一种基于大数据的河道水环境环保治理污染源监测管理系统的制作方法

[0001]
本发明属于水环境污染源监测技术领域，涉及河道水环境污染源监测技术，具体是一种基于大数据的河道水环境环保治理污染源监测管理系统。


背景技术：

[0002]
近些年来,随着我国经济的快速发展，以及人民生活水平的不断提高，工农业废水和生活污水的排放量逐年增加，使得城市河道受到了严重的污染，如果不对河道进行污染源监测确定污染源，任由其发展下去，就会导致河道二次污染，增加治理的难度，所以需要对河道水环境进行污染源监测来确定污染源。
[0003]
目前对河道水环境污染源监测的手段为对整个河道从上游到下游沿途的各流入口进行污染源监测，进而确定污染流入口，但是对于长度较长且流入口较多的河道，采用目前的河道水环境污染源监测手段进行监测会造成监测周期过长，进而降低了监测效率，且在整个河道从上游到下游沿途的各流入口均进行水质监测，导致监测设备成本增加，无法满足对长度较长且流入口较多的河道水环境污染源监测需求。


技术实现要素：

[0004]
针对上述问题，本发明提出一种监测效率高且监测成本低的基于大数据的河道水环境环保治理污染源监测管理系统，满足了对长度较长且流入口较多的河道水环境污染源监测需求。
[0005]
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]
一种基于大数据的河道水环境环保治理污染源监测管理系统，包括河道区域划分模块、区域水体取样模块、区域水质参数采集模块、区域水质参数对比分析模块、污染子区域流入口统计模块、水质参数数据库、流入口水体水质参数采集模块、分析云平台和显示终端；
[0007]
所述河道区域划分模块用于将整个河道的长度按照从上游到下游的流向划分为若干子区域，划分的各子区域按照从上游到下游的流向顺序进行编号，依次标记为1,2...i...n；
[0008]
所述区域水体取样模块用于对划分的各子区域进行水体取样，得到各子区域的水样；
[0009]
所述区域水质参数采集模块包括若干第一水质参数检测设备，其分别安装在各子区域的水样中，用于对得到的各子区域的水样进行水质参数检测，其中水质参数包括水色度、水温、酸碱度、氨氮含量、磷含量和细菌总数，获取的各子区域水样的水质参数构成区域水样水质参数集合q
w
(q
w
1,q
w
2,...,q
w
i,...,q
w
n)，q
w
i表示为第i个子区域第w个水质参数对应的数值，w表示为水质参数，w＝1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6分别表示为水色度、水温、酸碱度、氨含量、氮含量、磷含量、细菌总数,区域水样水质参数采集模块将区域水样水质参数集合发送至区域水质参数对比分析模块；
[0010]
所述水质参数数据库用于存储水质参数标准对比差值，存储河道水体标准水质参数，存储安全水体污染系数，并存储水色度、水温、酸碱度、氨氮含量、磷含量、细菌总数对河道水质的影响权重，其中河道水体标准水质参数为河道水体水色度、水温、酸碱度、氨含量、氮含量、磷含量和细菌总数对应的标准数值；
[0011]
所述区域水质参数对比分析模块接收区域水质参数采集模块发送的区域水样水质参数集合，按照子区域的编号顺序从区域水样水质参数集合中依次提取各子区域水样的水质参数进行相邻子区域水样水质参数的对比分析，其具体分析过程如下：
[0012]
步骤s1：从编号为2的子区域开始到编号为n的子区域结束，将各子区域水样的水质参数与上个子区域水样的水质参数进行对比，依次得到相邻第2子区域水质参数对比差值，相邻第3子区域水质参数对比差值
…
相邻第n子区域水质参数对比差值，分别记为δq
w2′
，δq
w3′…
δq
w
n
′
；
[0013]
步骤s2：将得到的相邻各子区域水质参数对比差值构成相邻子区域水质参数对比集合δq
w
′
(δq
w2′
,δq
w3′
,...,δq
w
i
′
,...,δq
w
n
′
)，δq
w
i
′
表示为第i个子区域的第w个水质参数与第i-1个子区域第w个水质参数的对比差值，根据相邻子区域水质参数对比集合将各相邻子区域的各水质参数对比差值结果与预设的水质参数标准对比差值进行对比，若某相邻子区域的某个水质参数对比值大于水质参数标准对比差值，则表明该相邻子区域编号对应的子区域存在污染，反之，若某相邻子区域的某个水质参数对比值不大于水质参数标准对比差值，则不进行处理；
[0014]
步骤s3：统计存在污染的子区域编号，分别记为1,2...j...m,并将统计的存在污染的子区域编号发送至污染子区域流入口统计模块；
