CN108596473B - 一种流域污染管理系统和新核算方法 - Google Patents

一种流域污染管理系统和新核算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种流域污染管理系统和新核算方法，包括中心服务器，流域水保资金管理模块，用于管理水保资金，每隔设定时间间隔，向各区域服务器发送资金汇入请求；接收各区域服务器汇入的资金，存入流域水保账户；工厂信息管理模块，用于管理工厂的属性信息；流域监测管理模块，用于管理流域监测设备的设备信息和实时获取的监测数据；流域污染知识管理模块，用于存储流域污染判别所需的水质指标和/或图像数据；污染赔偿管理模块，基于监测数据判断是否发生污染，发生污染时，根据污染类别和工厂属性信息确定需赔偿的对象，根据设定规则计算赔偿数额，并发送至相应区域服务器或用户终端。本发明能够自动判断污染情景并针对不同情景划分责任。

Description

一种流域污染管理系统和新核算方法
技术领域
本发明属于水环境管理技术领域，尤其涉及一种流域污染管理系统和新核算方法。
背景技术
近年来，随着工业化和城市化的快速发展，我国的流域生态环境问题也愈发凸显。由于流域上下游功能区划、环境容量及环境功能达标要求不同，上下游实际享有的生存权、发展权并不相同，导致流域内各区域经济发展和环境保护的矛盾突出，不但影响流域水环境质量的修复和改善，而且对于流域经济发展、社会进步、生态环境保护与人居环境协调发展等目标的实现有重要意义。
我国有些学者对流域生态补偿进行了初步探索，可分为保护补偿和污染赔偿两类。保护补偿方面：基于水环境保护成本方法根据水资源保护的直接和间接成本确定下游地区应该支付给上游的补偿量，该计算补偿量的核算依据易于利益相关者接受，但是核算方法不合理，不确定性大；水资源保护价值方法根据上游地区保护水资源所产生的价值作为下游地区需要支付的补偿量，易于调动上游保护地区的积极性，但是这种方法计算的补偿量过大，会导致下游地区负担较重，且计算方法不科学，不确定性很大；专项资金补助或分配的方法实际上是一种项目资金的分配方法，是在实际应用中产生的方法，基本可以用于行政管理，但没有体现水资源保护的经济属性。污染赔偿方面：水污染治理成本的方法根据超过允许排放量的污染物治理成本确定上游地区应该给予下游地区的补偿量，该核算方法仅是污染物治理责任的等价转移，相当于下游地区无偿承担上游地区责任，也完全没有反映上游地区超标排放对下游地区的损害；根据水污染经济损失确定补偿量仅仅反映了上游超标排污对下游的实际损害，实际可操作性不强；专项资金扣减方法适于行政管理，没有反应水污染的经济属性。因此迫切需要一种更为科学合理的核算方法。而目前针对污染赔偿责任的认定往往需要相关领域的专家进行周密监测和分析，但时间耗费太长，取证和分析效率有待提高。
发明内容
为克服上述现有技术与方法的不足，本发明提供了一种流域污染管理系统和核算新方法，所述系统基于区域服务器汇总水保资金，基于流域监测设备获取水面图像数据和水质数据，基于预设判断依据或模型判断是否发生污染，污染物类型是什么，从而进行追责。针对不同的污染情形，还给出了不同的赔偿计算方法，相较于现有的水污染治理方法，不需要人工到现场对污染情况进行认定，基于图像和水质的污染类型判断方法更为可靠，并且针对污染的补偿和赔偿核算方法更为合理。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种流域污染管理系统，包括中心服务器，以及与其通信连接的多个流域监测设备、多个区域服务器和多个用户终端；其中，
所述中心服务器包括：
流域水保资金管理模块，用于管理水保资金，每隔设定时间间隔，向各区域服务器发送资金汇入请求；接收各区域服务器汇入的资金，存入流域水保账户；
工厂信息管理模块，用于管理工厂的属性信息，包括可能排放的污染物；
流域监测管理模块，用于管理流域监测设备的设备信息和实时获取的监测数据；
流域污染知识管理模块，用于存储流域污染判别所需的水质指标和/或图像数据；
污染赔偿管理模块，基于流域监测管理模块获取的监测数据，根据流域污染判别数据判断是否发生污染，发生污染时，根据污染类别和工厂属性信息确定需赔偿的对象，根据设定规则计算赔偿数额，并发送至相应区域服务器或用户终端。
