CN110488710A - 基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统及方法。系统包括至少一个布置在已知排污点在后的采集设备及至少一个监控设备；采集设备获取所在河道节点的荧光图谱，并且发送荧光图谱到监控设备；监控设备获取荧光图谱的所有特征顶点，并且根据所有的特征顶点构建特征几何；监控设备比较特征几何与排污点的排污点几何；监控设备在特征几何及排污点几何的差异等于或大于一差异阈值后确定采集设备所在的河道节点与排污点之间的河道节点或排污点存在异常。本发明通过本实施例的系统能够获取已知排污点在后河道节点的荧光图谱，并且根据荧光图谱及已知排污点的排污谱图排查河道节点及排污点之间或排污点是否存在异常排污事件。

Description

基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统及方法

技术领域

本发明涉及污水处理及防治领域；具体涉及一种基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统及方法。

背景技术

河道污水排放问题是当下热点问题；许多违规单位或个人将污水排放在河道中。但是执法机关无法完全覆盖河道的所有节点，难以及时发现不合规的污水问题。

发明内容

本发明实施例至少揭露一种基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统及方法。通过本实施例的系统能够获取已知排污点在后河道节点的荧光图谱，并且根据荧光图谱及已知排污点的排污谱图排查河道节点及排污点之间或排污点是否存在异常排污事件。

