专利名称：基于3s的污染源监控系统的制作方法
技术领域：
本发明是集成水质模型、污染物负荷分配、污染削减绩效评估等多功能为一体的污染源监控系统，是特别涉及3S(GPS/GIS/RS)数据的准动态水污染监控系统，属于地理信息系统的水环境监控。
背景技术：
Arc Engine是ESRI公司的GIS平台软件ArcGIS的一个重要组成部分，是ArcGIS提供的GIS 二次开发工具。实际上，ArcGIS系列软件是基于ArcObject为基础的GIS功能组件组成的，所有的ArcGIS系列软件，都是利用ArcObject通过二次开发完成的，这也说明了 ArcObject具有极强的二次开发能力和GIS基础功能支持ArcEngine是对ArcObject的进一步封装,它提供了更加友好的编程接口，主要是对组件化软件开发技术以及高级程序设计语言的支持；ArCEngine还提供了一系列封装良好的用户界面元素，包括地图控件、地层列表、地图常用工具条等，这样可以很方便的使用ArcEngine开发基于图形化用户界面(⑶I)的应用程序。一般将ArcEngine所提供的功能划分为三个部分地图数据可视化模块、地图数据访问模块和空间分析模块。现我国对大型河流水污染控制的技术缺乏方法大多通过主观经验判断，缺乏定量的计算，结果往往也不准确。而本系统在数据整合方面对区域地形地貌、水文、水质、排污口、企业等数据搜集筛选，保证了数据的真实性；在计算方面，利用适用于不同条件的水质模型对水质状况进行模拟，以及污染物分配模型及绩效评估模型对管理者的决策提供定量化的支持，可以很好地改善上述问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足提出采用软件工程面向对象的设计思路，综合应用3S技术，构建渭河污染源数据库，研究开发污染源评价分析模型及其模型库，目的在于建立污染源监控GIS系统，可以对各控制单元、排污口、污染源等信息进行集中处理，明确污染源-排污口 -监测断面的对应关系，实现对流域的污染负荷量估算方法，根据一维水质模型计算环境容量以及排污口与水质之间的响应关系，在此基础上进行负荷分配、与绩效评估、相关政策查询。为了达到上述的目的，本发明提出一种基于污染源的水污染监控系统，本系统采用.net技术作为系统支持平台，以windows form窗体作为工作载体。Microsoft.NETFramework包括两个部分应用程序开发包(SDK,即Software Development Kit)和应用程序运行时(Runtime),其中SDK和Runtime还可以用于扩展现有的Microsoft IIS网络服务器，使其可以支持ASP. NET动态网页技术。本发明采用ArcGIS Engine Developer Kit 二次开发GIS应用。a.采用了“库”的概念，将各种水质预测模型加入到容器一即“库”中。模型库是在计算机中按一定组织结构形式存储多个模型的集合体。该模型库提供对模型的注册、查询、修改、删除等管理功能。b.利用XML技术组织监控模型的各个部分。将一个应用中的多个模型按照性质、用途、适用条件等属性进行分类管理和维护，同时开发规范的模型接口，对模型实体进行封装，通过标准接口实现系统调用模型分析和模型体之间数据的传输和功能的调用，支持模型的评估、优化等演化过程，从而实现水质预测模型的组织、管理和调用等功能。本发明提一种基于3S的污染源监控系统，包括连接底层数据库的模型库模块，与所述模型库模块编程接口连接的负荷控制模块，所述负载控制模块由区域层面消减模型和排污单位层面消减模型组成；和绩效评估模块，与所述模型库模块通过编程接口连接，所述绩效评估模块由污染源削减费用模型和处理方削减费用函数模型组成。所述模型库模块建模的方法为当排放污染物浓度不变时，可以调用默认一维稳态模型
权利要求
1.一种基于3S的污染源监控系统，其特征在于，包括连接底层数据库的模型库模块，与所述模型库模块编程接口连接的负荷控制模块，所述负载控制模块由区域层面消减模型和排污单位层面消减模型组成；和绩效评估模块，与所述模型库模块通过编程接口连接，所述绩效评估模块由污染源削减费用模型和处理方削减费用函数模型组成。
2.如权利要求I所述的基于3S的污染源监控系统，其特征在于，所述模型库模块建模的方法为当排放污染物浓度不变时，可以调用默认一维稳态模型
3.如权利要求I所述的基于3S的污染源监控系统，其特征在于，所述区域层面消减模型和排污单位层面消减模型采用如下公式进行构建
4.如权利要求I所述的基于3S的污染源监控系统，其特征在于，所述排污单位层面消减模型建立方法是以待分配区县内所有企业产值最大为目标函数，区县内各个企业的COD分配量为决策变量，约束条件为各排污单位的COD排放量之和，与新鲜用水之和，均不超过该区县的COD排放总量和新鲜用水总量。
5.如权利要求I所述的基于3S的污染源监控系统，其特征在于，所述区域层面消减模型建立方法是根据既定的可分配总量W，以各控制指标对应环境基尼系数之和最小为目标函数，各区县的削减比例为决策变量，约束条件为削减后的污染物总量达到预定的总量削减目标，各控制指标对应的环境基尼系数小于等于现状值。
6.如权利要求I所述的基于3S的污染源监控系统，其特征在于，所述污染源削减费用模型可通过全因子费用函数表示为Ci = f(Qi,ffi, IikjEikjMjjXi) 其中，Ci-企业i每年的污染削减费用，Qi-企业i的产值，Wi-企业i每年的废水或废气排放量，Iik-企业i所产生的k种污染物的进口浓度，Eik-企业i所产生的k种污染物的出口浓度，Mr企业i所在j地区的成本价格，Xi-企业i的特性。
7.如权利要求I所述的基于3S的污染源监控系统，其特征在于，所述处理方削减费用函数模型为C = Ic1Qk:警k$Qk,k'其中C为污水处理费用，Q为污水处理规模，n为污水去除率，k1； k2, k3, k4为参数。
8.如权利要求I所述的基于3S的污染源监控系统，其特征在于，所述处理方削减费用函数经验模型为C = K* Q_m*E_n，其中，C为污水处理费用，Q为污水厂的服务人数，E污染物的进厂浓度，k、m、n为参数。
9.如权利要求I所述的基于3S的污染源监控系统，其特征在于，所述模型库模块、负荷控制模块和绩效评估模块通过XML统一调用和记录，通过的DLL文件完成模型实现。
10.如权利要求I所述的基于3S的污染源监控系统，其特征在于，所述系统采用.net技术作为系统支持平台，windows form窗体为载体,根据ArcEngine对所述模型库模块进行查找。
全文摘要
本发明涉及一种基于3S的污染源监控系统，其特征在于，包括连接底层数据库的模型库模块，与模型库模块编程接口连接的负荷控制模块，负载控制模块由区域层面消减模型和排污单位层面消减模型组成；和绩效评估模块，与模型库模块通过编程接口连接，绩效评估模块由污染源削减费用模型和处理方削减费用函数模型组成。本发明具有良好的封装性，接口只提供输入与输出，处理过程完好封装；易扩展性，原有接口根据需要在系统无需重新编译的情况下即可完成接口的扩充；开放性，除了系统提供的模型外，系统使用者可以根据模型和模型库接口规范，将自己的模型动态的加入到系统中，无缝集成。
文档编号G05B17/02GK102981414SQ20121050144
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者王晓燕, 张树义, 沈炳刚, 高勇, 张质明, 陈洁, 郭巍, 王秀英, 焦帅 申请人:首都师范大学