CN110264681A - 水质污染源分级预警系统 - Google Patents

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范蓉芳
李艳丽
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Abstract

本发明公开了水质污染源分级预警系统，该系统包括岸基污染源监测装置以及污染源分级预警平台，所述岸基污染源监测装置主要由污染物集成传感器、控制器模块、信号发射器模块、太阳能电源模块组成；所述污染源分级预警平台由信号接收模块、分级预警模块、显示模块组成，所述岸基污染源监测装置与污染源分级预警平台之间采用无线通讯模块进行数据流交互，本系统使用传感器检测污染源，对河道污染源的污染程度进行分级，并将分级后的预警数据发送至显示模块，为有关部门治理河道提供了帮助，有益于对污染源的分层级处置。

Description

水质污染源分级预警系统
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，具体涉及水质污染源分级预警系统。
背景技术
早在2008年6月1日，中国政府就已经开始施行《中华人民共和国水污染防治法》，根据第三章“水污染防治的监督管理”的第二十三条：实行排污许可管理的企业事业单位和其他生产经营者应当按照国家有关规定和监测规范，对所排放的水污染物自行监测，还应当安装水污染物排放自动监测设备。但至今仍没有对河道污染源进行有效监管的手段。
发明内容
随着工业进步和社会发展，水污染问题日趋严重，加强水质的预测预警、防治水污染是水资源保护的一项紧迫而又重要的任务。为增强水污染评价预测的实时性和直观性、提高水环境管理的工作效率，现提出本发明，采用的具体技术方案是：
水质污染源分级预警系统，主要包括岸基污染源监测装置以及污染源分级预警平台，其特征在于：所述岸基污染源监测装置主要由污染物监测集合传感器、控制器、信号发射模块、太阳能电源模块组成；所述污染源分级预警平台主要由信号接收模块、分级预警模块、显示模块组成。所述岸基污染源监测装置使用膨胀螺丝固定于各个河道排污管道下端；所述岸基污染源监测装置与污染源分级预警平台之间采用无线通讯模块进行数据流交互。
进一步地，所述岸基污染源监测装置主体被安装至一个防水盒内，岸基污染源监测装置主体由：污染物监测集合传感器、控制器模块、信号发射模块、太阳能电源模块组成，防水盒与排污管道的连接部分使用膨胀螺丝，保证防水盒的稳定性；
进一步地，所述的污染物监测集合传感器由五个传感器组成：化学需氧量(COD)传感器，五日生化需氧量(BOD)传感器，悬浮物(SS)传感器、总氮(NT)传感器、总磷(PT)传感器组成，该模块传感器部分暴露于防水盒之外，用于采集被测水的水质采样数据；
进一步地，所述岸基污染源监测装置的控制器连接污染物监测集合传感器与信号发射模块。所述控制中心根据不同传感器传输的外接模拟量大小不同，将污染物的浓度进行判定，封装为数据包，最后使用程序控制传感器每隔一秒分别将其数据通过控制中心传输至信号发射模块。
所述的岸基污染源监测装置信号发射模块由无线双向模块构成，实现与监测平台与监测装置之间的数据传输；
所述的岸基污染源监测装置太阳能电源模块由太阳能板与电池板模块组成，装置位于排污管道外壁上方光线充足之处，转化光能为电能，用于提供对岸基污染源监测装置的供电。
所述的分级预警模块主要由控制中心构成，控制中心将从各个无线双向模块每隔1000ms接收到的预警数据信号转化为视频信号，再将视频信号、传输至显示屏；所述的显示模块由显示屏与视频信号两者的接口组成，用于接收控制中心发送的视频信号。
所述的信号接收模块实时(每秒)接收来自岸基污染源监测装置的数据，在其系统程序存储器中使用处理器根据污染源分级预警逻辑对数据进行比对，当某个传感器的得到的某个数值达到该污染物浓度的限定标准时，筛选出该数值，将该数值除以一百，以百分比数值的方式传输至显示模块。
