一种水污染大数据监测与预警装置及方法

技术领域

本发明属于水污染监测技术领域，涉及一种水污染大数据监测与预警装置及方法。

背景技术

随着工业发展、人类活动、地质地形变迁等因素的影响，水环境系统成为受到生物、化学、物理、人为等多种因素影响的动态开放复杂系统，水体污染呈现复合污染的显著趋势，多种污染共存并联合作用；多种人污染过程同时发生；多种污染效应表现出协同或拮抗作用；污染物在环境中的行为涉及多介质、多界面；同时发生物理、化学和生物过程，致使水体污染问题更加复杂化。

现有的水质污染监测往往是通过人员实地考察，其监测效率较低，往往在水质出现大面积污染，才能被人员发现，此时，往往已经造成大面积污染事故发生，现有的人员监测方式在对一些突发污染事件中，事故源的查找定位效率均较低，事故污染源的查找定位时间少则4～7日，多则3～4星期，更长达到2个月，同时，对于污染流向方向无法及时知晓，进而导致无法对水体后续污染进行预警，延长了污染持续时间，加重了污染程度，更大大增加了后期恢复治理的难度与成本，同时现有的一种新型水质污染方式，即采用监测器对水质进行监测，但是该方式中的监测器往往分布于同一深度，当水体发送深层污染或者表层污染时，由于监测器未接触到污染水源，导致污染监控精确度大大降低，因此，一种可在水质发生污染时及时发出污染信号，同时可快速判断出污染流向，及时发出污染预警信号的水污染大数据监测与预警装置及方法的出现迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水污染大数据监测与预警装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种水污染大数据监测与预警方法，所述方法的具体步骤如下：

