区域标准曲线。
5.根据权利要求4所述的一种基于区域联网的污水动态预警系统，其特征在于，所述通过月份和对应的标准污水系数WSi生成区域标准曲线，包括：提取月份和对应的标准污水系数WSi，将月份作为横坐标，对应的标准污水系数WSi作为纵坐标，利用插值法构建区域标准曲线。
6.根据权利要求4所述的一种基于区域联网的污水动态预警系统，其特征在于，所述基于目标信息得到当前的区域污水系数，包括：获取当前时间所在月份；获取近一周的下雨天数JYT，通过公式LJYT＝JYT/7获得下雨天数所占比例LJYT；判断是否有水面溢油情况；是，将当前区域标记为污水区域；否，则获取当前时间的溶解氧浓度DRL、水质浊度DSZ和单位水体的蓝绿藻数量DLS，通过对当前时间的溶解氧浓度DRL、水质浊度DSZ、单位水体的蓝绿藻数量DLS计算得到当前的区域污水系数DWS。
7.根据权利要求6所述的一种基于区域联网的污水动态预警系统，其特征在于，所述将区域污水系数与区域标准曲线进行对比得到区域污水情况，包括：提取当前的区域污水系数DWS，以及其所对应的月份；将区域污水系数DWS与区域标准曲线进行对比，判断区域污水系数DWS是否超过所在月份对应的区域标准曲线值；是，将该区域标记为污水区域，并预测当前区域的下一月污水情况；否，将该区域标记为安全区域，并预测当前区域的下一月污水情况。
8.根据权利要求7所述的一种基于区域联网的污水动态预警系统，其特征在于，所述预测当前区域的下一月污水情况，包括：获取区域标准曲线中当前月份与下一月份的区域标准曲线值的比值K；获取区域污水系数DWS与当前月份对应的区域标准曲线值的差值CZ；通过对比值K和差值CZ计算得到下一月污水系数NWS，具体的计算公式为：NWS＝CZ/K+η×NBZ；其中，η为比例系数，且η为大于0的实数；NBZ为下一月份的区域标准曲线值；判断下一月污水系数NWS是否超过下一月份的区域标准曲线值；是，将下一月污水情况标记为不合格；否，将下一月污水情况标记为合格。
9.根据权利要求8所述的一种基于区域联网的污水动态预警系统，其特征在于，所述结合各区域污水情况进行分析得到总体污水情况，包括：获取标记为污水区域占总区域的比例R；获取标记为不合格的区域占总区域比例Q；判断比例R是否超过对应的预设比例；是，发出指令一；否，则将信息存入数据库；判断比例Q是否超过对应的预设比例；是，发出指令二；否，则将信息存入数据库；其中，预设比例是通过经验得到。
10.根据权利要求9所述的一种基于区域联网的污水动态预警系统，其特征在于，所述基于总体污水情况进行相应的预警，包括：当接收到指令一时，发出一级预警，并将污水区域发送给指挥室；当接收到指令二时，发出二级预警，并将污水区域以及不合格的区域发送给指挥室；其中，二级预警的等级高于一级预警。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种基于区域联网的污水动态预警系统，用于解决在污水监测的过程中，因月份、天气以及区域的不同导致整体监测出现偏差的技术问题，本发明通过月份和对应的标准污水系数生成区域标准曲线判断当前的区域污水情况，将区域污水情况综合得到总体污水情况解决了上述问题。
为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种基于区域联网的污水动态预警系统，包括：云处理模块，以及与其相连接的信息收集模块和数据库；
所述信息收集模块：通过监测设备获取区域的目标信息；其中，监测设备包括水质监测设备、溢油探测器和蓝绿藻传感器；目标信息包括天气情况、溶解氧浓度、水质浊度、单位水体的蓝绿藻数量和水面溢油情况；
所述云处理模块：获取历史信息，对历史信息进行处理得到标准数据；基于标准数据计算得到区域标准曲线；基于目标信息得到当前的区域污水系数，将区域污水系数与区域标准曲线进行对比得到区域污水情况；结合各区域污水情况进行分析得到总体污水情况；基于总体污水情况进行相应的预警；其中，区域污水情况包含当前污水情况和下一月污水情况；
所述数据库：用于存储数据。
优选的，所述通过监测设备获取区域的目标信息，包括：
将监控范围划分为若干区域，通过计算机获取若干区域对应的天气情况；通过水质监测设备获取若干区域对应的溶解氧浓度和水质浊度；通过蓝绿藻传感器获取若干区域对应的单位水体的蓝绿藻数量；通过溢油探测器获取若干区域对应的水面溢油情况。
优选的，所述对历史信息进行处理得到标准数据，包括：
提取历史信息，将历史信息按照月份划分为12个信息组；
将各信息组按照种类划分为A、B、C三类；其中，溶解氧浓度为A类、水质浊度为B类、单位水体的蓝绿藻数量为C类；