进一步地，所述的污染源分级预警逻辑位于污染源分级预警平台的分级预警模块中，设定于控制中心上。污染物预警分级等级由低到高共分为五级，分别为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；评定的标准有两个，分别为：超过污染物限度的传感器数量α，以及α数量的传感器传感到的浓度数值总和除以100后得到的百分比数值β。综上所述，当传感器数量α＝1，浓度百分比数值β≥0.7％，判定当前污染源的污染等级为Ⅰ；当传感器数量α＝2，浓度百分比数值β≥1.2％，判定当前污染源的污染等级为Ⅱ；当传感器数量α＝3，浓度百分比数值β≥3.1％，判定当前污染源的污染等级为Ⅲ；当传感器数量α＝4，浓度百分比数值β≥5.4％，判定当前污染源的污染等级为Ⅳ；当传感器数量α＝5，浓度百分比数值β≥8.9％，判定当前污染源的污染等级为Ⅴ。
进一步地，在控制中心的处理器给出最终污染等级后，将通过控制中心与显示模块的以太网接口显示结果到屏幕上。
附图说明
图1为本发明的污染物监测集合传感器图；
图2为本发明的污染源分级预警逻辑图；
图3为本发明的水质污染源分级预警系统结构原理图；
图4为本发明的岸基污染源监测装置安装示意图；
具体实施方式
如图3所示，水质污染源分级预警系统，主要包括岸基污染源监测装置以及污染源分级预警平台，其特征在于：所述岸基污染源监测装置主要由污染物监测集合传感器、控制器、信号发射模块、太阳能电源模块组成；所述污染源分级预警平台主要由信号接收模块、分级预警模块、显示模块组成。所述岸基污染源监测装置使用膨胀螺丝固定于各个河道排污管道下端；所述岸基污染源监测装置与污染源分级预警平台之间采用无线通讯模块进行数据流交互。
如图4所示，所述岸基污染源监测装置主体被安装至一个防水盒内，岸基污染源监测装置主体由：污染物监测集合传感器、控制器模块、信号发射模块、太阳能电源模块组成，防水盒与排污管道的连接部分使用膨胀螺丝，保证防水盒的稳定性；
如图1污染物监测集合传感器所示，所述的污染物监测集合传感器由五个传感器组成：化学需氧量(COD)传感器，五日生化需氧量(BOD)传感器，悬浮物(SS)传感器、总氮(TN)传感器、总磷(TP)传感器组成，该模块传感器部分暴露于防水盒之外，用于采集被测水的水质采样数据；
所述岸基污染源监测装置的控制器连接污染物监测集合传感器与信号发射模块。所述控制器根据不同传感器传输的外接模拟量大小不同，将污染物的浓度进行判定，封装为数据包，最后使用程序控制传感器每隔一秒分别将其数据通过控制中心传输至信号发射模块。所述的岸基污染源监测装置信号发射模块由无线双向模块构成，实现与监测平台与监测装置之间的数据传输；所述的岸基污染源监测装置太阳能电源模块由太阳能板与电池板模块组成，对岸基污染源监测装置的供电。
所述的分级预警模块主要由控制中心构成(可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程)，控制器将从各个无线双向模块每隔1000ms接收到的预警数据信号转化为视频信号，再将视频信号、传输至显示屏；所述的显示模块由显示屏与视频信号两者的接口组成，用于接收控制中心发送的视频信号。
所述的信号接收模块实时(每秒)接收来自岸基污染源监测装置的数据，在其系统程序存储器中使用处理器根据污染源分级预警逻辑对数据进行比对，当某个传感器的得到的某个数值达到该污染物浓度的限定标准时，筛选出该数值，将该数值除以一百，以百分比数值的方式传输至显示模块。
如图2所示，所示的污染源分级预警逻辑设于污染源分级预警平台的分级预警模块中，设定于控制器上。污染物预警分级等级由低到高共分为五级，分别为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；评定的标准有两个，分别为：超过污染物限度的传感器数量α，以及α数量的传感器传感到的浓度数值总和除以100后得到的百分比数值β。综上所述，当传感器数量α＝1，浓度百分比数值β≥0.7％，判定当前污染源的污染等级为Ⅰ；当传感器数量α＝2，浓度百分比数值β≥1.2％，判定当前污染源的污染等级为Ⅱ；当传感器数量α＝3，浓度百分比数值β≥3.1％，判定当前污染源的污染等级为Ⅲ；当传感器数量α＝4，浓度百分比数值β≥5.4％，判定当前污染源的污染等级为Ⅳ；当传感器数量α＝5，浓度百分比数值β≥8.9％，判定当前污染源的污染等级为Ⅴ。
在控制中心的处理器给出最终污染等级后，将通过控制中心与显示模块的以太网接口显示结果到屏幕上。