[0015]
所述污染子区域流入口统计模块接收区域水质参数对比分析模块发送的存在污染的子区域编号，根据接收的存在污染的子区域编号，对各存在污染的子区域统计子区域内流入口的个数，统计的各存在污染的子区域内流入口个数按照预设的顺序进行编号，依次标记为1,2...k...l；
[0016]
所述流入口水体水质参数采集模块包括若干第二水质参数检测设备，其分别安装在各存在污染的子区域内各流入口位置处，用于对各存在污染的子区域内各流入口的水体进行水质参数检测，其检测的各存在污染的子区域内各流入口水体的水质参数构成污染子区域流入口水体水质参数集合g
wj
(g
wj
1,g
wj
2,...,g
wj
k,...,g
wj
l)，g
wj
k表示为第j个存在污染的子区域内第k个流入口水体的第w个水质参数对应的数值，流入口水体水质参数采集模块将污染子区域流入口水体水质参数集合发送至分析云平台；
[0017]
所述分析云平台接收流入口水体水质参数采集模块发送的污染子区域流入口水体水质参数集合，并提取水质参数数据库中河道水体标准水质参数，将污染子区域流入口水体水质参数集合中各存在污染的子区域内各流入口水体的水质参数与河道水体标准水质参数进行对比，得到污染子区域流入口水体水质参数对比集合δg
wj
(δg
wj
1,δg
wj
2,...,δg
wj
k,...,δg
wj
l)，并根据对比集合分别分析各存在污染的子区域内的污染源，即污染流入口，获取污染流入口的编号，同时将获取的各存在污染的子区域内的污染流入口编号发送至显示终端；
[0018]
所述显示终端接收分析云平台发送的各存在污染的子区域内的污染流入口编号，并显示。
[0019]
更具体地，所述河道区域划分模块将整个河道的长度按照从上游到下游的流向划分为若干子区域的具体划分过程包括以下两个步骤：
[0020]
步骤h1：统计整个河道的长度；
[0021]
步骤h2：将统计的整个河道的长度均匀等分为n段，每段河道长度所在区域作为一个子区域。
[0022]
更具体地，所述区域水体取样模块对划分的各子区域进行水体取样过程中，其各子区域水体取样的水体体积、水体深度、取样的次数和取样的时间保持相同。
[0023]
更具体地，所述第一水质参数检测设备包括第一水色度测定仪、第一浊度测定仪、第一酸度计、第一氨氮测定仪、第一水质离子测定仪和第一细菌测定仪，所述第一水色度测定仪用于检测子区域水样的水色度值，所述第一浊度测定仪用于检测子区域水样的浑浊度，所述第一酸度计用于检测子区域水样的酸碱度，所述第一氨氮测定仪用于检测子区域水样的氨氮含量，所述第一水质离子测定仪用于检测子区域水样的磷含量，所述第一细菌测定仪用于检测子区域水样的细菌总数。
[0024]
更具体地，所述第二水质参数检测设备包括第二水色度测定仪、第二浊度测定仪、第二酸度计、第二氨氮测定仪、第二水质离子测定仪和第二细菌测定仪，所述第二水色度测定仪用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体水色度值，所述第二浊度测定仪用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体浑浊度，所述第二酸度计用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体酸碱度，所述第二氨氮测定仪用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体氨氮含量，所述第二水质离子测定仪用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体磷含量，所述第二细菌测定仪用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体细菌总数。
[0025]
更具体地，所述分析云平台根据污染子区域流入口水体水质参数对比集合分别分析各存在污染的子区域内的污染源的具体过程执行以下步骤：
[0026]
步骤w1：根据存在污染子区域的编号顺序，从污染子区域流入口水体水质参数对比集合中依次提取各存在污染的子区域内各流入口水体水质参数与对应的河道水体标准水质参数的对比值，进而统计各存在污染的子区域内各流入口的水体污染系数；
[0027]
步骤w2：将统计的各存在污染的子区域内各流入口的水体污染系数与水质参数数据库中预设的安全水体污染系数进行对比，若某存在污染的子区域内某流入口的水体污染系数大于安全水体污染系数，则该流入口即为该存在污染的子区域内的污染源，该流入口记为污染流入口。
