一种基于大数据的城市污水监控控制系统的制作方法

本发明属于污水监控技术领域，涉及一种监控控制技术，具体是一种基于大数据的城市污水监控控制系统。

背景技术：

工业生产会形成污水，污水中富含各种氢氧化物和重金属离子，污染环境，随着能源不断消耗，污染程度逐渐加剧。城市的污水排放系统的运行管理直接影响到城市人民的生活和生产安全及城市的正常运转，目前,城市污水排放系统的控制多为被动和应急管理模式,在问题诊断和调控方面多为人为判断，被动应付，不能及时准确地判断、发现和及时应对危险情况,防止灾害的发生,特别是防止人民生命和财产的重大损失。

现有的污水监测管理系统仍然存在以下缺陷：

(1)现有的污水监测管理系统一般利用多种采集信息方式进行收集数据，但是采集方式多利用摄像等图像采集，尽管采集过程便捷但是无法监测污水的各污染成分；

(2)现有的污水监测管理系统监测到污水的污染程度通过传输给相应地处理器然后利用相关设备进行监测管理，但是整个处理过程仅仅是人为设定的一个标准比较，信息量小，在确定污水污染程度上远远不足。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于大数据的城市污水监控控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

1、如何通过实时监测污水排放信息并分析得到污水污染浓度值,通过污水污染浓度值判定是否超标，来解决现有的污水监测管理系统无法监测污水各污染成分并进行超标警示的问题；

2、如何通过污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w计算得到污染威胁值k，来解决现有的污水监测管理系统无法判断污水污染威胁并进行超标警示的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于大数据的城市污水监控控制系统，包括监测模块、数据整理模块、数据库、分析模块、处理器、控制器、警报模块、管理模块、天气监测模块、距离监测模块、温度监测模块和显示模块；

所述监测模块用于实时监测污水排放信息，所述监测模块将污水排放信息传输到数据整理模块，所述数据整理模块接收监测模块传输的数据信息并对污水排放信息进行整理，具体整理过程如下：

步骤一：获取污水排放信息内的排水管长度，将排水管长度标记为li，i＝1...n；

步骤二：获取污水排放信息内的污水流经管道的时间，将污水流经管道的时间标记为ti，i＝1...n；

步骤三：获取污水排放信息内的污水排放时间，将污水排放时间标记为ti，i＝1...n；

所述数据库内存储有排水管信息，所述排水管信息包括排水管的半径信息，所述数据库将排水管信息传输到分析模块；所述数据库内还存储有污水允许排放的污染浓度阈值，所述数据库将污水允许排放的污染浓度阈值传输到分析模块，所述数据整理模块将污水排放信息传输到处理器，所述处理器接收数据整理模块传输的污水排放信息并传输到分析模块，所述分析模块接收处理器传输的污水排放信息和数据库传输的排水管信息并对污水排放信息和排水管信息进行分析和计算，得出污水排放的流量h＝v/ti以及污水排放总量s＝h*ti；

所述分析模块的具体分析和计算过程如下：

s1：获取排水管信息内的排水管半径信息，将排水管半径信息标记为ri，i＝1...n；

s2：根据排水管的长度、半径、污水流经管道的时间以及污水排放时间计算出排水管的污水排放流量和污水排放总量：

s21：根据圆形的面积计算公式：面积＝π*半径*半径，得出m＝π*ri*ri；

s22：根据圆柱体的体积计算公式：体积＝底面积*高度，得出v＝m*li；

s23：根据水的流量计算公式：流量＝体积/时间，得出h＝v/ti；

s24：根据水的总量计算公式：总量＝流量*时间，得出s＝h*ti；

s3：根据数据整理模块传输的污水水质信息，分析模块对污水污染浓度值进行计算，具体计算过程如下：

s31：获取污水水质信息内的污水ph值信息，将污水ph值标记为c；

s32：获取污水水质信息内的污水浊度信息，将污水浊度值标记为e；

s33：获取污水水质信息内的污水溶解氧信息，将污水溶解氧值标记为f；

s34：获取污水水质信息内的污水硫化物信息，污水硫化物值标记为g；

s35：对污水ph值信息、污水浊度信息、污水溶解氧信息以及硫化物信息形成污染分配权重，将污水ph值信息、污水浊度信息、污水溶解氧信息以及硫化物信息的权重依次分配为q1、q2、q3和q4，其中q1+q2+q3+q4＝1且q1>q2>q3>q4；