进一步地，所述根据污染类别和工厂属性信息确定需赔偿的对象包括：
判断所述污染属于自然灾害导致的污染还是工厂排放导致的污染；
对于由自然灾害导致的污染，根据摄像头检测拍摄出的污染区域，根据设定规则计算治理这片区域的成本，根据设定比例，分别从流域水保账户里扣除以及由上下游地区政府共同承担；对于工厂排放导致的污染，由相应的工厂承担。
进一步地，若造成污染的仅一个工厂，则通过图像计算污染物面积，根据设定规则计算需赔偿的数额；若造成污染的包括多个工厂，则通过图像计算不同污染物类型的面积，根据污染物类型匹配工厂，然后根据设定规则基于污染物类型和污染面积计算各工厂需赔偿的数额。
根据本发明的第二目的，本发明还提供了一种服务器，包括：
接收流域监测设备实时发送的监测数据，所述监测数据包括水面图像数据和水质数据；基于水质数据判断各水质监测点是否发生污染，若监测到污染发生，基于污染监测点所在位置获取附近位置的图像数据和水质数据；
基于流域污染识别模型，进行污染物识别分析；
根据污染物类型和工厂信息，结合水流流向，确定排放所述污染物的工厂。
进一步地，所述流域污染识别模型是基于不同污染物的历史图像以及污染物的组成进行训练的。
进一步地，所述服务器中包括流域水保账户，每隔设定时间间隔，向各区域服务器发送资金汇入请求；接收各区域服务器汇入的资金，存入所述流域水保账户。
进一步地，进行污染物识别分析后，还判断所述污染属于自然灾害导致的污染还是工厂排放导致的污染；
对于由自然灾害导致的污染，根据摄像头检测拍摄出的污染区域，根据设定规则计算治理这片区域的成本，根据设定比例，分别从流域水保账户里扣除以及由上下游地区政府共同承担；对于工厂排放导致的污染，由相应的工厂承担。
进一步地，若造成污染的仅一个工厂，则通过图像计算污染物面积，根据设定规则计算需赔偿的数额；
若造成污染的包括多个工厂，则通过图像计算不同污染物类型的面积，根据污染后类型匹配工厂，然后根据设定规则基于污染物类型和污染面积计算各工厂需赔偿的数额。
进一步地，计算各工厂需赔偿的数额包括：
Figure BDA0001636275750000031
其中，li表示第i个工厂需赔偿的数额，Si表示第i个工厂排放的污染物面积，n表示造成污染的工厂数量，L表示总赔偿数额。
根据本发明的第三目的，本发明还提供了一种流域污染管理方法，包括：
接收实时监测数据，所述监测数据包括水面图像数据和水质数据；基于水质数据判断各水质监测点是否发生污染，若监测到污染发生，基于污染监测点所在位置获取附近位置的图像数据和水质数据；
基于流域污染识别模型，进行污染物识别分析；
根据污染物类型和工厂信息，结合水流流向，确定排放所述污染物的工厂。
本发明的有益效果
本发明针对保护补偿和污染赔偿两个方面，建立了流域管理系统，该系统通过中心服务器和各城市的区域服务器实现了保护补偿资金的汇总，并且，该系统汇总了整个流域沿岸的工厂信息，能够基于实时监测的水域图像和/或水质数据进行污染判断及污染物分类，并以此进行责任追溯，并且能够根据污染物排放量自动计算各责任对象需赔偿的数额，相对于现有的保护补偿方法更易于被接收，符合“谁污染谁赔偿”的原则。通过建立流域污染识别模型，不再依赖于相关领域专家的现场测试和分析，很大程度上提高了效率。对于需承担赔偿的对象和数额进行自动计算并发送至相关部门或人员，节省了人工管理的成本，且准确性更高。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明流域污染管理系统框架图；
图2为本发明流域污染管理方法流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例公开了一种流域污染管理系统，所述系统由流域经过的所有城市的政府共同管理，包括：流域监测设备、多个区域服务器、中心服务器和多个用户终端。
(1)流域监测设备
设于流域沿岸的监控站。包括图像采集装置和水质检测装置。将实时监测数据发送至服务器。
(2)区域服务器
多个区域服务器分别设于流域经过的各城市，具体地，设于市政府或相关环保部门。包括产业收益管理模块和污染赔偿管理模块。
所述产业收益管理模块，用于管理该区域各产业的收益；以及
响应中心服务器发送的资金汇入请求，根据设定规则向中心服务器汇入资金；
