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(yù)警系統(tǒng)，涉及智慧環(huán)保技術(shù)領(lǐng)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(dǎo)致整體監(jiān)測出現(xiàn)偏差的技術(shù)問題；本發(fā)明通過監(jiān)測設(shè)備獲取區(qū)域的目標(biāo)信息；獲取歷史信息，對歷史信息進(jìn)行處理得到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線；基于目標(biāo)信息得到當(dāng)前的區(qū)域污水系數(shù)，將區(qū)域污水系數(shù)與區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比得到區(qū)域污水情況；結(jié)合各區(qū)域污水情況進(jìn)行分析得到總體污水情況；基于總體污水情況進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警。這樣做有利于對水質(zhì)進(jìn)行針對性地分析，降低了環(huán)境對最終數(shù)據(jù)的干擾。
權(quán)利要求書
1.一種基于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的污水動態(tài)預(yù)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(shè)備獲取區(qū)域的目標(biāo)信息；其中，監(jiān)測設(shè)備包括水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備、溢油探測器和藍(lán)綠藻傳感器；目標(biāo)信息包括天氣情況、溶解氧濃度、水質(zhì)濁度、單位水體的藍(lán)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(jìn)行處理得到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線；基于目標(biāo)信息得到當(dāng)前的區(qū)域污水系數(shù)，將區(qū)域污水系數(shù)與區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比得到區(qū)域污水情況；結(jié)合各區(qū)域污水情況進(jìn)行分析得到總體污水情況；基于總體污水情況進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警；其中，區(qū)域污水情況包含當(dāng)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(quán)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(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述通過監(jiān)測設(shè)備獲取區(qū)域的目標(biāo)信息，包括：將監(jiān)控范圍劃分為若干區(qū)域，通過計(jì)算機(jī)獲取若干區(qū)域?qū)?yīng)的天氣情況；通過水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備獲取若干區(qū)域?qū)?yīng)的溶解氧濃度和水質(zhì)濁度；通過藍(lán)綠藻傳感器獲取若干區(qū)域?qū)?yīng)的單位水體的藍(lán)綠藻數(shù)量；通過溢油探測器獲取若干區(qū)域?qū)?yīng)的水面溢油情況。
3.根據(jù)權(quán)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(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述對歷史信息進(jìn)行處理得到標(biāo)準(zhǔn)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(lán)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(yīng)的設(shè)定值；是，則計(jì)算該類的平均值，并將平均值標(biāo)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(jì)算該類的方差，直到該類的方差小于對應(yīng)的設(shè)定值時(shí)計(jì)算該類的平均值，并將平均值標(biāo)記為特征值；其中，設(shè)定值是通過經(jīng)驗(yàn)獲得；將各信息組A、B、C三類的特征值標(biāo)記為各信息組的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)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(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線，包括：獲取各月的下雨天數(shù)YTi和對應(yīng)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(lán)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(lán)綠藻數(shù)量LS計(jì)算得到各月的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)BWSi；通過月份和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)WSi生成區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線。
5.根據(jù)權(quán)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(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述通過月份和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)WSi生成區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線，包括：提取月份和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)WSi，將月份作為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)WSi作為縱坐標(biāo)，利用插值法構(gòu)建區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線。
6.根據(jù)權(quán)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(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述基于目標(biāo)信息得到當(dāng)前的區(qū)域污水系數(shù)，包括：獲取當(dāng)前時(shí)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(dāng)前區(qū)域標(biāo)記為污水區(qū)域；否，則獲取當(dāng)前時(shí)間的溶解氧濃度DRL、水質(zhì)濁度DSZ和單位水體的藍(lán)綠藻數(shù)量DLS，通過對當(dāng)前時(shí)間的溶解氧濃度DRL、水質(zhì)濁度DSZ、單位水體的藍(lán)綠藻數(shù)量DLS計(jì)算得到當(dāng)前的區(qū)域污水系數(shù)DWS。