1)取用多个探测器，并将多个探测器分别均匀分布于所需要监测的水域，并埋于水域的不同深度；

2)每个探测器实时获取所处位置的水域水体污染数据；

3)分析判断水体污染数据通过探测器不同时间的数据判断水体污染流向：

I)将探测器首次探测到污染数据的时间记为T1，同时记录该探测器编号Xan以及该探测器的位置Yan：

(i)探测到污染数据的第一个探测器记为Xa1，探测到污染数据的第二个探测器记为Xa2，探测到污染数据的第n个探测器记为Xan；

(ii)Xa1的探测器位置记为Ya1，Xa2的探测器位置记为Ya2，Xan的探测器位置记为Yan；

II)间隔10分钟后，将时间记为T2，此时记录探测到污染物的探测器编号Xbn以及该探测器的位置Ybn：

(i)探测到污染数据的第一个探测器记为Xb1，探测到污染数据的第二个探测器记为Xb2，探测到污染数据的第n个探测器记为Xbn；

(ii)Xb1的探测器位置记为Yb1，Xb2的探测器位置记为Yb2，Xbn的探测器位置记为Ybn；

III)再次间隔10分钟后，将时间记为T3，此时记录探测到污染物的探测器编号Xcn以及该探测器的位置Ycn：

(i)探测到污染数据的第一个探测器记为Xc1，探测到污染数据的第二个探测器记为Xc2，探测到污染数据的第n个探测器记为Xcn；

(ii)Xc1的探测器位置记为Yc1，Xc2的探测器位置记为Yc2，Xcn的探测器位置记为Ycn；

IV)将Yan的数据在电子地图上进行标记，并记为初始位置；

V)将Xbn中在被标记过Xan的探测器去除，将剩下的探测器对应的位置数据Ybn在电子地图上进行标记，并记为第一流动位置；

VI)将Xcn中在被标记过Xbn的探测器去除，将剩下的探测器对应的位置数据Ycn在电子地图上进行标记，并记为最终流动位置；

VII)依次由初始位置、第一流动位置和最终流动位置画箭头，箭头方向即为污染流向；

4)根据水体污染数据判断出水体污染情况，并根据水体污染情况发出水体污染预警信号；

5)将预警信号以及水体污染的区域、深度以及污染流向发送至水污染监测人员的移动设备上，并根据污染流向进行污染方向预警。

进一步地，所述步骤4)的工作步骤具体如下：

1)当相同区域，不同深度的探测器监测的水体污染数据皆超出阈值，则发出该区域的污染预警信号；

2)当相同区域，某个深度的探测器监测到水体污染数据超出阈值，其他区域污染数据未达到阈值，则不发出污染预警信号；

3)当不同区域，相同深度的探测器监测到水体污染数据超出阈值，则发出水体污染预警信号；

4)当不同区域，不同深度的探测器监测到水体污染数据均超出阈值，则发出重度水体污染预警信号。

进一步地，所述阈值不唯一，阈值可通过人员进行修改和自定义。

进一步地，所述探测器监测的污染数据包括：水体重金属含量、有机污染物含量、氮磷含量以及水体PH值。

进一步地，所述水体PH值正常范围在4.1-9.4之间。

一种水污染大数据监测与预警装置，所述装置包括采集单元、存储单元、处理单元、软件运行单元以及信号收发单元，所述软件运行单元用于控制采集单元对数据进行采集，并将数据传输至处理单元，处理单元对采集的数据进行处理，并传输至存储单元，所述存储单元用于存储处理过后的数据，并将该数据传输至信号收发单元，所述信号收发单元用于接收远程客户端发送的控制信号，同时将存储单元内的数据传输至远程客户端。

进一步地，所述信号收发单元与远程客户端之间通过但不限于无线网、电磁波、蓝牙以及红外线。

进一步地，所述装置工作步骤具体如下：

1)探测器分批布置模块：取用多个探测器，并将多个探测器分别均匀分布于所需要监测的水域，并埋于水域的不同深度；

2)实时监测数据获取模块：每个探测器实时获取所处位置的水域水体污染数据；

3)分析对比污染流向模块：分析判断水体污染数据通过探测器不同时间的数据判断水体污染流向；

4)污染判断预警模块：根据水体污染数据判断出水体污染情况，并根据水体污染情况发出水体污染预警信号；

5)污染预警通知模块：将预警信号以及水体污染的区域、深度以及污染流向发送至水污染监测人员的移动设备上，并根据污染流向进行污染方向预警。

本发明的有益效果：本发明设有多个均匀分布的探测器且探测器分布于不同深度，进而对监控水域具有极广的监控区域，当出现深层或者表层污染时，分布在水体深层以及表层的探测器即能及时探测出污染，进而及时对监控人员进行提醒，由于探测器分别均匀，在对事故源的定位查找提供极大的便利，可在污染发生时，立即定位污染源位置，本发明设有污染流向判断模块，可在污染发生的极短时间内即可判断出污染物流向，进而可快速对人员发出污染预警，人员可迅速对其进行处理，本发明大大提高预警效率以及检测水质污染的灵敏度，降低了污染持续时间，减轻污染程度，大大降低了后期恢复治理的难度与治理成本。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种水污染大数据监测与预警方法的方法流程简图；

