智能化水环境综合治理方法及系统与流程

本发明涉及环境治理领域，尤其涉及一种智能化水环境综合治理方法及系统。

背景技术：

1、水环境治理是一种从污染减排(reduce)、资源回用(reuse)、自然补给(replenish)的思考逻辑出发，构建起与区域环保需求更为贴合的、完整的水环境治理综合服务过程，通过水环境综合治理可以实现减少污染物的排放，改善水质，保护水生生物的栖息环境，促进生物多样性的恢复和发展，保障水资源的可持续利用，提高水资源利用效率，满足日益增长的用水需求。

2、目前水环境治理主要是通过对水污染和生态环境进行异常监测并对监测到的异常环境进行有效治理来实现，这种方式只能针对已发生的环境异常进行处理，无法做到对水环境异常的提前预防，从而导致水环境治理的效果不高。

技术实现思路

1、本发明提供一种智能化水环境综合治理方法及系统，其主要目的在于提高对水环境综合治理的效果。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种智能化水环境综合治理方法，包括：

3、采集水环境区域的环境数据，对所述环境数据进行分类，得到环境分类数据，分析所述环境分类数据的类型特征，根据所述环境分类数据和所述类型特征，识别所述水环境区域的水环境场景，其中，所述水环境场景，包括：水平衡场景、污水处理场景以及生态管理场景；

4、检索所述环境数据中所述水平衡场景对应的水平衡数据，根据所述水平衡数据，利用预设的存截水网络模型中的异常识别网络识别所述水平衡场景的平衡异常场景，利用所述存截水网络模型中的水平衡网络实现所述平衡异常场景的水动态平衡，得到动态水平衡场景；

5、检索所述环境数据中所述污水处理场景对应的水质检测数据，根据所述水质检测数据，识别所述污水处理场景对应待处理水的水质污染因子，根据所述水质检测数据和所述水质污染因子，分析所述待处理水的污染负荷趋势，基于所述污染负荷趋势，对所述待处理水进行控源去污处理，得到污水控源场景；

6、检索所述环境数据中所述生态管理场景对应的生态管理数据，根据所述生态管理数据，分析所述生态管理场景中的水下生物特征，根据所述生态管理数据和所述水下生物特征，计算所述生态管理场景的生态值，根据所述生态值，对所述生态管理场景进行生态修复，得到生态修复场景；

7、根据所述动态水平衡场景、所述污水控源场景、以及所述生态修复场景，构建所述水环境区域的区域管理场景，利用所述区域管理场景执行所述水环境区域的综合治理，得到水环境区域治理结果。

8、可选地，所述对所述环境数据进行分类，得到环境分类数据，包括：

9、对所述环境数据进行数据预处理，得到目标环境数据；

10、分析所述目标环境数据的环境数据特征；

11、基于所述环境数据特征，构建所述环境数据特征的特征矩阵；

12、基于所述特征矩阵，对所述目标环境数据进行分类，得到所述环境分类数据。

13、可选地，所述基于所述特征矩阵，对所述目标环境数据进行分类，得到所述环境分类数据，包括：

14、对所述特征矩阵进行特征分解，得到特征向量；

15、基于所述特征向量，利用下述公式计算所述目标环境数据的类别偏向值：

16、

17、其中，a°表示类别偏向值，b表示分类函数，d表示目标环境数据，m表示目标环境数据的数量，ei表示第i个目标环境数据，fi表示第i个目标环境数据对应的特征向量，ej表示第j个目标环境数据，fj表示第j个目标环境数据对应的特征向量，i表示目标环境数据的数量；

18、基于所述类别偏向值，对所述目标环境数据进行分类，得到所述环境分类数据。

19、可选地，所述根据所述环境分类数据和所述类型特征，识别所述水环境区域的水环境场景，包括：

20、根据所述环境分类数据，标记所述水环境区域的目标主体；

21、基于所述类型特征，识别所述目标主体的视觉特点；

22、基于所述视觉特点，分析所述目标主体的主体关联关系；

23、基于所述主体关联关系、所述视觉特点以及所述目标主体，构建所述水环境区域的水环境场景。

24、可选地，所述根据所述水平衡数据，利用预设的存截水网络模型中的异常识别网络识别所述水平衡场景的平衡异常场景，包括：

25、对所述水平衡数据进行时序处理，得到时序水平衡数据；

26、利用异常识别网络中的曲线函数构建所述时序水平衡数据的水平衡变换曲线；

27、根据所述时序水平衡数据，标记所述水平衡变换曲线的时序节点；

28、基于所述时序节点，对所述水平衡变换曲线进行分段，得到节点变换曲线；

29、利用异常识别网络中的判断函数识别所述节点变换曲线的异常曲线；

30、基于所述异常曲线，定位所述水平衡数据的平衡异常数据；

31、基于所述平衡异常数据，识别所述水平衡场景的平衡异常场景。

32、可选地，所述根据所述水质检测数据和所述水质污染因子，分析所述待处理水的污染负荷趋势，包括：

33、识别所述水质污染因子的污染因子特征；

34、基于所述污染因子特征，分析所述水质污染因子的因子关联系数；

35、根据所述水质检测数据，分析所述水质污染因子的因子变换趋势；

36、基于所述水质污染因子、所述因子变换趋势、以及所述因子关联系数，计算所述待处理水的因子污染值；

37、基于所述因子污染值，构建所述待处理水的污染负荷趋势。

38、可选地，所述基于所述水质污染因子、所述因子变换趋势、以及所述因子关联系数，计算所述待处理水的因子污染值，包括：

39、分析所述水质污染因子对所述待处理水的水质影响系数；

40、根据所述因子变换趋势，识别所述水质污染因子的因子状态值；

41、基于水质污染因子、所述水质影响系数、所述因子状态值以及所述因子关联系数，利用下述公式计算所述待处理水的因子污染值：

42、

43、其中，gt表示在t时刻待处理水的因子污染值，hn表示第n个水质污染因子对应的因子变换趋势，yt(hn)表示第n个水质污染因子在t时刻的因子状态值，yt表示因子状态值推理函数，θn表示第n个水质污染因子对应的水质影响系数，ω表示因子关联系数，ρt表示待处理水在t时刻的自身去污系数，n表示水质污染因子的数量。