所述设定规则为：农业每次贡献总收益的16％，其中农、林、牧、渔业各贡献4％；工业每次贡献总收益的35％，其中采矿业贡献15％，制造业贡献10％，建筑业贡献10％；服务业每次贡献总收益的20％，其中科教文卫体贡献5％，餐饮业贡献5％，娱乐业贡献7％，金融业贡献3％。
所述污染赔偿管理模块，接收服务器发送的需承担的赔偿数额，经相关管理者确认后汇入中心服务器。
(3)中心服务器
可设立于流域经过的其中一个城市，具体地，可设于市政府或相关环保部门。包括流域水保资金管理模块、污染赔偿管理模块、工厂信息管理模块、流域监测管理模块和流域污染知识管理模块。
所述流域水保资金管理模块包括：
建立流域水保账户；
根据设定的时间间隔，所述服务器向各区域服务器发送资金汇入请求；
接收各区域服务器汇入的资金，存入流域水保账户。
所述工厂信息管理模块，用于管理流域沿岸的工厂信息，包括工厂名称、责任人、工厂位置(经纬度信息)、工厂业务、可能排放的污染物及污染物成分，优选地，还包括责任人的联系方式。
所述流域监测管理模块，用于管理流域监测设备的设备信息，包括安装位置(经纬度信息)和和历史监测数据，以及流域地形数据(如DEM数据)。所述设备信息和安装位置可以在安装时通过远程设备向服务器录入。
所述流域污染知识管理模块，用于存储流域污染判别所需的水质指标和/或图像数据，并管理历史污染图像数据。优选地，还包括预先训练的流域污染识别模型。训练阶段，获取了大量污染图像以及不同污染类型对应的污染物成分，所述图像包括各种自然灾害导致的污染，以及不同类型工厂排放导致的污染，基于历史图像以及污染物的成分进行训练。
所述污染赔偿管理模块包括：
接收流域监测设备实时发送的监测数据，所述监测数据包括水面图像数据和水质数据，并且所述监测数据包括采集所述数据的设备信息；
作为一种识别污染源的方法，首先基于水质检测数据判断是否发生污染，当发生污染时，根据所述检测数据判断污染物类型；再根据摄像头拍摄出的画面找出污染源，最后把污染物按工厂进行分类。
作为另一种识别污染源的方法，首先基于水质数据判断是否发生污染，当发生污染时，获取污染位置信息，调取所述位置及附件位置的图像数据和水质数据，基于数据获取的时间以及获取的设备信息，对图像数据和水质数据的时间和位置进行匹配；
基于流域污染识别模型，进行污染物识别分析，并根据污染物类型和工厂信息，结合水流流向，确定排放所述污染物的工厂。其中，所述水流的流向可以依据流域地形数据基于水文分析的方法获取，以DEM数据为例，经过水文分析，能够得到每个图像单元内的流向。通过引入水流流向，杜绝了下游工厂为上游承担责任的现象，保证了公正性。
优选地，为了提高污染类型和污染物类别，在模型识别之后，将识别结果以及所基于的图像数据、水质数据等发送至相关环保部门的终端，等待确认。
对于由自然灾害如泥石流、洪涝、干旱、赤潮等导致的污染，根据摄像头检测拍摄出的污染区域，根据设定规则计算治理这片区域的成本，80％的治理成本从流域水保账户里扣除；其余20％由流域上下游地区政府共同承担；
若造成污染的仅一个工厂，则通过图像计算污染物面积，根据设定规则计算需赔偿的数额；
若造成污染的包括多个工厂，则通过图像计算不同污染物类型的面积，根据污染物类型匹配附近区域的工厂，然后根据设定规则基于污染物类型和污染面积计算各工厂需赔偿的数额：
Figure BDA0001636275750000061
其中，li表示第i个工厂需赔偿的数额，Si表示第i个工厂排放的污染物面积，n表示造成污染的工厂数量，L表示总赔偿数额。
赔偿对象和金额确定后，发送至相应对象(区域服务器或用户终端)。汇总的赔偿资金存入污染赔偿账户。
(4)用户终端
服务器判断出须赔偿的工厂并且计算赔偿数额后，基于工厂信息管理模块中存储的责任人联系方式，向所述责任人的用户终端发送污染事件和补偿数额等。
实施例二
本实施例的目的是提供一种应用于流域污染管理的服务器。
为了实现上述目的，本实施例提供了一种服务器，包括：
接收流域监测设备实时发送的监测数据，所述监测数据包括水面图像数据和水质数据；基于水质数据判断各水质监测点是否发生污染，若监测到污染发生，基于污染监测点所在位置获取附近位置的图像数据和水质数据；
基于流域污染识别模型，进行污染物识别分析；判断所述污染属于自然灾害导致的污染还是工厂排放导致的污染，以及识别污染物类型；
