一种有效的多指标水质评估系统的制作方法

本发明创造涉及水质监测领域，具体涉及一种有效的多指标水质评估系统。

背景技术：

随着现代工业技术的发展，造成的环境污染日益严重，尤其是工业污水的乱排乱放，使得当前的湖泊河流等受到了严重的污染，水是人类赖以生存的基本，因此，防范水污染是我们当前较为紧迫的任务，水质监测是水质评估和水污染防治的主要依据，随着水体污染问题的日益严重，对水污染的动态监测与评估是及早发现水污染与预防水污染的有效措施。

传统的水质监测方法多存在过程复杂，周期长和评估结果不准确等缺陷，针对这些问题，本发明提供一种有效的多指标水质评估系统，通过传感器组实时采集影响水质的水质参数，并通过对采集得到的水质参数进行处理和权重计算，实现水质状态的评估，实时了解水质的变化情况，实现对水污染的有效监测。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种有效的多指标水质评估系统。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

一种有效的多指标水质评估系统，包括传感器组、数据传输模块和监测中心；

(1)传感器组，用于实时采集监测段水质的各种水质指标；

(2)数据传输模块，用于将采集得到的数据传输到监测中心；

(3)监测中心，包括数据处理单元、权重计算单元、水质评估单元和数据存储单元，所述数据处理单元用于对传感器组采集得到的数据进行处理，保证数据的完整性，所述权重计算单元用于根据不同的水质指标对水质影响程度的不同确定各水质指标的权重，所述水质评估单元用于对处理后的数据进行计算，得出水质评估结果，并将所述评估结果发送到数据存储单元进行存储。

本发明创造的有益效果：提出一种有效的多指标水质评估系统，通过传感器组实时采集影响水质状态的各个水质参数，通过对采集得到的水质参数进行处理和相应权重的计算，实现水质状态的评估，以便实时了解当前的水质状态，实现对水污染的有效监测和防范。

附图说明

利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明结构示意图；

图2是监测中心的结构示意图；

附图标记：

传感器组1；数据传输模块2；监测中心3；定位模块4；数据处理单元31；权重计算单元32；水质评估单元33；数据存储单元34。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1和图2，本实施例的一种有效的多指标水质评估系统，包括传感器组1、数据传输模块2和监测中心3；

(1)传感器组1，用于实时采集监测段水域的各种水质指标；

(2)数据传输模块2，用于将采集得到的数据传输到监测中心；

(3)监测中心3，包括数据处理单元31、权重计算单元32、水质评估单元33和数据存储单元34，所述数据处理单元31用于对传感器组采集得到的数据进行处理，保证数据的完整性，所述权重计算单元32用于根据不同的水质指标对水质影响程度的不同确定各水质指标的权重，所述水质评估单元33用于对处理后的数据进行计算，得出水质评估结果，并将所述评估结果发送到数据存储单元34进行存储。

优选地，所述水质指标包括水温、浊度、酸碱度、溶解氧浓度和叶绿素浓度。

优选地，还包括定位模块4，所述定位模块4与传感器组1连接，用于定位传感器组1中各个传感器的位置，并将定位信息发送到监测中心3。

本优选实施例提出一种有效的多指标水质评估系统，通过传感器组实时采集影响水质状态的各个水质参数，通过对采集得到的水质参数进行处理和相应权重的计算，实现水质状态的评估，以便实时了解当前的水质状态，实现对水污染的有效监测和防范。

优选地，所述数据处理单元31用于对传感器组采集得到的数据进行检验，验证采集周期内的数据个数是否在正常范围内，如果超出正常范围则判定数据异常，即利用自定义数据xi进行替代，具体为：

定义传感器组采集周期内正常采集到的数据个数为ko,k为系统允许误差的数据个数，ki为传感器组i周期内采集得到的实际数据个数，则判断采集周期内的数据个数是否正常的公式为：

对于i周期内采集得到的数据异常情况，利用自定义数据xi对i周期内缺失的数据进行补充，则自定义数据xi的计算公式为：

式中，xi-1、xi+1、xi-2和xi+2分别为周期i-1、i+1、i-2和i+2内采集得到的数据值的均值，μ和β分别为(xi-1+xi+1)和(xi-2+xi+2)的权重，且μ+β＝1。

本优选实施例通过对采集得到的水质参数进行检验，验证采集周期内的数据个数是否在正常范围内，如果超出正常范围则判断数据异常，则进行数据的修正，保证了数据的完整性，避免了因数据缺失而导致的后续评估结果的错误，提供了水质评估系统的精确性。

优选地，所述权重计算单元32用于根据不同的水质指标对水质影响程度的不同确定各水质指标的权重，具体包括：

a.对采集得到的各水质指标的数据进行归一化处理，具体包括：

式中，h为采集的水质指标的类型数，r为各个水质指标对应的样本数据个数，anm表示第n个数据在第m个水质指标上的值；

b.根据归一化后的数据bnm计算第m个指标的熵权um，其计算公式为：

式中，h为采集的水质指标的类型数，r为各个水质指标对应的样本数据个数,qm为水质指标m的权重，um为水质指标m的熵权；

c.对水质指标在水质评估中的权重进行综合评价，定义水质指标的权重为vm，则水质指标m的权重vm的计算公式为：

式中，zm为专家根据历年数据对各水质指标赋予的主观权重，um为计算所得的水质指标m的熵权，h为采集的水质指标的类型数，vm为水质指标在水质评估中的权重。

本优选实施例通过综合考虑各水质指标的专家赋予的主观权重和各指标的熵权，对水质指标进行权重的计算，有效的避免了单独采用熵权或专家赋予权重的方法与实际情况偏差较大的结果，有效的突出了各水质指标在水质评估中的价值，增加了评估结果的准确性。

优选地，所述水质评估单元33利用处理后的数据和水质指标所对应的权重进行水质评估，定义水质评估指数si,则水质评估指数si的计算公式为：

式中，t(i)表示在i周期内采集得到的水温数据的均值，vt为对应的水温指标在水质评估中的权重，z(i)表示在i周期内采集得到的浊度数据的均值，vz表示对应的浊度指标在水质评估中的权重，o(i)表示在i周期内采集得到的溶解氧浓度的均值，vo表示对应的溶解氧浓度指标在水质评估中的权重，y(i)表示在i周期内采集得到的叶绿素浓度的均值，vy表示对应的叶绿素浓度指标在水质评估中的权重，t0、z0、o0和y0分别表示水域的最佳水温值、浊度值、溶解氧浓度和叶绿素浓度；

定义水质理想状态值ρ，根据计算所得的水质评估参数值判断当前采集周期时的水质状态，具体为：

式中，si为计算所得的水质评估参数值，ρ为水质的理想状态值。

本优选实施例在对水质进行评价时，综合考虑了各水质参数值和水质参数的权重对水质状态进行评估，解决了不同水质参数对水质影响程度不同的问题，增加了评估结果的精确性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。