44、可选地，所述根据所述生态管理数据和所述水下生物特征，计算所述生态管理场景的生态值，包括：

45、根据所述生态管理数据，识别所述生态管理场景的水下植物和水下动物；

46、根据所述水下生物特征，分析所述水下植物的植物生长特征和所述水下动物的动物运动特征；

47、基于所述水下植物、所述植物生长特征、所述水下动物以及所述动物运动特征，计算所述生态管理场景的生态值。

48、可选地，所述基于所述水下植物、所述植物生长特征、所述水下动物以及所述动物运动特征，计算所述生态管理场景的生态值，包括：

49、根据所述植物生长特征，计算所述水下植物的生长状态值；根据所述动物运动特征，计算所述水下动物的动物活跃度；

50、基于所述水下植物、所述生长状态值、所述水下动物以及所述动物活跃度，利用下述公式计算所述生态管理场景的生态值：

51、

52、其中，w表示生态值，ru表示第u个水下动物，mu表述第u个水下动物的动物活跃度，of表示第f个水下植物，kf表示第f个水下植物的生长状态值，dzs(tv,zv)表示动作捕捉器，(tv,zv)表示水下动物的运动轨迹坐标，tv表示水下动物在v时刻运动轨迹的横坐标，zv表示水下动物在v时刻运动轨迹的纵坐标，δ表示映射函数，u表示水下动物的数量，f表示水下植物的数量。

53、为了解决上述问题，本发明还提供一种智能化水环境综合治理系统，所述系统包括：

54、水环境数据处理模块，用于采集水环境区域的环境数据，对所述环境数据进行分类，得到环境分类数据，分析所述环境分类数据的类型特征，根据所述环境分类数据和所述类型特征，识别所述水环境区域的水环境场景，其中，所述水环境场景，包括：水平衡场景、污水处理场景以及生态管理场景；

55、水平衡异常识别模块，用于检索所述环境数据中所述水平衡场景对应的水平衡数据，根据所述水平衡数据，利用预设的存截水网络模型中的异常识别网络识别所述水平衡场景的平衡异常场景，利用所述存截水网络模型中的水平衡网络实现所述平衡异常场景的水动态平衡，得到动态水平衡场景；

56、水质污染检测模块，用于检索所述环境数据中所述污水处理场景对应的水质检测数据，根据所述水质检测数据，识别所述污水处理场景对应待处理水的水质污染因子，根据所述水质检测数据和所述水质污染因子，分析所述待处理水的污染负荷趋势，基于所述污染负荷趋势，对所述待处理水进行控源去污处理，得到污水控源场景；

57、水下生态分析模块，用于检索所述环境数据中所述生态管理场景对应的生态管理数据，根据所述生态管理数据，分析所述生态管理场景中的水下生物特征，根据所述生态管理数据和所述水下生物特征，计算所述生态管理场景的生态值，根据所述生态值，对所述生态管理场景进行生态修复，得到生态修复场景；

58、水区域综合管理模块，用于根据所述动态水平衡场景、所述污水控源场景、以及所述生态修复场景，构建所述水环境区域的区域管理场景，利用所述区域管理场景执行所述水环境区域的综合治理，得到水环境区域治理结果。

59、本发明实施例通过对所述环境数据进行分类，得到环境分类数据可以将复杂的环境信息转化为可理解和可应用的分类结果，这有助于了解不同环境类别的特征和变化趋势，为环境管理、决策和规划提供科学依据；进一步地，本发明实施例通过根据所述环境分类数据和所述类型特征，识别所述水环境区域的水环境场景，可以实现环境监测和保护、水域安全、水域规划和管理、水文模拟和预测；进一步地，本发明实施例通过利用所述存截水网络模型中的水平衡网络实现所述平衡异常场景的水动态平衡，得到动态水平衡场景，这有助于提高供排水系统的运行效率、减少能耗，并保障水资源的合理利用；进一步地，本发明实施例通过根据所述水质检测数据和所述水质污染因子，分析所述待处理水的污染负荷趋势，可以通过所述污染负荷趋势判断所述待处理水的持续污染状态，明确了去污需求，提高了对水区域环境的去污效果；最后，进一步地，本发明实施例通过根据所述生态管理数据和所述水下生物特征，计算所述生态管理场景的生态值，可以分析所述生态管理场景的生态状态，从而针对性进行生态修复，从而提高了对所述水环境区域的生态管理效果；本发明实施例通过根据所述动态水平衡场景、所述污水控源场景、以及所述生态修复场景，构建所述水环境区域的区域管理场景，可以从多维度进行水环境区域的智能化水管理，从而提高了对所述水环境区域的综合治理效果。因此本发明提出的智能化水环境综合治理方法及系统，可以提高对水环境综合治理的效果。