根据污染物类型和工厂信息，结合水流流向，确定排放所述污染物的工厂。
所述流域污染识别模型是基于不同污染物的历史图像以及污染物的组成进行训练的。
所述服务器中包括流域水保账户，每隔设定时间间隔，向各区域服务器发送资金汇入请求；接收各区域服务器汇入的资金，存入所述流域水保账户。
对于由自然灾害导致的污染，根据摄像头检测拍摄出的污染区域，根据设定规则计算治理这片区域的成本，根据设定比例，分别从流域水保账户里扣除以及由上下游地区政府共同承担；对于工厂排放导致的污染，由相应的工厂承担。
具体地，若造成污染的仅一个工厂，则通过图像计算污染物面积，根据设定规则计算需赔偿的数额；
若造成污染的包括多个工厂，则通过图像计算不同污染物类型的面积，根据污染后类型匹配工厂，然后根据设定规则基于污染物类型和污染面积计算各工厂需赔偿的数额：
Figure BDA0001636275750000071
其中，li表示第i个工厂需赔偿的数额，Si表示第i个工厂排放的污染物面积，n表示造成污染的工厂数量，L表示总赔偿数额。
实施例三
本实施例的目的是提供一种应用于流域污染管理的服务器的管理方法。
为了实现上述目的，本实施例提供了一种流域污染管理方法，包括：
接收流域监测设备实时发送的监测数据，所述监测数据包括水面图像数据和水质数据；基于水质数据判断各水质监测点是否发生污染，若监测到污染发生，基于污染监测点所在位置获取附近位置的图像数据和水质数据；
基于流域污染识别模型，进行污染物识别分析；判断所述污染属于自然灾害导致的污染还是工厂排放导致的污染，以及识别污染物类型；
根据污染物类型和工厂信息，结合水流流向，确定排放所述污染物的工厂。
所述流域污染识别模型是基于不同污染物的历史图像以及污染物的组成进行训练的。
所述流域污染识别模型是基于不同污染物的历史图像以及污染物的组成进行训练的。
所述服务器中包括流域水保账户，每隔设定时间间隔，向各区域服务器发送资金汇入请求；接收各区域服务器汇入的资金，存入所述流域水保账户。
对于由自然灾害导致的污染，根据摄像头检测拍摄出的污染区域，根据设定规则计算治理这片区域的成本，根据设定比例，分别从流域水保账户里扣除以及由上下游地区政府共同承担；对于工厂排放导致的污染，由相应的工厂承担。
具体地，若造成污染的仅一个工厂，则通过图像计算污染物面积，根据设定规则计算需赔偿的数额；
若造成污染的包括多个工厂，则通过图像计算不同污染物类型的面积，根据污染后类型匹配工厂，然后根据设定规则基于污染物类型和污染面积计算各工厂需赔偿的数额：
Figure BDA0001636275750000081
其中，li表示第i个工厂需赔偿的数额，Si表示第i个工厂排放的污染物面积，n表示造成污染的工厂数量，L表示总赔偿数额。
本发明有益的技术效果
本发明针对保护补偿和污染赔偿两个方面，建立了流域管理系统，该系统通过中心服务器和各城市的区域服务器实现了保护补偿资金的汇总，并且，该系统汇总了整个流域沿岸的工厂信息，能够基于实时监测的水域图像和/或水质数据进行污染判断及污染物分类，并以此进行责任追溯，并且能够根据污染物排放量自动计算各责任对象需赔偿的数额。相对于现有的保护补偿方法更易于被接收，符合“谁污染谁赔偿”的原则。对于需承担赔偿的对象和数额进行自动计算并发送至相关部门或人员，节省了人工管理的成本，且准确性更高。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种流域污染管理系统，其特征在于，包括中心服务器，以及与其通信连接的多个流域监测设备、多个区域服务器和多个用户终端；其中，
所述中心服务器包括：
流域水保资金管理模块，用于管理水保资金，每隔设定时间间隔，向各区域服务器发送资金汇入请求；接收各区域服务器汇入的资金，存入流域水保账户；
工厂信息管理模块，用于管理工厂的属性信息，包括可能排放的污染物；
流域监测管理模块，用于管理流域监测设备的设备信息和实时获取的监测数据；
流域污染知识管理模块，用于存储流域污染判别所需的水质指标和/或图像数据；
污染赔偿管理模块，基于流域监测管理模块获取的监测数据，根据流域污染判别数据判断是否发生污染，发生污染时，根据污染类别和工厂属性信息确定需赔偿的对象，根据设定规则计算赔偿数额，并发送至相应区域服务器或用户终端；