7.根據(jù)權(quán)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(yù)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(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比得到區(qū)域污水情況，包括：提取當(dāng)前的區(qū)域污水系數(shù)DWS，以及其所對應(yīng)的月份；將區(qū)域污水系數(shù)DWS與區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比，判斷區(qū)域污水系數(shù)DWS是否超過所在月份對應(yīng)的區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線值；是，將該區(qū)域標(biāo)記為污水區(qū)域，并預(yù)測當(dāng)前區(qū)域的下一月污水情況；否，將該區(qū)域標(biāo)記為安全區(qū)域，并預(yù)測當(dāng)前區(qū)域的下一月污水情況。
8.根據(jù)權(quán)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(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測當(dāng)前區(qū)域的下一月污水情況，包括：獲取區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線中當(dāng)前月份與下一月份的區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線值的比值K；獲取區(qū)域污水系數(shù)DWS與當(dāng)前月份對應(yīng)的區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線值的差值CZ；通過對比值K和差值CZ計(jì)算得到下一月污水系數(shù)NWS，具體的計(jì)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(shí)數(shù)；NBZ為下一月份的區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)曲線值；是，將下一月污水情況標(biāo)記為不合格；否，將下一月污水情況標(biāo)記為合格。
9.根據(jù)權(quán)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(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述結(jié)合各區(qū)域污水情況進(jìn)行分析得到總體污水情況，包括：獲取標(biāo)記為污水區(qū)域占總區(qū)域的比例R；獲取標(biāo)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(yīng)的預(yù)設(shè)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(yīng)的預(yù)設(shè)比例；是，發(fā)出指令二；否，則將信息存入數(shù)據(jù)庫；其中，預(yù)設(shè)比例是通過經(jīng)驗(yàn)得到。
10.根據(jù)權(quán)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(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述基于總體污水情況進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警，包括：當(dāng)接收到指令一時(shí)，發(fā)出一級預(yù)警，并將污水區(qū)域發(fā)送給指揮室；當(dāng)接收到指令二時(shí)，發(fā)出二級預(yù)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(yù)警的等級高于一級預(yù)警。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)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(yù)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(dǎo)致整體監(jiān)測出現(xiàn)偏差的技術(shù)問題，本發(fā)明通過月份和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)生成區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線判斷當(dāng)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(shí)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(yù)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(shè)備獲取區(qū)域的目標(biāo)信息；其中，監(jiān)測設(shè)備包括水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備、溢油探測器和藍(lán)綠藻傳感器；目標(biāo)信息包括天氣情況、溶解氧濃度、水質(zhì)濁度、單位水體的藍(lán)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(jìn)行處理得到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線；基于目標(biāo)信息得到當(dāng)前的區(qū)域污水系數(shù)，將區(qū)域污水系數(shù)與區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比得到區(qū)域污水情況；結(jié)合各區(qū)域污水情況進(jìn)行分析得到總體污水情況；基于總體污水情況進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警；其中，區(qū)域污水情況包含當(dāng)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(shè)備獲取區(qū)域的目標(biāo)信息，包括：
將監(jiān)控范圍劃分為若干區(qū)域，通過計(jì)算機(jī)獲取若干區(qū)域?qū)?yīng)的天氣情況；通過水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備獲取若干區(qū)域?qū)?yīng)的溶解氧濃度和水質(zhì)濁度；通過藍(lán)綠藻傳感器獲取若干區(qū)域?qū)?yīng)的單位水體的藍(lán)綠藻數(shù)量；通過溢油探測器獲取若干區(qū)域?qū)?yīng)的水面溢油情況。
優(yōu)選的，所述對歷史信息進(jìn)行處理得到標(biāo)準(zhǔn)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(lán)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(yīng)的設(shè)定值；是，則計(jì)算該類的平均值，并將平均值標(biāo)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(jì)算該類的方差，直到該類的方差小于對應(yīng)的設(shè)定值時(shí)計(jì)算該類的平均值，并將平均值標(biāo)記為特征值；其中，設(shè)定值是通過經(jīng)驗(yàn)獲得；
