一种基于互联网的水污染治理设施监控系统及其方法与流程

本发明属于污水治理监控技术领域，涉及一种基于互联网的水污染治理设施监控系统及其方法。

背景技术：

我国人均水资源占有量仅为全世界人均占有量的1/4，且随着工业化和城市化进程的加快以及工农业规模的快速增长，污水排放，特别是工业污水排放总量剧增，大量江河湖泊受到工业污水排放污染，生态环境受到了严重破坏。

为了保护水环境，实施水资源的循环科学利用，要求工业企业必须对生产过程产生的污水进行处理，其水污染治理设施一般包括用于抽取污水存放池中污水的水泵、用于将水泵抽取的污水进行净化处理的污水反应槽、用于控制滴入污水反应槽药剂用量的加药装置以及与污水反应槽连接的用于排出净化后污水的污水排出口，在污水达到安全排放指标后才能排入河流，此安全排放指标的监测一般通过在污水排出口进行水质监测进行判断，但是这样的一种监测方式，若污水池中的污水不通过该终端排放口排出，而是将自来水接入污水处理系统中代替污水进行排放，那么设置在终端排放口处的监测系统就存在误报和漏报的情况。另外，污水处理站承担着废水处理和循环利用的重要使命。由于污水处理站工作环境差、劳动强度大，同时由于环保管理人员少，巡检周期比较长，不能随时掌握各企业污水排放的情况，因此，急需构建一套对污水处理效果实施实时监控的基于互联网的水污染治理设施监控系统及方法，以达到高效运行、科学管理、达标排放、污染可控的目的。

针对上述存在的问题，现有中国专利文献公开了一种基于互联网的水污染监控治理服务系统，包括污水处理子系统和环境水检测子系统，所述的污水处理子系统包括中间污水处理部以及终端污水处理部，工厂污水通过前级排污管直接输送至中间污水处理部，所述的中间污水处理部包括用以承接前级排污管排放污水的多个缓冲池，与所述的缓冲池对应设置的初级水处理装置，所述的环境水检测系统包括设置在工厂、中间污水处理部以及终端污水处理部的周围水环境内的环境水水质检测机构，所述的污水水质检测机构和环境水水质检测机构以及排水水质检测机构分别经网络与服务器通讯连接。该发明的水环境保护系统虽然能够解决误报与漏报的情况，但是该发明的环境水水质检测机构检测的是周围水环境的水质情况，检测难度较大，而且无法针对每个工厂来进行检测，如在该水环境范围内有多家工厂时，在水环境的水质达不到要求时，那么就无法确切地知道是哪家工厂出现偷排污水的情况，而且由于环保管理人员少，巡检周期比较长，不能随时掌握各企业污水排放的情况，监管难度大。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种基于互联网的水污染治理设施的监控系统及其方法，该基于互联网的水污染治理设施实时监控系统及其方法所要解决的技术问题是：如何降低污水排放情况的监管难度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种基于互联网的水污染治理设施监控系统，包括云数据中心、若干个污水监控终端以及通过云数据中心与污水监控终端建立数据通讯的远程监控中心，其特征在于，所述污水监控终端包括用于对水污染治理设施各个环节运行状态进行数据采集的数据采集单元以及与数据采集单元连接的用于根据数据采集单元采集的数据识别水污染治理设施是否真实运行的数据识别单元，所述远程监控中心通过云数据中心获取各污水监控终端采集的运行状态数据和识别的结果数据，并将运行状态数据进行归纳分析得出某区域内水污染环境治理的综合数据，将识别的结果数据进行归纳分析得出各水污染治理设施是否存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的综合数据。

本基于互联网的水污染治理设施监控系统的工作原理为:在某个区域内，每个企业内的污水监控终端将采集的水污染治理设施各个环节的运行状态数据和识别结果数据都输送到云数据中心，便于远程监控中心从云数据中心获取相应数据进行归纳分析，例如，从各污水监控终端获取污水排放值，远程监控中心即可根据该污水排放值，获取这一区域的一个总体污水排放情况，从而可以获知污水处理站的一个污水处理情况，如今天需要处理多少量的污水，也能够根据此判断出企业是否处于正常污水治理状态，若总体污水排放量相差很多，则可判定某出现了偷排或漏排的操作，另外地，污水监控终端也可以根据从水污染治理设施各个环节采集的运行状态数据对比分析出各个环节是否在真实运行，只要有一个环节未真实运行，就说明水污染治理设施出现了偷排、漏排、未净化或净化未完全的操作并将该结果数据发送到云数据中心，远程监控中心即可从云数据中心获取上述信息并进行归纳分析，得出某个特定区域内的水污染治理情况，降低了监管人员对污水排放情况的监管难度，同时为制定区域性水环境治理政策或相应措施提供了依据，此外，水污染治理设施一般包括用于抽取污水存放池中污水的水泵、用于将水泵抽取的污水进行净化处理的污水反应槽、用于控制滴入污水反应槽药剂用量的加药装置以及与污水反应槽连接的用于排出净化后污水的污水排出口，在对污水进行治理时，通过水泵抽取污水存放池中一定量的污水到污水反应槽内，通过加药装置滴入药剂到污水反应槽内与污水进行净化处理，在净化处理完全后排出，只要在其中一个环节未工作，就能说明从污水排出口排出的污水存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的情况，监控更加准确，监管更加便利。