[0028]
更具体地，所述各存在污染的子区域内各流入口的水体污染系数的计算公式为式中表示为第j个存在污染的子区域内第k个流入口的水体污染系数，δg
1j
k、δg
2j
k、δg
3j
k、δg
4j
k、δg
5j
k、δg
6j
k分别表示为第j个存在污染的子区域内第k个流入口的水色度、水温、酸碱度、氨氮含量、磷含量、细菌总数与对应的河道水体水质参数标准数值之间的差值，g
1标准
、g
2标准
、g
3标准
、g
4标准
、g
5标准
、g
6标准
分别表示为河道水体的水色度、水温、酸碱度、氨氮含量、磷含量、
细菌总数对应的标准数值，δg
wj
k表示为第j个存在污染的子区域内第k个流入口水体的第w个水质参数与对应的河道水体水质参数标准数值之间的差值，g
w标准
表示为河道水体的第w个水质参数对应的标准数值，α1、α2、α3、α4、α5、α6分别表示为水色度、水温、酸碱度、氨氮含量、磷含量、细菌总数对河道水质的影响权重。
[0029]
更具体地，所述分析云平台在分析各存在污染的子区域内的污染源过程中还能够对各存在污染的子区域内污染流入口的污染等级进行统计，其具体统计方法为将各存在污染的子区域内污染流入口的水体污染系数与预设的各污染等级对应的水体污染系数范围进行对比，筛选出各存在污染的子区域内该污染流入口的水体污染系数对应的污染等级，进而将各存在污染的子区域内污染流入口的污染等级发送至显示终端进行显示。
[0030]
本发明的有益效果如下：
[0031]
1.本发明通过对整条河道进行区域划分，并对各子区域进行水质参数采集，且将采集的各子区域的水质参数进行相邻子区域水质参数对比，进而根据对比结果确定存在污染的子区域，与此同时在存在污染的子区域内的各流入口进行水质参数采集，将采集的存在污染的子区域内各流入口的水质参数与河道水体标准水质参数进行对比，以此得到存在污染的子区域的污染流入口，能够对长度较长且流入口较多的河道水环境进行污染源监测，并快速确定污染源，提高了监测效率，缩短了监测周期，且只在存在污染的子区域内的各流入口进行水质监测，减少了监测设备成本，满足了对长度较长且流入口较多的河道水环境污染源监测需求。
[0032]
2.本发明通过获取各存在污染的子区域内污染流入口的污染等级，便于河道管理部门直观了解，进而针对污染等级进行针对性的处理，提高处理效率，进而提高了河道污染治理的效率。
附图说明
[0033]
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，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。
[0034]
图1为本发明的系统模块图。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
一种基于大数据的河道水环境环保治理污染源监测管理系统，包括河道区域划分模块、区域水体取样模块、区域水质参数采集模块、区域水质参数对比分析模块、污染子区域流入口统计模块、水质参数数据库、流入口水体水质参数采集模块、分析云平台和显示终端，其中河道区域划分模块与区域水体取样模块连接，区域水体取样模块与区域水质参数采集模块连接，区域水质参数采集模块与区域水质参数对比分析模块连接，区域水质参数对比分析模块与污染子区域流入口统计模块连接，污染子区域流入口统计模块与流入口水
体水质参数采集模块连接，流入口水体水质参数采集模块与分析云平台连接，分析云平台与显示终端连接。
[0037]
河道区域划分模块用于将整个河道的长度按照从上游到下游的流向划分为若干子区域，其具体划分过程包括以下两个步骤：
[0038]
步骤h1：统计整个河道的长度；
[0039]
步骤h2：将统计的整个河道的长度均匀等分为n段，每段河道长度所在区域作为一个子区域，以此将整个河道划分为各子区域，划分的各子区域按照从上游到下游的流向顺序进行编号，依次标记为1,2...i...n。
[0040]
本实施例通过对长度较长的河道按照长度进行区域划分，为后面进行统计存在污染的子区域提供方便。
[0041]
区域水体取样模块用于对划分的各子区域进行水体取样，得到各子区域的水样，在进行水体取样过程中，其各子区域水体取样的水体体积、水体深度、取样的次数和取样的时间保持相同，避免因取样水体体积、水体深度、取样次数和取样时间不同造成采集数据误差，影响后面将相邻子区域水样水质参数进行对比进而确定污染子区域的可靠度。
[0042]