s36：根据公式y＝|c-8|×q1+e×q2-f×q3+g×q4；计算得到污水污染浓度值y；

所述分析模块接收数据库传输的污水允许排放的污染浓度阈值并将污水污染浓度值y与污水允许排放的污染浓度阈值进行比较，判定污水的污染浓度值y是否超标，具体的判定过程如下：

w1：根据数据库传输的污水允许排放的污染浓度阈值，将污水允许排放的污染浓度阈值标记为x；

w2：将y与x进行对比，判定污水污染浓度是否超标，判定结果为：

w21：当y<x时，则判定该污水污染浓度没有超标；

w22：当y≧x时，则判定该污水污染浓度超标,则生成报警指令；

其中，所述分析模块将报警指令输到处理器，所述处理器接收报警指令并传输到控制器，所述控制器接收报警指令并传输到警报模块，所述警报模块根据控制器传输的报警指令发出警报信号；

所述分析模块用于将污水污染浓度值y和污水排放总量s传输到数据判定模块，所述天气监测模块实时监测排水管所处位置的降雨量信息，所述天气监测模块将降雨量信息传输到数据判定模块，所述距离监测模块监测排水管出口与预设居民区的距离，所述距离监测模块将距离信息传输到数据判定模块，所述温度监测模块实时监测排水管所处位置的温度信息，所述温度监测模块将温度信息传输到数据判定模块；

所述数据判定模块对污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量信息、距离信息和温度信息做出下述处理，具体处理步骤如下：

p1：获取系统当前时间三天内的降雨量并求平均值得到降雨量均值，将其标记为a，将排水管出口与预设居民区的距离标记为b，获取系统当前时间三天内的温度并求平均值得到温度均值，将其标记为将w；

p2：按照污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w对应的排序分配权重，排序在前的权重大于排序在后的信息；

p3：将污水污染浓度值y权重分配为z1，污水排放总量s权重分配为z2，降雨量均值a权重分配为z3，距离b权重分配为z4，温度均值w权重分配为z5；

p4：利用公式k＝y×z1+s×z2-a×z3-b×z4+w×z5；计算得到污染威胁值k；

进一步地，所述数据判定模块将污染威胁值k传输到控制器，所述控制器在k超过预设值驱动控制警报模块发出警报；所述控制器还将污染威胁值k传输到显示模块，所述显示模块用于实时显示污染威胁值k。

进一步地，污水排放信息包括排水管长度、污水流经管道的时间、污水排放时间以及污水水质信息，所述污水水质信息包括污水ph值信息、污水浊度信息、污水溶解氧信息以及污水硫化物信息。

进一步地，所述数据判定模块还将污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w传输到控制器，所述控制器将污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w传输到显示模块进行实时显示，所述控制器还将污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w传输到存储模块进行实时存储。

进一步地，所述管理模块用于管理存储模块内的信息，所述管理模块内部设置有登录单元和权限管理单元，所述登录单元用于登录管理员账号，所述权限管理单元用于设置管理员的权限，所述存储模块内储存有管理员的身份信息，所述登录单元内部设置有验证单元、指纹识别单元和比对单元，所述管理模块的具体管理过程如下：