在上述的基于互联网的水污染治理设施监控系统中，所述远程监控中心还包括用于在各水污染治理设施存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的情况时进行预警的预警器。预警器的设置，无需监管人员再去实时查看水污染治理设施的各个运行状态数据和识别结果数据，只要在预警器响起时去查看下即可，降低了污水排放过程中的监管难度。

在上述的基于互联网的水污染治理设施监控系统中，所述数据采集单元包括用于对污水存放池的液位变化情况进行采集的第一液位传感器、用于对加药装置中药剂液位变化情况进行采集的第二液位传感器、用于对水泵工作情况进行采集的第二流量传感器、用于对污水反应槽内污水的PH变化情况进行采集的PH传感器和用于对污水排出口的流量进行采集的流量传感器。在水污染治理设施的各个环节设置相应的传感器，通过数据对比能更有利的判断水污染治理设施是否存在不合规定的排污情况，在提高监管准确性的同时，也降低了监管难度。

在上述的基于互联网的水污染治理设施监控系统中，所述数据识别单元包括用于从数据采集单元中提取设施运行特征参数的提取模块、用于对水污染治理设施各环节的标准参数值以及比较参数值进行存储的存储模块、用于对提取的设施运行特征参数进行验证获取识别结果的状态特征验证模块以及用于将状态特征验证模块输送的识别结果发送给云数据中心的报送模块，所述提取模块、存储模块和报送模块均与状态特征验证模块连接。在数据识别单元中，首先提取一个或两个或者更多的设施运行特征参数进行比较分析，并与存储模块中存储的标准参数值以及比较参数值进行比较，获得某个环节的真实运行情况，在任一环节未真实运行时，得出水污染治理设施存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的识别结果，将其输送给云数据中心，远程监控中心即可根据每个污水监控终端获取一个综合数据，无需监管人员在跑到企业去实地调查，节省了人力，并且提高了监管的精确性和便利性。

一种基于互联网的水污染治理设施监控方法，其特征在于，所述监控方法包括通过污水监控终端对水污染治理设施的各环节运行状态数据进行采集和识别，通过云数据中心对采集和识别的数据进行存储，通过远程监控中心对从云数据中心获得的多个污水监控终端输送的各环节运行状态数据和识别结果数据进行归纳分析，获得区域内水环境污染治理的综合数据和水污染治理设施是否存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的综合数据。

本基于互联网的水污染治理设施监控方法的工作原理为：首先，对水污染治理设施各个环节的运行状态数据进行采集，采集后，对各运行状态数据进行识别，识别各环节的真实运行情况，如水泵是否在运行，排水口是否在排污，并将各个环节的运行状态数据进行综合分析，识别出水污染治理设施存在的偷排、漏排、未净化或净化未完全的情况并传送到云数据中心，云数据中心进行存储，远程监控中心则能够从云数据中心中获取采集的数据以及识别的数据，进行归纳分析后获得一个区域内水环境污染治理的综合数据和水污染治理设施是否存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的综合数据，降低了监管难度，同时能够随时掌握各企业污水排放的情况，监管更加便利并节省了人力，降低了人员的劳动强度。

在上述的基于互联网的水污染治理设施监控方法中，采集的过程包括对污水存放池的液位变化情况进行采集；对加药装置中药剂液位变化情况进行采集；对水泵工作情况进行采集；对污水反应槽内污水的PH变化情况进行采集；对污水排出口的流量进行采集。对水污染治理设施的各环节进行数据采集，能更精确地判断水污染治理设施是否存在不合格的排污情况，在降低监管难度的同时，提高精确性。