將各信息組A、B、C三類的特征值標(biāo)記為各信息組的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
優(yōu)選的，所述基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線，包括：
獲取各月的下雨天數(shù)YTi和對應(yīng)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(lán)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(lán)綠藻數(shù)量LS計(jì)算得到各月的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)BWSi，具體的計(jì)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(lán)綠藻數(shù)量閾值；σ為通過經(jīng)驗(yàn)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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)WSi生成區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線。
優(yōu)選的，所述通過月份和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)WSi生成區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線，包括：
提取月份和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)WSi，將月份作為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)WSi作為縱坐標(biāo)，利用插值法構(gòu)建區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線。
優(yōu)選的，所述基于目標(biāo)信息得到當(dāng)前的區(qū)域污水系數(shù)，包括：
獲取當(dāng)前時(shí)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(dāng)前區(qū)域標(biāo)記為污水區(qū)域；否，則獲取當(dāng)前時(shí)間的溶解氧濃度DRL、水質(zhì)濁度DSZ和單位水體的藍(lán)綠藻數(shù)量DLS，通過對當(dāng)前時(shí)間的溶解氧濃度DRL、水質(zhì)濁度DSZ、單位水體的藍(lán)綠藻數(shù)量DLS計(jì)算得到當(dāng)前的區(qū)域污水系數(shù)DWS，具體的計(jì)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(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比得到區(qū)域污水情況，包括：
提取當(dāng)前的區(qū)域污水系數(shù)DWS，以及其所對應(yīng)的月份；
將區(qū)域污水系數(shù)DWS與區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比，判斷區(qū)域污水系數(shù)DWS是否超過所在月份對應(yīng)的區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線值；是，將該區(qū)域標(biāo)記為污水區(qū)域，并預(yù)測當(dāng)前區(qū)域的下一月污水情況；否，將該區(qū)域標(biāo)記為安全區(qū)域，并預(yù)測當(dāng)前區(qū)域的下一月污水情況。
優(yōu)選的，所述預(yù)測當(dāng)前區(qū)域的下一月污水情況，包括：
獲取區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線中當(dāng)前月份與下一月份的區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線值的比值K；
獲取區(qū)域污水系數(shù)DWS與當(dāng)前月份對應(yīng)的區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線值的差值CZ；
通過對比值K和差值CZ計(jì)算得到下一月污水系數(shù)NWS，具體的計(jì)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(shí)數(shù)；NBZ為下一月份的區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)曲線值；是，將下一月污水情況標(biāo)記為不合格；否，將下一月污水情況標(biāo)記為合格。
優(yōu)選的，所述結(jié)合各區(qū)域污水情況進(jìn)行分析得到總體污水情況，包括：
獲取標(biāo)記為污水區(qū)域占總區(qū)域的比例R；獲取標(biāo)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(yīng)的預(yù)設(shè)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(yīng)的預(yù)設(shè)比例；是，發(fā)出指令二；否，則將信息存入數(shù)據(jù)庫；其中，預(yù)設(shè)比例是通過經(jīng)驗(yàn)得到。
優(yōu)選的，所述基于總體污水情況進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警，包括：
當(dāng)接收到指令一時(shí)，發(fā)出一級預(yù)警，并將污水區(qū)域發(fā)送給指揮室；
當(dāng)接收到指令二時(shí)，發(fā)出二級預(yù)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(yù)警的等級高于一級預(yù)警。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1.本發(fā)明在構(gòu)建區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，將降雨會對水質(zhì)造成影響以及月份的不同可能導(dǎo)致環(huán)境溫度以及微生物活躍度的不同從而導(dǎo)致整體數(shù)據(jù)的不同的情況考慮進(jìn)來了，本發(fā)明通過月份和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)污水系數(shù)生成包含各月特征的區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)曲線判斷當(dāng)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(jìn)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(jìn)行特征值計(jì)算的時(shí)候，對每一類進(jìn)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(dǎo)致該區(qū)域的信息錯誤的情況。
（發(fā)明人：吳春生;吳起鵬）