所述管理模块用于管理存储模块内的信息，所述管理模块内部设置有登录单元和权限管理单元，所述登录单元用于登录管理员账号，所述权限管理单元用于设置管理员的权限，所述存储模块内储存有管理员的身份信息，所述登录单元内部设置有验证单元、指纹识别单元和比对单元，所述管理模块的具体管理过程如下：

d1：管理员在登录单元输入账号信息进行登录，所述登录单元将账号信息传输到验证单元；

d2：验证单元根据登录单元传输的数据信息自动从存储模块内获取管理员的身份信息，验证单元将读取的管理员身份信息传输到比对单元；

d3：指纹识别单元用于录入管理员的指纹信息，且指纹识别单元将录入的管理员的指纹信息传输到比对单元；

d4：比对单元对指纹识别单元和验证单元传输的管理员信息进行对比，根据对比结果判定验证结果：

d41、当指纹识别单元和验证单元传输的管理员信息比对结果一致时，则判定为验证成功；

d42、当指纹识别单元和验证单元传输的管理员信息比对结果不一致时，则判定为验证失败；

其中，所述比对单元将比对结果传输到验证单元，验证单元将验证结果传输到控制器，控制器将接收的验证结果传输到显示模块上，在验证通过后管理员可以对权限管理单元进行修改，设定不同等级的人员对该系统的操作权限以及在显示模块上所看到的内容。

本发明的有益效果：

(1)监测模块用于实时监测污水排放信息，将监测到的排水管长度、污水流经管道的时间、污水排放时间以及污水水质信息传输到数据整理模块，数据整理模块对监测到的排水管长度、污水流经管道的时间、污水排放时间以及污水水质信息进行分类标记，数据整理模块将标记后的污水排放信息传输到处理器，处理器接收数据整理模块传输的污水排放信息并分别传输到分析模块和数据库内，数据库对接收的污水排放信息进行存储，通过监测模块和数据整理模块的设置，自动获取污水排放信息，对污水排放信息进行分类标记，便于分析模块对污水排放信息的分类计算，查看便捷，节省时间，提高系统的工作效率。

(2)数据库向分析模块传输排水管的相关信息，分析模块接收数据库传输的排水管相关信息和处理器传输的污水排放信息并对污水水质信息进行分类，根据计算式对排水管的污水排放流量h、污水排放总量s和污水污染浓度值y进行计算，对y的计算结果进行判定，并将判定结果传输到处理器，所述处理器接收数据信息并传输到控制器，所述控制器接收数据信息并传输到警报模块，所述警报模块根据控制器传输的数据信息进行判断是否发出警报信号，通过分析模块的设置，对污水排放的流量进行计算，了解污水的排放速度，便于工作人员的调节，防止出现排水过快或者过慢的情况，减轻工作人员的工作负担，同时警报模块对污水污染浓度值y做出相应的提示，增加排水工作的安全性，提高工作效率。

(3)分析模块将污水污染浓度值y和污水排放总量s传输到数据判定模块，之后通过天气监测模块、距离监测模块和温度监测模块，获取到对应的影响污水污染的若干因素，再通过数据判定模块结合数据库将上述影响污水污染的因素进行排序，并按照排序进行权重分配；之后根据相关算法计算得到污染威胁值k，根据污染威胁值k来判定此时污水的威胁系数；便于工作人员及时做出不同的应对，数据判定模块还将污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w传输到控制器，所述控制器将污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w传输到显示模块进行实时显示。

(4)管理员在登录单元内进行账号登录，登录单元将账号信息传输到验证单元，验证单元向比对单元传输识别信息，存储模块向比对单元传输管理员信息，比对单元将识别信息和管理员信息进行比较，根据比对结果判定验证，验证通过后管理员对用户的权限进行管理，通过管理模块的设置，对管理人员的登录进行验证，防止非管理人员登录后随意修改权限，造成一定的危害或损失，增加安全性，提高工作效率。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明中管理模块的系统框图。