区域水质参数采集模块包括若干第一水质参数检测设备，其分别安装在各子区域的水样中，用于对得到的各子区域的水样进行水质参数检测，其中水质参数包括水色度、水温、酸碱度、氨氮含量、磷含量和细菌总数，所述第一水质参数检测设备包括第一水色度测定仪、第一浊度测定仪、第一酸度计、第一氨氮测定仪、第一水质离子测定仪和第一细菌测定仪，所述第一水色度测定仪用于检测子区域水样的水色度值，所述第一浊度测定仪用于检测子区域水样的浑浊度，所述第一酸度计用于检测子区域水样的酸碱度，所述第一氨氮测定仪用于检测子区域水样的氨氮含量，所述第一水质离子测定仪用于检测子区域水样的磷含量，所述第一细菌测定仪用于检测子区域水样的细菌总数，获取的各子区域水样的水质参数构成区域水样水质参数集合q
w
(q
w
1,q
w
2,...,q
w
i,...,q
w
n)，q
w
i表示为第i个子区域第w个水质参数对应的数值，w表示为水质参数，w＝1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6分别表示为水色度、水温、酸碱度、氨含量、氮含量、磷含量、细菌总数,区域水样水质参数采集模块将区域水样水质参数集合发送至区域水质参数对比分析模块。
[0043]
水质参数数据库用于存储水质参数标准对比差值，存储河道水体标准水质参数，存储安全水体污染系数，并存储水色度、水温、酸碱度、氨氮含量、磷含量、细菌总数对河道水质的影响权重，其中河道水体标准水质参数为河道水体水色度、水温、酸碱度、氨含量、氮含量、磷含量和细菌总数对应的标准数值。
[0044]
区域水质参数对比分析模块接收区域水质参数采集模块发送的区域水样水质参数集合，按照子区域的编号顺序从区域水样水质参数集合中依次提取各子区域水样的水质参数进行相邻子区域水样水质参数的对比分析，其具体分析过程如下：
[0045]
步骤s1：从编号为2的子区域开始到编号为n的子区域结束，将各子区域水样的水质参数与上个子区域水样的水质参数进行对比，依次得到相邻第2子区域水质参数对比差值，相邻第3子区域水质参数对比差值
…
相邻第n子区域水质参数对比差值，分别记为δq
w2′
，δq
w3′…
δq
w
n
′
；
[0046]
步骤s2：将得到的相邻各子区域水质参数对比差值构成相邻子区域水质参数对比集合δq
w
′
(δq
w2′
,δq
w3′
,...,δq
w
i
′
,...,δq
w
n
′
)，δq
w
i
′
表示为第i个子区域的第w个水
质参数与第i-1个子区域第w个水质参数的对比差值，根据相邻子区域水质参数对比集合将各相邻子区域的各水质参数对比差值结果与预设的水质参数标准对比差值进行对比，若某相邻子区域的某个水质参数对比值大于水质参数标准对比差值，则表明该相邻子区域编号对应的子区域存在污染，反之，若某相邻子区域的某个水质参数对比值不大于水质参数标准对比差值，则不进行处理；
[0047]
步骤s3：统计存在污染的子区域编号，分别记为1,2...j...m,并将统计的存在污染的子区域编号发送至污染子区域流入口统计模块。
[0048]
本实施例通过将得到的各子区域水样的水质参数进行相邻子区域水样水质参数对比，在不存在污染的前提下，相邻子区域水样的水质参数对比值应该在标准对比差值内，当某子区域存在污染时，该子区域与上一子区域的水质参数就会有很大不同，其相邻子区域水样的水质参数对比值就会大于水质参数标准对比差值，进而就可以确定存在污染的子区域，以此就缩小了河道污染的监测范围，缩短了监测周期，提高了监测效率。
[0049]
污染子区域流入口统计模块接收区域水质参数对比分析模块发送的存在污染的子区域编号，根据接收的存在污染的子区域编号，对各存在污染的子区域统计子区域内流入口的个数，统计的各存在污染的子区域内流入口个数按照预设的顺序进行编号，依次标记为1,2...k...l，统计各存在污染的子区域内流入口，便于后面进行流入口的水体水质参数采集。
[0050]
流入口水体水质参数采集模块包括若干第二水质参数检测设备，其分别安装在各存在污染的子区域内各流入口位置处，用于对各存在污染的子区域内各流入口的水体进行水质参数检测，其中第二水质参数检测设备包括第二水色度测定仪、第二浊度测定仪、第二酸度计、第二氨氮测定仪、第二水质离子测定仪和第二细菌测定仪，所述第二水色度测定仪用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体水色度值，所述第二浊度测定仪用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体浑浊度，所述第二酸度计用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体酸碱度，所述第二氨氮测定仪用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体氨氮含量，所述第二水质离子测定仪用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体磷含量，所述第二细菌测定仪用于检测存在污染的子区域内各流入口的水体细菌总数，其检测的各存在污染的子区域内各流入口水体的水质参数构成污染子区域流入口水体水质参数集合g