依次获取每个信息组中A、B、C三类的方差，判断各类的方差是否小于对应的设定值；是，则计算该类的平均值，并将平均值标记为特征值；否，则去除该类中和众数差值的绝对值最大的数，重新计算该类的方差，直到该类的方差小于对应的设定值时计算该类的平均值，并将平均值标记为特征值；其中，设定值是通过经验获得；
将各信息组A、B、C三类的特征值标记为各信息组的标准数据。
优选的，所述基于标准数据计算得到区域标准曲线，包括：
获取各月的下雨天数YTi和对应的各月总天数Ti；其中，i表示月份，且1≤i≤12；
获取各月特征值中的溶解氧浓度RL、水质浊度SZ、单位水体的蓝绿藻数量LS，通过对各月特征值中的溶解氧浓度RL、水质浊度SZ、单位水体的蓝绿藻数量LS计算得到各月的标准污水系数BWSi，具体的计算方法为：BWSi＝arctan(σ+YTi/Ti)×(α×(ZRL-RL)/ZRL+β×(SZ-ZSZ)/ZSZ)+δ×(LS-ZLS)/ZLS；其中，ZRL为正常水质的溶解氧浓度阈值，ZSZ为正常水质的水质浊度阈值，ZLS为正常水质的单位水体的蓝绿藻数量阈值；σ为通过经验获得的天气调节系数；α、β和δ为比例系数，且α+β+δ＝1；
通过月份和对应的标准污水系数WSi生成区域标准曲线。
优选的，所述通过月份和对应的标准污水系数WSi生成区域标准曲线，包括：
提取月份和对应的标准污水系数WSi，将月份作为横坐标，对应的标准污水系数WSi作为纵坐标，利用插值法构建区域标准曲线。
优选的，所述基于目标信息得到当前的区域污水系数，包括：
获取当前时间所在月份；获取近一周的下雨天数JYT，通过公式LJYT＝JYT/7获得下雨天数所占比例LJYT；
判断是否有水面溢油情况；是，将当前区域标记为污水区域；否，则获取当前时间的溶解氧浓度DRL、水质浊度DSZ和单位水体的蓝绿藻数量DLS，通过对当前时间的溶解氧浓度DRL、水质浊度DSZ、单位水体的蓝绿藻数量DLS计算得到当前的区域污水系数DWS，具体的计算方法为：DWS＝arctan(σ+LJYT)×(α×(ZRL-DRL)/ZRL+β×(DSZ-ZSZ)/ZSZ)+δ×(DLS-ZLS)/ZLS。
优选的，所述将区域污水系数与区域标准曲线进行对比得到区域污水情况，包括：
提取当前的区域污水系数DWS，以及其所对应的月份；
将区域污水系数DWS与区域标准曲线进行对比，判断区域污水系数DWS是否超过所在月份对应的区域标准曲线值；是，将该区域标记为污水区域，并预测当前区域的下一月污水情况；否，将该区域标记为安全区域，并预测当前区域的下一月污水情况。
优选的，所述预测当前区域的下一月污水情况，包括：
获取区域标准曲线中当前月份与下一月份的区域标准曲线值的比值K；
获取区域污水系数DWS与当前月份对应的区域标准曲线值的差值CZ；
通过对比值K和差值CZ计算得到下一月污水系数NWS，具体的计算公式为：NWS＝CZ/K+η×NBZ；其中，η为比例系数，且η为大于0的实数；NBZ为下一月份的区域标准曲线值；
判断下一月污水系数NWS是否超过下一月份的区域标准曲线值；是，将下一月污水情况标记为不合格；否，将下一月污水情况标记为合格。
优选的，所述结合各区域污水情况进行分析得到总体污水情况，包括：
获取标记为污水区域占总区域的比例R；获取标记为不合格的区域占总区域比例Q；
判断比例R是否超过对应的预设比例；是，发出指令一；否，则将信息存入数据库；
判断比例Q是否超过对应的预设比例；是，发出指令二；否，则将信息存入数据库；其中，预设比例是通过经验得到。
优选的，所述基于总体污水情况进行相应的预警，包括：
当接收到指令一时，发出一级预警，并将污水区域发送给指挥室；
当接收到指令二时，发出二级预警，并将污水区域以及不合格的区域发送给指挥室；其中，二级预警的等级高于一级预警。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明在构建区域标准曲线时，将降雨会对水质造成影响以及月份的不同可能导致环境温度以及微生物活跃度的不同从而导致整体数据的不同的情况考虑进来了，本发明通过月份和对应的标准污水系数生成包含各月特征的区域标准曲线，通过区域标准曲线判断当前的区域污水情况，将区域污水情况综合得到总体污水情况。这样做有利于对水质进行针对性地分析，降低了环境对最终数据的干扰。
2.本发明在进行特征值计算的时候，对每一类进行方差的判定，这样做有利于去除异常信息，获得需要的正常信息。在去除异常信息后，该类的平均值为该类最平稳的值，不用众数作为该类最平稳的值可以避免因每个区域的情况不同产生相邻区域的干扰从而导致该区域的信息错误的情况。
（发明人：吴春生;吴起鹏）