图2为本发明一种水污染大数据监测与预警装置的单元简图；

图3为本发明一种水污染大数据监测与预警装置的工作流程模块图。

具体实施方式

结合图1-3通过如下实施例对本发明进行详细说明：

一种水污染大数据监测与预警方法，方法的具体步骤如下：

1)取用多个探测器，并将多个探测器分别均匀分布于所需要监测的水域，并埋于水域的不同深度；

2)每个探测器实时获取所处位置的水域水体污染数据；

3)分析判断水体污染数据通过探测器不同时间的数据判断水体污染流向：

I)将探测器首次探测到污染数据的时间记为T1，同时记录该探测器编号Xan以及该探测器的位置Yan：

(i)探测到污染数据的第一个探测器记为Xa1，探测到污染数据的第二个探测器记为Xa2，探测到污染数据的第n个探测器记为Xan；

(ii)Xa1的探测器位置记为Ya1，Xa2的探测器位置记为Ya2，Xan的探测器位置记为Yan；

II)间隔10分钟后，将时间记为T2，此时记录探测到污染物的探测器编号Xbn以及该探测器的位置Ybn：

(i)探测到污染数据的第一个探测器记为Xb1，探测到污染数据的第二个探测器记为Xb2，探测到污染数据的第n个探测器记为Xbn；

(ii)Xb1的探测器位置记为Yb1，Xb2的探测器位置记为Yb2，Xbn的探测器位置记为Ybn；

III)再次间隔10分钟后，将时间记为T3，此时记录探测到污染物的探测器编号Xcn以及该探测器的位置Ycn：

(i)探测到污染数据的第一个探测器记为Xc1，探测到污染数据的第二个探测器记为Xc2，探测到污染数据的第n个探测器记为Xcn；

(ii)Xc1的探测器位置记为Yc1，Xc2的探测器位置记为Yc2，Xcn的探测器位置记为Ycn；

IV)将Yan的数据在电子地图上进行标记，并记为初始位置；

V)将Xbn中在被标记过Xan的探测器去除，将剩下的探测器对应的位置数据Ybn在电子地图上进行标记，并记为第一流动位置；

VI)将Xcn中在被标记过Xbn的探测器去除，将剩下的探测器对应的位置数据Ycn在电子地图上进行标记，并记为最终流动位置；

VII)依次由初始位置、第一流动位置和最终流动位置画箭头，箭头方向即为污染流向；

4)根据水体污染数据判断出水体污染情况，并根据水体污染情况发出水体污染预警信号；

5)将预警信号以及水体污染的区域、深度以及污染流向发送至水污染监测人员的移动设备上，并根据污染流向进行污染方向预警。

步骤4)的工作步骤具体如下：

1)当相同区域，不同深度的探测器监测的水体污染数据皆超出阈值，则发出该区域的污染预警信号；

2)当相同区域，某个深度的探测器监测到水体污染数据超出阈值，其他区域污染数据未达到阈值，则不发出污染预警信号；

3)当不同区域，相同深度的探测器监测到水体污染数据超出阈值，则发出水体污染预警信号；

4)当不同区域，不同深度的探测器监测到水体污染数据均超出阈值，则发出重度水体污染预警信号。

阈值不唯一，阈值可通过人员进行修改和自定义。

探测器监测的污染数据包括：水体重金属含量、有机污染物含量、氮磷含量以及水体PH值。

水体PH值正常范围在4.1-9.4之间。

一种水污染大数据监测与预警装置，装置包括采集单元、存储单元、处理单元、软件运行单元以及信号收发单元，软件运行单元用于控制采集单元对数据进行采集，并将数据传输至处理单元，处理单元对采集的数据进行处理，并传输至存储单元，存储单元用于存储处理过后的数据，并将该数据传输至信号收发单元，信号收发单元用于接收远程客户端发送的控制信号，同时将存储单元内的数据传输至远程客户端。

信号收发单元与远程客户端之间通过但不限于无线网、电磁波、蓝牙以及红外线。

装置工作步骤具体如下：

1)探测器分批布置模块：取用多个探测器，并将多个探测器分别均匀分布于所需要监测的水域，并埋于水域的不同深度；

2)实时监测数据获取模块：每个探测器实时获取所处位置的水域水体污染数据；

3)分析对比污染流向模块：分析判断水体污染数据通过探测器不同时间的数据判断水体污染流向；

4)污染判断预警模块：根据水体污染数据判断出水体污染情况，并根据水体污染情况发出水体污染预警信号；

5)污染预警通知模块：将预警信号以及水体污染的区域、深度以及污染流向发送至水污染监测人员的移动设备上，并根据污染流向进行污染方向预警。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。