wj
(g
wj
1,g
wj
2,...,g
wj
k,...,g
wj
l)，g
wj
k表示为第j个存在污染的子区域内第k个流入口水体的第w个水质参数对应的数值，流入口水体水质参数采集模块将污染子区域流入口水体水质参数集合发送至分析云平台。
[0051]
本实施例通过只在存在污染的子区域内的各流入口进行水质监测，避免在整个河道从上游到下游沿途的各流入口均进行水质监测造成监测设备成本增加的问题，降低了监测设备成本，同时也减轻了监测人员的工作量。
[0052]
分析云平台接收流入口水体水质参数采集模块发送的污染子区域流入口水体水质参数集合，并提取水质参数数据库中河道水体标准水质参数，将污染子区域流入口水体水质参数集合中各存在污染的子区域内各流入口水体的水质参数与河道水体标准水质参数进行对比，得到污染子区域流入口水体水质参数对比集合δg
wj
(δg
wj
1,δg
wj
2,...,δg
wj
k,...,δg
wj
l)，并根据对比集合分别分析各存在污染的子区域内的污染源，即污染流入口，获取污染流入口的编号，同时将获取的各存在污染的子区域内的污染流入口编号发送
至显示终端，其具体分析过程执行以下步骤：
[0053]
步骤w1：根据存在污染子区域的编号顺序，从污染子区域流入口水体水质参数对比集合中依次提取各存在污染的子区域内各流入口水体水质参数与对应的河道水体标准水质参数的对比值，进而统计各存在污染的子区域内各流入口的水体污染系数式中表示为第j个存在污染的子区域内第k个流入口的水体污染系数，δg
1j
k、δg
2j
k、δg
3j
k、δg
4j
k、δg
5j
k、δg
6j
k分别表示为第j个存在污染的子区域内第k个流入口的水色度、水温、酸碱度、氨氮含量、磷含量、细菌总数与对应的河道水体水质参数标准数值之间的差值，g
1标准
、g
2标准
、g
3标准
、g
4标准
、g
5标准
、g
6标准
分别表示为河道水体的水色度、水温、酸碱度、氨氮含量、磷含量、细菌总数对应的标准数值，δg
wj
k表示为第j个存在污染的子区域内第k个流入口水体的第w个水质参数与对应的河道水体水质参数标准数值之间的差值，g
w标准
表示为河道水体的第w个水质参数对应的标准数值，α1、α2、α3、α4、α5、α6分别表示为水色度、水温、酸碱度、氨氮含量、磷含量、细菌总数对河道水质的影响权重，其统计的各存在污染的子区域内各流入口的水体污染系数实现了对各流入口水体污染状况的量化展示，其水体污染系数越大，表明该流入口污染越严重；
[0054]
步骤w2：将统计的各存在污染的子区域内各流入口的水体污染系数与水质参数数据库中预设的安全水体污染系数进行对比，若某存在污染的子区域内某流入口的水体污染系数大于安全水体污染系数，则该流入口即为该存在污染的子区域内的污染源，该流入口记为污染流入口。
[0055]
同时，分析云平台还能够对各存在污染的子区域内污染流入口的污染等级进行统计，其具体统计方法为将各存在污染的子区域内污染流入口的水体污染系数与预设的各污染等级对应的水体污染系数范围进行对比，筛选出各存在污染的子区域内该污染流入口的水体污染系数对应的污染等级，进而将各存在污染的子区域内污染流入口的污染等级发送至显示终端。
[0056]
显示终端接收分析云平台发送的各存在污染的子区域内的污染流入口编号及污染流入口的污染等级，并显示，便于河道管理部门根据显示的河道污染流入口编号，快速找到对应的污染流入口，并根据显示的各污染流入口对应的污染等级采用针对性的措施进行处理，提高处理效率，进而提高了河道污染治理的效率。
[0057]
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员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，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。