具体实施方式

如图1-图2所示，一种基于大数据的城市污水监控控制系统，包括监测模块、数据整理模块、数据库、分析模块、处理器、控制器、警报模块、管理模块、天气监测模块、距离监测模块、温度监测模块和显示模块；

所述监测模块用于实时监测污水排放信息，所述监测模块将污水排放信息传输到数据整理模块，所述数据整理模块接收监测模块传输的数据信息并对污水排放信息进行整理，具体整理过程如下：

步骤一：获取污水排放信息内的排水管长度，将排水管长度标记为li，i＝1...n；

步骤二：获取污水排放信息内的污水流经管道的时间，将污水流经管道的时间标记为ti，i＝1...n；

步骤三：获取污水排放信息内的污水排放时间，将污水排放时间标记为ti，i＝1...n；

所述数据库内存储有排水管信息，所述排水管信息包括排水管的半径信息，所述数据库将排水管信息传输到分析模块；所述数据库内还存储有污水允许排放的污染浓度阈值，所述数据库将污水允许排放的污染浓度阈值传输到分析模块，所述数据整理模块将污水排放信息传输到处理器，所述处理器接收数据整理模块传输的污水排放信息并传输到分析模块，所述分析模块接收处理器传输的污水排放信息和数据库传输的排水管信息并对污水排放信息和排水管信息进行分析和计算，得出污水排放的流量h＝v/ti以及污水排放总量s＝h*ti；

所述分析模块的具体分析和计算过程如下：

s1：获取排水管信息内的排水管半径信息，将排水管半径信息标记为ri，i＝1...n；

s2：根据排水管的长度、半径、污水流经管道的时间以及污水排放时间计算出排水管的污水排放流量和污水排放总量：

s21：根据圆形的面积计算公式：面积＝π*半径*半径，得出m＝π*ri*ri；

s22：根据圆柱体的体积计算公式：体积＝底面积*高度，得出v＝m*li；

s23：根据水的流量计算公式：流量＝体积/时间，得出h＝v/ti；

s24：根据水的总量计算公式：总量＝流量*时间，得出s＝h*ti；

s3：根据数据整理模块传输的污水水质信息，分析模块对污水污染浓度值进行计算，具体计算过程如下：

s31：获取污水水质信息内的污水ph值信息，将污水ph值标记为c；

s32：获取污水水质信息内的污水浊度信息，将污水浊度值标记为e；

s33：获取污水水质信息内的污水溶解氧信息，将污水溶解氧值标记为f；

s34：获取污水水质信息内的污水硫化物信息，污水硫化物值标记为g；

s35：对污水ph值信息、污水浊度信息、污水溶解氧信息以及硫化物信息形成污染分配权重，将污水ph值信息、污水浊度信息、污水溶解氧信息以及硫化物信息的权重依次分配为q1、q2、q3和q4，其中q1+q2+q3+q4＝1且q1>q2>q3>q4；

s36：根据公式y＝|c-8|×q1+e×q2-f×q3+g×q4；计算得到污水污染浓度值y；

所述分析模块接收数据库传输的污水允许排放的污染浓度阈值并将污水污染浓度值y与污水允许排放的污染浓度阈值进行比较，判定污水的污染浓度值y是否超标，具体的判定过程如下：

w1：根据数据库传输的污水允许排放的污染浓度阈值，将污水允许排放的污染浓度阈值标记为x；

w2：将y与x进行对比，判定污水污染浓度是否超标，判定结果为：

w21：当y<x时，则判定该污水污染浓度没有超标；

w22：当y≧x时，则判定该污水污染浓度超标,则生成报警指令；

其中，所述分析模块将报警指令输到处理器，所述处理器接收报警指令并传输到控制器，所述控制器接收报警指令并传输到警报模块，所述警报模块根据控制器传输的报警指令发出警报信号；