在上述的基于互联网的水污染治理设施监控方法中，识别的过程包括设施运行特征参数提取、运行状态特征库建立、状态特征验证和识别结果报送，设施运行特征参数提取的操作包括提取一个或多个采集的水污染治理设施各环节的运行状态数据。在一次识别过程中，提取一个或多个运行状态数据作为设施运行特征参数，通过多重数据比对，可提高识别结果的准确性。

在上述的基于互联网的水污染治理设施监控方法中，运行状态特征库建立的操作包括存储水污染治理设施各环节的标准参数值以及存储水污染治理设施各环节的对比值和判断对比值是否在要求范围内的比较参数值。精确设定标准参数值和比较参数值，能够在降低监管难度的同时，提高判断水污染治理设施是否存在不合格的排污情况的精确性。

在上述的基于互联网的水污染治理设施监控方法中，状态特征验证的操作包括将提取的设施运行特征参数与运行状态特征库中预先存储的标准参数值或者比较参数值进行对比，获取判断结果，根据判断结果识别污水处理是否存在偷排、漏排、净化未完全或未净化的操作。通过此过程的判断，能够更准确的判断污水处理是处于哪种不合格的排污情况下，远程监控中心则根据该判断结果能更有效的得出水污染环境治理的综合数据，数据精确且降低了监管难度。

与现有技术相比，本基于互联网的水污染监控方法及其系统具有以下优点：

1、本发明将检测的数据通过云端服务器进行共享，降低了环保管理部门对分散企业监督管理的难度，使其利用技术和运营管理经验保证废水达标排放，有效避免了污水排放的偷排、漏排等现象。

2、本发明可实时监控各个污水处理环节的数据，实现在线数据查询及统计报表、在线数据自动预警和环保信息综合分析等，通过对各个污水处理环节的数据进行综合分析，有效提高了水污染排放的监测精准度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明水污染治理设施的结构示意图。

图3是本发明的工作流程图。

图中，1、污水存放池；2、污水反应槽；3、水泵；4、加药装置；5、污水排出口；6、云数据中心；7、污水监控终端；71、数据采集单元；72、数据识别单元；8、第一液位传感器；9、第二液位传感器；10、PH传感器；11、流量传感器；12、远程监控中心；13、第二流量传感器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、2所示，本基于互联网的水污染治理设施监控系统包括云数据中心6、若干个污水监控终端7以及通过云数据中心6与污水监控终端7建立数据通讯的远程监控中心12，其中，水污染治理设施包括用于抽取污水存放池1中污水的水泵3、用于将水泵3抽取的污水进行净化处理的污水反应槽2、用于控制滴入污水反应槽2药剂用量的加药装置4以及与污水反应槽2连接的用于排出净化后污水的污水排出口5；污水监控终端7包括用于对水污染治理设施各个环节运行状态进行数据采集的数据采集单元71以及与数据采集单元71连接的用于根据数据采集单元71采集的数据识别水污染治理设施是否真实运行的数据识别单元72，远程监控中心12通过云数据中心6获取各污水监控终端7采集的运行状态数据和识别的结果数据，并将运行状态数据进行归纳分析得出某区域内水污染环境治理的综合数据，将识别的结果数据进行归纳分析得出各水污染治理设施是否存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的综合数据。

作为优选方案，远程监控中心12还包括用于在各水污染治理设施存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的情况时进行预警的预警器。预警器的设置，无需监管人员再去实时查看水污染治理设施的各个运行状态数据和识别结果数据，只要在预警器响起时去查看下即可，降低了污水排放过程中的监管难度。

数据采集单元71包括用于对污水存放池1的液位变化情况进行采集的第一液位传感器8、用于对加药装置4中药剂液位变化情况进行采集的第二液位传感器9、用于对水泵3工作情况进行采集的第二流量传感器13、用于对污水反应槽2内污水的PH变化情况进行采集的PH传感器10和用于对污水排出口5的流量进行采集的流量传感器11。在水污染治理设施的各个环节设置相应的传感器，通过数据对比能更有利的判断水污染治理设施是否存在不合规定的排污情况，在提高监管准确性的同时，也降低了监管难度。

数据识别单元72包括用于从数据采集单元71中提取设施运行特征参数的提取模块、用于对水污染治理设施各环节的标准参数值以及比较参数值进行预先存储的存储模块、用于对提取的设施运行特征参数进行验证获取识别结果的状态特征验证模块以及用于将状态特征验证模块输送的识别结果发送给云数据中心6的报送模块，提取模块、存储模块和报送模块均与状态特征验证模块连接。在数据识别单元72中，首先提取一个或两个或者更多的设施运行特征参数进行比较分析，并与存储模块中存储的标准参数以及比较参数进行比较，获得某个环节的真实运行情况，在任一环节未真实运行时，得出水污染治理设施存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的识别结果，将其输送给云数据中心6，远程监控中心12即可根据每个污水监控终端7获取一个综合数据，无需监管人员在跑到企业去实地调查，节省了人力，并且提高了监管的精确性和便利性。