若造成污染的仅一个工厂，则通过图像计算污染物面积，根据设定规则计算需赔偿的数额；若造成污染的包括多个工厂，则通过图像计算不同污染物类型的面积，根据污染物类型匹配工厂，然后根据设定规则基于污染物类型和污染面积计算各工厂需赔偿的数额；
所述根据污染类别和工厂属性信息确定需赔偿的对象包括：判断所述污染属于自然灾害导致的污染还是工厂排放导致的污染；对于由自然灾害导致的污染，根据摄像头检测拍摄出的污染区域，根据设定规则计算治理这片区域的成本，根据设定比例，分别从流域水保账户里扣除以及由上下游地区政府共同承担；对于工厂排放导致的污染，由相应的工厂承担；
所述系统汇总了整个流域沿岸的工厂信息，能够基于实时监测的水域图像和/或水质数据进行污染判断及污染物分类，并以此进行责任追溯，并且能够根据污染物排放量自动计算各责任对象需赔偿的数额。
2.一种服务器，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
接收流域监测设备实时发送的监测数据，所述监测数据包括水面图像数据和水质数据；基于水质数据判断各水质监测点是否发生污染，若监测到污染发生，基于污染监测点所在位置获取附近位置的图像数据和水质数据；
基于流域污染识别模型，进行污染物识别分析；
根据污染物类型和工厂信息，结合水流流向，确定排放所述污染物的工厂；
若造成污染的仅一个工厂，则通过图像计算污染物面积，根据设定规则计算需赔偿的数额；
若造成污染的包括多个工厂，则通过图像计算不同污染物类型的面积，根据污染后类型匹配工厂，然后根据设定规则基于污染物类型和污染面积计算各工厂需赔偿的数额；
进行污染物识别分析后，还判断所述污染属于自然灾害导致的污染还是工厂排放导致的污染；
对于由自然灾害导致的污染，根据摄像头检测拍摄出的污染区域，根据设定规则计算治理这片区域的成本，根据设定比例，分别从流域水保账户里扣除以及由上下游地区政府共同承担；对于工厂排放导致的污染，由相应的工厂承担；
所述服务器中汇总了整个流域沿岸的工厂信息，能够基于实时监测的水域图像和/或水质数据进行污染判断及污染物分类，并以此进行责任追溯，并且能够根据污染物排放量自动计算各责任对象需赔偿的数额。
3.如权利要求2所述的一种服务器，其特征在于，所述流域污染识别模型是基于不同污染物的历史图像以及污染物的组成进行训练的。
4.如权利要求2所述的一种服务器，其特征在于，所述服务器中包括流域水保账户，每隔设定时间间隔，向各区域服务器发送资金汇入请求；接收各区域服务器汇入的资金，存入所述流域水保账户。
5.如权利要求2所述的一种服务器，其特征在于，计算各工厂需赔偿的数额包括：
Figure FDA0002936443540000021
其中，li表示第i个工厂需赔偿的数额，Si表示第i个工厂排放的污染物面积，n表示造成污染的工厂数量，L表示总赔偿数额。
6.一种流域污染管理方法，其特征在于，包括：
接收实时监测数据，所述监测数据包括水面图像数据和水质数据；基于水质数据判断各水质监测点是否发生污染，若监测到污染发生，基于污染监测点所在位置获取附近位置的图像数据和水质数据；
基于流域污染识别模型，进行污染物识别分析；
根据污染物类型和工厂信息，结合水流流向，确定排放所述污染物的工厂；
若造成污染的仅一个工厂，则通过图像计算污染物面积，根据设定规则计算需赔偿的数额；若造成污染的包括多个工厂，则通过图像计算不同污染物类型的面积，根据污染物类型匹配工厂，然后根据设定规则基于污染物类型和污染面积计算各工厂需赔偿的数额；
所述方法根据污染类别和工厂属性信息确定需赔偿的对象包括：判断所述污染属于自然灾害导致的污染还是工厂排放导致的污染；对于由自然灾害导致的污染，根据摄像头检测拍摄出的污染区域，根据设定规则计算治理这片区域的成本，根据设定比例，分别从流域水保账户里扣除以及由上下游地区政府共同承担；对于工厂排放导致的污染，由相应的工厂承担；
所述方法汇总了整个流域沿岸的工厂信息，能够基于实时监测的水域图像和/或水质数据进行污染判断及污染物分类，并以此进行责任追溯，并且能够根据污染物排放量自动计算各责任对象需赔偿的数额。
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