所述分析模块用于将污水污染浓度值y和污水排放总量s传输到数据判定模块，所述天气监测模块实时监测排水管所处位置的降雨量信息，所述天气监测模块将降雨量信息传输到数据判定模块，所述距离监测模块监测排水管出口与预设居民区的距离，所述距离监测模块将距离信息传输到数据判定模块，所述温度监测模块实时监测排水管所处位置的温度信息，所述温度监测模块将温度信息传输到数据判定模块；

所述数据判定模块对污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量信息、距离信息和温度信息做出下述处理，具体处理步骤如下：

p1：获取系统当前时间三天内的降雨量并求平均值得到降雨量均值，将其标记为a，将排水管出口与预设居民区的距离标记为b，获取系统当前时间三天内的温度并求平均值得到温度均值，将其标记为将w；

p2：按照污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w对应的排序分配权重，排序在前的权重大于排序在后的信息；

p3：将污水污染浓度值y权重分配为z1，污水排放总量s权重分配为z2，降雨量均值a权重分配为z3，距离b权重分配为z4，温度均值w权重分配为z5；

p4：利用公式k＝y×z1+s×z2-a×z3-b×z4+w×z5；计算得到污染威胁值k；

进一步地，所述数据判定模块将污染威胁值k传输到控制器，所述控制器在k超过预设值驱动控制警报模块发出警报；所述控制器还将污染威胁值k传输到显示模块，所述显示模块用于实时显示污染威胁值k。

进一步地，污水排放信息包括排水管长度、污水流经管道的时间、污水排放时间以及污水水质信息，所述污水水质信息包括污水ph值信息、污水浊度信息、污水溶解氧信息以及污水硫化物信息。

进一步地，所述数据判定模块还将污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w传输到控制器，所述控制器将污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w传输到显示模块进行实时显示，所述控制器还将污水污染浓度值y、污水排放总量s、降雨量均值a、距离b和温度均值w传输到存储模块进行实时存储。

进一步地，所述管理模块用于管理存储模块内的信息，所述管理模块内部设置有登录单元和权限管理单元，所述登录单元用于登录管理员账号，所述权限管理单元用于设置管理员的权限，所述存储模块内储存有管理员的身份信息，所述登录单元内部设置有验证单元、指纹识别单元和比对单元，所述管理模块的具体管理过程如下：

所述管理模块用于管理存储模块内的信息，所述管理模块内部设置有登录单元和权限管理单元，所述登录单元用于登录管理员账号，所述权限管理单元用于设置管理员的权限，所述存储模块内储存有管理员的身份信息，所述登录单元内部设置有验证单元、指纹识别单元和比对单元，所述管理模块的具体管理过程如下：

d1：管理员在登录单元输入账号信息进行登录，所述登录单元将账号信息传输到验证单元；

d2：验证单元根据登录单元传输的数据信息自动从存储模块内获取管理员的身份信息，验证单元将读取的管理员身份信息传输到比对单元；

d3：指纹识别单元用于录入管理员的指纹信息，且指纹识别单元将录入的管理员的指纹信息传输到比对单元；

d4：比对单元对指纹识别单元和验证单元传输的管理员信息进行对比，根据对比结果判定验证结果：

d41、当指纹识别单元和验证单元传输的管理员信息比对结果一致时，则判定为验证成功；

d42、当指纹识别单元和验证单元传输的管理员信息比对结果不一致时，则判定为验证失败；

其中，所述比对单元将比对结果传输到验证单元，验证单元将验证结果传输到控制器，控制器将接收的验证结果传输到显示模块上，在验证通过后管理员可以对权限管理单元进行修改，设定不同等级的人员对该系统的操作权限以及在显示模块上所看到的内容。