本基于互联网的水污染监控系统的工作原理为：在进行污水排放处理时，污水存放池1中的污水通过水泵3进入到污水反应槽2中，加药装置4中的药剂滴入污水反应槽2内与污水反应槽2内的污水进行反应，在反应完全后，污水反应槽2内的污水通过污水排出口5排出，第一液位传感器8采集污水存放池1中在污水流入污水反应槽2后的液位变化情况，从而获取污水反应槽2内的污水量，即第一液位变化值，同时将该获取的第一液位变化值进行存储并发送给云数据中心6；第二液位传感器9对加药装置4中的液位变化情况进行采集，获取第二液位变化值，同时将第二液位变化值进行存储并发送给云数据中心6；流量传感器11对污水排出口5的水流量情况进行采集，从而获取流量值；第二流量传感器13对水泵3工作情况进行采集，获取水泵3工作时间值以及判断水泵3是否处于工作状态；PH传感器10对污水反应槽2内污水的PH变化情况进行采集，获取PH值；将上述各个环节中采集的运行状态数据进行实时记录并存储，建立数据库并上传至云数据中心6；之后，数据识别单元72中的提取模块从各环节采集的运行状态数据中提取一个或多个运行状态数据作为设施运行特征参数，状态特征验证模块将提取的设施运行特征参数与存储模块中的标准参数值或比较参数值进行比较获取判断结果并通过报送模块发送给云数据中心6，标准参数值包括预先设置不同液位值下药剂用量的药剂标准值和污水排放标准值，比较参数值包括预设误差值，状态特征验证模块具体判断过程为：通过对第一液位变化值和第二液位变化值的比较分析，根据第一液位变化值判断第二液位变化值是否在药剂标准值内，在药剂标准值内则说明净化完全，反之，说明污水排放存在未净化或净化未完全的操作；将第一液位变化值与流量传感器11采集的流量值进行分析，在第一液位变化值与流量值的比较存在较大误差时，在第一液位变化值与流量值的比值在预设误差值内时，说明污水排放符合要求，反之，说明污水排放存在偷排或漏排的操作；将流量传感器11采集的流量值与水泵3工作时间进行综合分析，数据识别单元72根据流量传感器11输送的流量值获取污水排放时间，判断污水排放时间和水泵3工作时间，在污水排放时间与水泵3工作时间相符时，说明污水排放符合标准，反之在污水排放时间与水泵3工作时间不相符时，说明污水排放没有通过污水排出口5流出，而是通过其他水进行排放，存在偷排或漏排的操作；进一步地，根据PH传感器10采集污水反应槽2内的PH值，数据识别单元72将接收到的PH值与污水排放标准值进行比较，在PH值符合污水排放标准值时说明污水排放符合规定，反之，说明污水排放存在未净化或为净化完全的操作；除上述的判断过程外，还包括对各个运行状态数据进行分析判断，如在污水排出口5有污水排出时，但水泵3未工作，则说明水污染治理设施未工作，存在偷排的操作；本发明不限于上述判断过程，在此过程的同时，云数据中心6同时接收上述采集的数据以及数据处理后的判断结果，远程监控中心12通过网络从云数据中心6上获取数据并将多个污水监控终端7输送的数据进行综合归纳与分析，形成区域性水环境治理策略数据库，远程即可实现监管工作，降低了监管难度。远程监控中心12在判断企业存在污水排放违规情况时可进行预警，使其可及时获取数据信息，监管更加方便。通过本系统对水污染处理装置的各个环节进行采集，并将各个环节的数据进行综合分析，有效提高了监测系统是否存在偷排、漏排或者未净化处理等操作的精准度。

如图3所示，本基于互联网的水污染治理设施监控方法包括通过污水监控终端7对水污染治理设施的各环节运行状态数据进行采集和识别，通过云数据中心6对采集和识别的数据进行存储，通过远程监控中心12对从云数据中心6获得的多个污水监控终端7输送的各环节运行状态数据和识别结果数据进行归纳分析，获得区域内水环境污染治理的综合数据和水污染治理设施是否存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的综合数据。

