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
本發明公開了一種基于區域聯網的污水動態預警系統，涉及智慧環保技術領域，解決了在污水監測的過程中，因月份、天氣以及區域的不同導致整體監測出現偏差的技術問題；本發明通過監測設備獲取區域的目標信息；獲取歷史信息，對歷史信息進行處理得到標準數據；基于標準數據計算得到區域標準曲線；基于目標信息得到當前的區域污水系數，將區域污水系數與區域標準曲線進行對比得到區域污水情況；結合各區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進行針對性地分析，降低了環境對最終數據的干擾。
權利要求書
1.一種基于區域聯網的污水動態預警系統，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據庫；所述信息收集模塊：通過監測設備獲取區域的目標信息；其中，監測設備包括水質監測設備、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、水質濁度、單位水體的藍綠藻數量和水面溢油情況；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據；基于標準數據計算得到區域標準曲線；基于目標信息得到當前的區域污水系數，將區域污水系數與區域標準曲線進行對比得到區域污水情況；結合各區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，區域污水情況包含當前污水情況和下一月污水情況；所述數據庫：用于存儲數據。
2.根據權利要求1所述的一種基于區域聯網的污水動態預警系統，其特征在于，所述通過監測設備獲取區域的目標信息，包括：將監控范圍劃分為若干區域，通過計算機獲取若干區域對應的天氣情況；通過水質監測設備獲取若干區域對應的溶解氧濃度和水質濁度；通過藍綠藻傳感器獲取若干區域對應的單位水體的藍綠藻數量；通過溢油探測器獲取若干區域對應的水面溢油情況。
3.根據權利要求1所述的一種基于區域聯網的污水動態預警系統，其特征在于，所述對歷史信息進行處理得到標準數據，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、水質濁度為B類、單位水體的藍綠藻數量為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差值的絕對值最大的數，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據。
4.根據權利要求3所述的一種基于區域聯網的污水動態預警系統，其特征在于，所述基于標準數據計算得到區域標準曲線，包括：獲取各月的下雨天數YTi和對應的各月總天數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、水質濁度SZ、單位水體的藍綠藻數量LS，通過對各月特征值中的溶解氧濃度RL、水質濁度SZ、單位水體的藍綠藻數量LS計算得到各月的標準污水系數BWSi；通過月份和對應的標準污水系數WSi生成區域標準曲線。
5.根據權利要求4所述的一種基于區域聯網的污水動態預警系統，其特征在于，所述通過月份和對應的標準污水系數WSi生成區域標準曲線，包括：提取月份和對應的標準污水系數WSi，將月份作為橫坐標，對應的標準污水系數WSi作為縱坐標，利用插值法構建區域標準曲線。
6.根據權利要求4所述的一種基于區域聯網的污水動態預警系統，其特征在于，所述基于目標信息得到當前的區域污水系數，包括：獲取當前時間所在月份；獲取近一周的下雨天數JYT，通過公式LJYT＝JYT/7獲得下雨天數所占比例LJYT；判斷是否有水面溢油情況；是，將當前區域標記為污水區域；否，則獲取當前時間的溶解氧濃度DRL、水質濁度DSZ和單位水體的藍綠藻數量DLS，通過對當前時間的溶解氧濃度DRL、水質濁度DSZ、單位水體的藍綠藻數量DLS計算得到當前的區域污水系數DWS。
7.根據權利要求6所述的一種基于區域聯網的污水動態預警系統，其特征在于，所述將區域污水系數與區域標準曲線進行對比得到區域污水情況，包括：提取當前的區域污水系數DWS，以及其所對應的月份；將區域污水系數DWS與區域標準曲線進行對比，判斷區域污水系數DWS是否超過所在月份對應的區域標準曲線值；是，將該區域標記為污水區域，并預測當前區域的下一月污水情況；否，將該區域標記為安全區域，并預測當前區域的下一月污水情況。
8.根據權利要求7所述的一種基于區域聯網的污水動態預警系統，其特征在于，所述預測當前區域的下一月污水情況，包括：獲取區域標準曲線中當前月份與下一月份的區域標準曲線值的比值K；獲取區域污水系數DWS與當前月份對應的區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NWS，具體的計算公式為：NWS＝CZ/K+η×NBZ；其中，η為比例系數，且η為大于0的實數；NBZ為下一月份的區域標準曲線值；判斷下一月污水系數NWS是否超過下一月份的區域標準曲線值；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.根據權利要求8所述的一種基于區域聯網的污水動態預警系統，其特征在于，所述結合各區域污水情況進行分析得到總體污水情況，包括：獲取標記為污水區域占總區域的比例R；獲取標記為不合格的區域占總區域比例Q；判斷比例R是否超過對應的預設比例；是，發出指令一；否，則將信息存入數據庫；判斷比例Q是否超過對應的預設比例；是，發出指令二；否，則將信息存入數據庫；其中，預設比例是通過經驗得到。
10.根據權利要求9所述的一種基于區域聯網的污水動態預警系統，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，發出一級預警，并將污水區域發送給指揮室；當接收到指令二時，發出二級預警，并將污水區域以及不合格的區域發送給指揮室；其中，二級預警的等級高于一級預警。
發明內容