Claims (8)

1.水质污染源分级预警系统，主要包括岸基污染源监测装置以及污染源分级预警平台，其特征在于：所述岸基污染源监测装置主要由污染物监测集合传感器、控制器、信号发射模块、太阳能电源模块组成；所述污染源分级预警平台主要由信号接收模块、分级预警模块、显示模块组成。所述岸基污染源监测装置与污染源分级预警平台之间采用无线通讯模块进行数据流交互。
2.根据权利要求2所述的岸基污染源监测装置，其特征在于：所述的污染物监测集合传感器由化学需氧量(COD)传感器，五日生化需氧量(BOD)传感器，悬浮物(SS)传感器、总氮(TN)传感器、总磷(TP)传感器组成，该模块传感器用于采集被测水的水质采样数据。
3.根据权利要求1所述的岸基污染源监测装置，其特征在于：所述岸基污染源监测装置的控制器连接污染物监测集合传感器与信号发射模块,所述控制器根据不同传感器传输的外接模拟量大小不同，将污染物浓度数据通过控制器传输至信号发射模块。
4.根据权利要求项1所述的岸基污染源监测装置和污染物分级预警平台通过无线通讯模块实现数据传输。
5.所述的岸基污染源监测装置的太阳能电源模块由太阳能板与电池板模块组成，对岸基污染源监测装置的供电。
6.根据权利要求1所述的污染源分级预警平台，其特征在于：所述的分级预警模块主要由控制中心构成，控制中心将从各个无线双向模块每隔1秒接收到的预警数据信号转化为视频信号，再将视频信号、传输至显示屏。
7.根据权利要求1所述的污染源分级预警平台，其特征在于：所述的信号接收模块实时(每秒)接收来自岸基污染源监测装置的数据，处理器根据污染源分级预警逻辑对数据进行比对，当某个传感器的得到的某个数值达到该污染物浓度的限定标准时，筛选出该数值，将该数值除以一百，以百分比数值的方式传输至显示模块。
8.根据权利要求6所述的污染源分级预警逻辑，其特征在于：所述的污染源分级预警逻辑位于污染源分级预警平台的分级预警模块中，设定于控制中心上，污染物预警分级等级由低到高共分为五级，分别为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；评定的标准有两个，分别为：超过污染物限度的传感器数量α，以及α数量的传感器传感到的浓度数值总和除以100后得到的百分比数值β。综上所述，当传感器数量α＝1，浓度百分比数值β≥0.7％，判定当前污染源的污染等级为Ⅰ；当传感器数量α＝2，浓度百分比数值β≥1.2％，判定当前污染源的污染等级为Ⅱ；当传感器数量α＝3，浓度百分比数值β≥3.1％，判定当前污染源的污染等级为Ⅲ；当传感器数量α＝4，浓度百分比数值β≥5.4％，判定当前污染源的污染等级为Ⅳ；当传感器数量α＝5，浓度百分比数值β≥8.9％，判定当前污染源的污染等级为Ⅴ。
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