作为优选，采集的过程包括对污水存放池1的液位变化情况进行采集，获取第一液位变化值；对加药装置4中药剂液位变化情况进行采集，获取第二液位变化值；对水泵3工作情况进行采集，获取水泵3运行情况以及水泵3工作时间值；对污水反应槽2内污水的PH变化情况进行采集，获取PH值；对污水排出口5的流量进行采集，获取流量值。对水污染治理设施的各环节进行数据采集，能更精确地判断水污染治理设施是否存在不合格的排污情况，在降低监管难度的同时，提高精确性。

作为优选，识别的过程包括设施运行特征参数提取、运行状态特征库建立、状态特征验证和识别结果报送，设施运行特征参数提取的操作包括提取一个或多个采集的水污染治理设施各环节的运行状态数据。在一次识别过程中，提取一个或多个运行状态数据作为设施运行特征参数，通过多重数据比对，可提高识别结果的准确性。

其中，运行状态特征库建立的操作包括存储水污染治理设施各环节的标准参数值以及存储水污染治理设施各环节的对比值和判断对比值是否在要求范围内的比较参数值。其中标准参数值包括水污染排放的流量标准值，药剂标准值，水泵3时间长度标准值等，比较参数值包括预设误差值。精确设定标准参数值和比较参数值，能够在降低监管难度的同时，提高判断水污染治理设施是否存在不合格的排污情况的精确性。

状态特征验证的操作包括将提取的设施运行特征参数与运行状态特征库中预先存储的标准参数值或者比较参数值进行对比，获取判断结果，根据判断结果识别污水处理是否存在偷排、漏排、净化未完全或未净化的操作。通过此过程的判断，能够更准确的判断污水处理是处于哪种不合格的排污情况下，远程监控中心12则根据该判断结果能更有效的得出水污染环境治理的综合数据，数据精确且降低了监管难度。

本基于互联网的水污染监控方法的工作原理为：采集污水存放池1内液位变化情况，通过该液位变化情况可知水泵3抽入污水反应槽2内的污水量，即采集的第一液位变化值；将加药装置4中的药剂滴入污水反应槽2内，对污水反应槽2内的污水进行净化处理，预先存储对第一液位变化值下的污水进行净化处理的药剂用量的预设标准参数值，在药剂滴入后，可采集到加药装置4中的药剂变化情况，即可获得第二液位变化值；采集水泵3工作情况，获取水泵3工作时间值；采集第一液位变化值下污水反应槽2内污水的PH值变化情况，获取PH值；并将上述获取的各个环节的运行状态数据上传至云数据中心6进行存储，并建立数据库；之后对上述采集的各个数据进行综合分析处理，状态特征验证的操作包括：基于流量值和第一液位变化值，判断流量值与第一液位变化值的误差是否在预设误差值内，获得第一判断结果，当第一判断结果表明流量值与第一液位变化值的误差不在预设范围值内时，判断污水排放存在偷排或漏排的操作；基于第一液位变化值和第二液位变化值，判断第二液位变化值是否处于第一液位变化值下满足污水净化的标准参数值内，获得第二判断结果，当第二判断结果表明第二液位变化值不处于标准参数值内时，判断污水存在未净化或净化未完全的操作；基于水泵3工作时间值和流量值，判断水泵3工作时间值是否等于流量值下污水排出口5的排污时间，获得第三判断结果，当第三判断结果表明水泵3工作时间值与排污时间不相等时，判断污水排放存在偷排或漏排的操作；基于PH值，判断PH值是否在污水排放标准值内，获取第四判断结果，当第四判断结果表明PH值不在污水排放标准值内时，判断污水排放存在未净化或净化未完全的操作，值得说明的，本发明不限于上述运行状态数据的比较判断，如在确定污水排出口5有污水排出时，单独判断各个环节的运行状态参数，在加药装置4未工作时或水泵3未工作时，都说明污水排放存在不达标的排放情况。在将上述数据进行处理分析后，将获取的识别结果数据，即第一判断结果、第二判断结果、第三判断结果和第四判断结果通过网络发送至云数据中心6，远程监控中心12从云数据中心6获取上述数据并对接收到的数据进行分析，远程监控中心12则能够从云数据中心6中获取采集的数据以及识别的数据，进行归纳分析后获得一个区域内水环境污染治理的综合数据和水污染治理设施是否存在偷排、漏排、未净化或净化未完全的综合数据，在出现偷排、漏排、未净化或净化未完全的情况时进行警报声预警，降低了监管难度，同时能够随时掌握各企业污水排放的情况，监管更加便利并节省了人力，降低了人员的劳动强度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。