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一；為此，本發明提出了一種基于區域聯網的污水動態預警系統，用于解決在污水監測的過程中，因月份、天氣以及區域的不同導致整體監測出現偏差的技術問題，本發明通過月份和對應的標準污水系數生成區域標準曲線判斷當前的區域污水情況，將區域污水情況綜合得到總體污水情況解決了上述問題。
為實現上述目的，本發明的第一方面提供了一種基于區域聯網的污水動態預警系統，包括：云處理模塊，以及與其相連接的信息收集模塊和數據庫；
所述信息收集模塊：通過監測設備獲取區域的目標信息；其中，監測設備包括水質監測設備、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、水質濁度、單位水體的藍綠藻數量和水面溢油情況；
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據；基于標準數據計算得到區域標準曲線；基于目標信息得到當前的區域污水系數，將區域污水系數與區域標準曲線進行對比得到區域污水情況；結合各區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，區域污水情況包含當前污水情況和下一月污水情況；
所述數據庫：用于存儲數據。
優選的，所述通過監測設備獲取區域的目標信息，包括：
將監控范圍劃分為若干區域，通過計算機獲取若干區域對應的天氣情況；通過水質監測設備獲取若干區域對應的溶解氧濃度和水質濁度；通過藍綠藻傳感器獲取若干區域對應的單位水體的藍綠藻數量；通過溢油探測器獲取若干區域對應的水面溢油情況。
優選的，所述對歷史信息進行處理得到標準數據，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、水質濁度為B類、單位水體的藍綠藻數量為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差值的絕對值最大的數，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據。
優選的，所述基于標準數據計算得到區域標準曲線，包括：
獲取各月的下雨天數YTi和對應的各月總天數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、水質濁度SZ、單位水體的藍綠藻數量LS，通過對各月特征值中的溶解氧濃度RL、水質濁度SZ、單位水體的藍綠藻數量LS計算得到各月的標準污水系數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為正常水質的溶解氧濃度閾值，ZSZ為正常水質的水質濁度閾值，ZLS為正常水質的單位水體的藍綠藻數量閾值；σ為通過經驗獲得的天氣調節系數；α、β和δ為比例系數，且α+β+δ＝1；
通過月份和對應的標準污水系數WSi生成區域標準曲線。
優選的，所述通過月份和對應的標準污水系數WSi生成區域標準曲線，包括：
提取月份和對應的標準污水系數WSi，將月份作為橫坐標，對應的標準污水系數WSi作為縱坐標，利用插值法構建區域標準曲線。
優選的，所述基于目標信息得到當前的區域污水系數，包括：
獲取當前時間所在月份；獲取近一周的下雨天數JYT，通過公式LJYT＝JYT/7獲得下雨天數所占比例LJYT；
判斷是否有水面溢油情況；是，將當前區域標記為污水區域；否，則獲取當前時間的溶解氧濃度DRL、水質濁度DSZ和單位水體的藍綠藻數量DLS，通過對當前時間的溶解氧濃度DRL、水質濁度DSZ、單位水體的藍綠藻數量DLS計算得到當前的區域污水系數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。
優選的，所述將區域污水系數與區域標準曲線進行對比得到區域污水情況，包括：
提取當前的區域污水系數DWS，以及其所對應的月份；
將區域污水系數DWS與區域標準曲線進行對比，判斷區域污水系數DWS是否超過所在月份對應的區域標準曲線值；是，將該區域標記為污水區域，并預測當前區域的下一月污水情況；否，將該區域標記為安全區域，并預測當前區域的下一月污水情況。
優選的，所述預測當前區域的下一月污水情況，包括：
獲取區域標準曲線中當前月份與下一月份的區域標準曲線值的比值K；
獲取區域污水系數DWS與當前月份對應的區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NWS，具體的計算公式為：NWS＝CZ/K+η×NBZ；其中，η為比例系數，且η為大于0的實數；NBZ為下一月份的區域標準曲線值；
判斷下一月污水系數NWS是否超過下一月份的區域標準曲線值；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。
優選的，所述結合各區域污水情況進行分析得到總體污水情況，包括：
獲取標記為污水區域占總區域的比例R；獲取標記為不合格的區域占總區域比例Q；
判斷比例R是否超過對應的預設比例；是，發出指令一；否，則將信息存入數據庫；
判斷比例Q是否超過對應的預設比例；是，發出指令二；否，則將信息存入數據庫；其中，預設比例是通過經驗得到。
優選的，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，發出一級預警，并將污水區域發送給指揮室；
當接收到指令二時，發出二級預警，并將污水區域以及不合格的區域發送給指揮室；其中，二級預警的等級高于一級預警。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1.本發明在構建區域標準曲線時，將降雨會對水質造成影響以及月份的不同可能導致環境溫度以及微生物活躍度的不同從而導致整體數據的不同的情況考慮進來了，本發明通過月份和對應的標準污水系數生成包含各月特征的區域標準曲線，通過區域標準曲線判斷當前的區域污水情況，將區域污水情況綜合得到總體污水情況。這樣做有利于對水質進行針對性地分析，降低了環境對最終數據的干擾。
2.本發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的值，不用眾數作為該類最平穩的值可以避免因每個區域的情況不同產生相鄰區域的干擾從而導致該區域的信息錯誤的情況。
（發明人：吳春生;吳起鵬）