一种基于大数据的城市污水监控控制系统,在工作时，监测模块用于实时监测污水排放信息，将监测到的排水管长度、污水流经管道的时间、污水排放时间以及污水水质信息传输到数据整理模块，数据整理模块对监测到的排水管长度、污水流经管道的时间、污水排放时间以及污水水质信息进行分类标记，数据整理模块将标记后的污水排放信息传输到处理器，处理器接收数据整理模块传输的污水排放信息并分别传输到分析模块和数据库内，数据库对接收的污水排放信息进行存储，数据库向分析模块传输排水管的相关信息，分析模块接收数据库传输的排水管相关信息和处理器传输的污水排放信息并对污水水质信息进行分类，根据计算式对污水池的污水排放流量h、污水排放总量s和污水污染浓度值y进行计算，对y的计算结果进行判定，并将判定结果传输到处理器，所述处理器接收数据信息并传输到控制器，所述控制器接收数据信息并传输到警报模块，所述警报模块根据控制器传输的数据信息进行判断是否发出警报信号；

分析模块用于将污水污染浓度值y和污水排放总量s传输到数据判定模块，之后通过天气监测模块、距离监测模块和温度监测模块，获取到对应的影响污水污染的若干因素，再通过数据判定模块结合数据库将上述影响污水污染的因素进行排序，并按照排序进行权重分配；之后根据相关算法计算得到污染威胁值k，根据污染威胁值k来判定此时污水的威胁系数；便于工作人员及时做出不同的应对；

管理员在登录单元内进行账号登录，登录单元将账号信息传输到验证单元，验证单元向比对单元传输识别信息，存储模块向比对单元传输管理员信息，比对单元将识别信息和管理员信息进行比较，根据比对结果判定验证，验证通过后管理员对用户的权限进行管理；

本发明通过监测模块用于实时监测污水排放信息，将监测到的排水管长度、污水流经管道的时间、污水排放时间以及污水水质信息传输到数据整理模块，数据整理模块对监测到的排水管长度、污水流经管道的时间、污水排放时间以及污水水质信息进行分类标记，数据整理模块将标记后的污水排放信息传输到处理器，处理器接收数据整理模块传输的污水排放信息并分别传输到分析模块和数据库内，数据库对接收的污水排放信息进行存储，通过监测模块和数据整理模块的设置，自动获取污水排放信息，对污水排放信息进行分类标记，便于分析模块对污水排放信息的分类计算，查看便捷，节省时间，提高系统的工作效率。

同时数据库向分析模块传输排水管的相关信息，分析模块接收数据库传输的排水管相关信息和处理器传输的污水排放信息并对污水水质信息进行分类，根据计算式对排水管的污水排放流量h、污水排放总量s和污水污染浓度值y进行计算，对y的计算结果进行判定，并将判定结果传输到处理器，所述处理器接收数据信息并传输到控制器，所述控制器接收数据信息并传输到警报模块，所述警报模块根据控制器传输的数据信息进行判断是否发出警报信号，通过分析模块的设置，对污水排放的流量进行计算，了解污水的排放速度，便于工作人员的调节，防止出现排水过快或者过慢的情况，减轻工作人员的工作负担，同时警报模块对污水污染浓度y做出相应的提示，增加排水工作的安全性，提高工作效率。

分析模块将污水污染浓度值y和污水排放总量s传输到数据判定模块，之后通过天气监测模块、距离监测模块和温度监测模块，获取到对应的影响污水污染的若干因素，再通过数据判定模块结合数据库将上述影响污水污染的因素进行排序，并按照排序进行权重分配；之后根据相关算法计算得到污染威胁值k，根据污染威胁值k来判定此时污水的威胁系数；便于工作人员及时做出不同的应对。

同时管理员在登录单元内进行账号登录，登录单元将账号信息传输到验证单元，验证单元向比对单元传输识别信息，存储模块向比对单元传输管理员信息，比对单元将识别信息和管理员信息进行比较，根据比对结果判定验证，验证通过后管理员对用户的权限进行管理，通过管理模块的设置，对管理人员的登录进行验证，防止非管理人员登录后随意修改权限，造成一定的危害或损失，增加安全性，提高工作效率。

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。