为了实现上述内容，所述系统包括至少一个布置在已知排污点在后的采集设备及至少一个监控设备；

所述采集设备获取所在河道节点的荧光图谱，并且发送所述荧光图谱到所述监控设备；

所述监控设备获取所述荧光图谱的所有特征顶点，并且根据所有的所述特征顶点构建特征几何；

所述监控设备比较所述特征几何与所述排污点的排污点几何；

所述监控设备在所述特征几何及所述排污点几何的差异等于或大于一差异阈值后确定所述采集设备所在的河道节点与所述排污点之间的河道节点或所述排污点存在异常。

在本发明揭露的一些实施例中，

所述监控设备获取所述特征顶点，被配置为：

所述监控设备投影所述荧光图谱到二维坐标系，并且获取所述荧光图谱投影在二维坐标系中的所有闭环曲线；

所述监控设备获取所有闭环曲线之间的至少一个包含关系链；

所述监控设备获取所述包含关系链获取顶点区间；

所述监控设备根据所述顶点区间获取所述特征点；

所述监控设备获取所述顶点区间的荧光强度，并且在所述特征点组合所述荧光强度为三维坐标系中的所述特征顶点。

在本发明揭露的一些实施例中，

所述监控设备获取所述包含关系链，被配置为：

所述监控设备获取所述闭环曲线的闭环面积；

所述监控设备按照所述闭环面积的大小排列所有的闭环曲线；

所述监控设备依次确定相邻排列的两个所述闭环曲线之间的包含关系；

所述监控设备依次链接两个相邻的所述包含关系为所述包含关系链。

在本发明揭露的一些实施例中，

所述监控设备获取所述荧光图谱投影在二维坐标系中的所有闭环曲线，被配置有：

所述监控设备获取所述荧光图谱投影在二维坐标系中的非闭环曲线；

所述监控设备组合二维坐标系的边线及所述非闭环曲线为所述闭环曲线。

在本发明揭露的一些实施例中，

所述监控设备根据所述特征顶点在二维坐标系构建所述特征几何形；

所述监控设备比较所述特征几何形及所述排污点几何形面积的第一重叠度；

所述监控设备在确定所述第一重叠度等于或大于一相似阈值后确定所述采集设备所在的河道节点与所述排污点之间的河道节点或所述排污点存在异常。

在本发明揭露的一些实施例中，

所述系统包括第一存储设备；

所述第一存储设备在先的存储有至少一种已知的污水指纹图谱及所述污水指纹图谱的图谱几何形；

所述监控设备获取所述特征几何形与所述排污点几何形的差值几何形；

所述监控设备获取所述第一存储设备中存储的所述图谱几何形，并且在所述二维坐标系中匹配覆盖所述差值几何形的所述图谱几何形；

所述监控设备根据匹配的所述图谱几何形确定所述采集设备所在的河道节点与所述排污点之间的河道节点或所述排污点存在的异常排污类型。

在本发明揭露的一些实施例中，

所述监控设备根据所述特征顶点作为棱点在三维坐标系构建特征几何体；

所述监控设备比较所述特征几何体及所述排污点对应的排污点几何体积的第二重叠度；

所述监控设备在确定所述第二重叠度等于或大于一相似阈值后确定所述采集设备所在的河道节点与所述排污点之间的河道节点或所述排污点存在异常。

在本发明揭露的一些实施例中，

所述系统包括第二存储设备；

所述第二存储设备在先的存储有至少一种已知的污水指纹图谱及所述污水指纹图谱的图谱几何体；

所述监控设备获取所述特征几何体与所述排污点几何体的差值几何体；

所述监控设备获取所述第二存储设备中存储的所述图谱几何体，并且在所述二维坐标系中匹配覆盖所述差值几何体的所述图谱几何体；

所述监控设备根据匹配的所述图谱几何体确定所述采集设备所在的河道节点与所述排污点之间的河道节点或所述排污点存在的异常排污类型。

本发明实施例至少揭露一种基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查方法。

所述方法包括：

获取排污点在后一河道节点的荧光图谱；

提取所述荧光图谱的所有特征顶点；

根据所有的所述特征顶点构建特征几何；

比较所述特征几何与所述排污点的排污点几何；

在所述特征几何及所述排污点几何的差异等于或大于一差异阈值后确定所述河道节点与所述排污点之间或排污点存在异常排污事件。

在本发明揭露的一些实施例中，

获取已知污水指纹图谱的图谱几何；

获取所述特征几何与所述排污点几何的差值几何；

在坐标系中匹配覆盖所述差值几何的所述图谱几何；

根据匹配的所述图谱几何确定所述异常排污事件的异常排污类型。

针对上述方案，本发明通过以下参照附图对揭露的示例性实施例作详细描述，亦使本发明实施例的其它特征及其优点清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为系统的拓扑图；

图2为监控设备获取特征顶点时执行的流程图；

图3为监控设备获取所有闭环曲线之间的所有包含关系链时执行的流程图；

图4为系统的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

本实施例优先提供基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统中终端执行的所有方案；图1示出终端所指的有采集设备、监控设备及存储设备。

本实施例揭露的采集设备为水污染在线监测仪器，仪器主要是布置在河道中已知排污点在后的某一处在有效距离内的河道节点，仪器能够实时的在河道节点获取一定浓度的污水样本，并且根据污水样本获取三维荧光光谱。水污染在线监测仪器具体产品有如辰安公司的在线监测仪器，具体实现有如专利文献cn201110085260.X中揭露的基于多光谱的多点采样多参数水质在线分析系统。本实施例揭露的采集设备根据体积及安装难易程度布置在对应河道节点的岸边，有选择的一些地形或场景通过混凝土建筑结构进行保护。

本实施例包括一个布置在河道节点的采集设备，采集设备能够采集污水并且将污水稀释到荧光强度与浓度处在线性关系的浓度范围；采集设备获取稀释后污水的三维荧光图谱，并且通过有线或者外部加装的GPS收发模块无线远程的将三维荧光图谱发送到一在先配置的监控设备。本实施例揭露的监控设备为具有数据处理及存储功能的终端，如计算机。监控设备在获取任意采集设备发送的三维荧光图谱后获取三维荧光图谱的所有顶点，即是特征顶点。监控设备获取特征顶点时执行的程序包括图2示出的步骤如下。

S100投影三维荧光图谱的x轴及y轴到新建的二维坐标系；

S200获取三维荧光图谱在二维坐标系中的所有闭环曲线及所有非闭环曲线。

S300将二维坐标系的边线与每个非闭环曲线组成闭环曲线。

S400获取所有闭环曲线之间的所有包含关系链。

S500获取每个包含关系链中的顶点区间。

S600计算每个顶点区间的几何中心为特征点。

S700获取特征点所在顶点区间的荧光强度，并且组合特征点与荧光强度为三维坐标系中的特征顶点。

其中在S300将二维坐标系的边线与每个非闭环曲线组成闭环曲线的详细步骤如下。本实施例的监控设备在获取荧光图谱投影在二维坐标系中的所有闭环曲线时，如果存在非闭环线，即与二维坐标系的x轴和/或y轴相交的曲线，那么监控设备在获取二维坐标系中的非闭环曲线后，组合二维坐标系的x轴和/或y轴及非闭环曲线为新的闭环曲线。

其中监控设备在S400获取每个包含关系链时执行的流程包括图3示出的步骤。

S410获取闭环曲线的闭环面积。

S420按照闭环面积的大小依次排列每个闭环曲线。

S430依次确定相邻排列的两个闭环曲线之间的包含关系，如果存在包含关系说明两个闭环曲线同时存在于一包含关系链，如果不存在包含关系说明两个闭环曲线分别存在于不同的包含关系链。

S440获取每个包含关系链中包含的所有闭环曲线。

那么监控设备通过执行上述步骤能够获取从所在河道节点采集的三维荧光谱图的特征顶点。同时，本实施例的监控设备在获取所有特征顶点后，在二维坐标系中根据所有的特征定点构建特征几何形。同样的在二维坐标系中根据排污点的排污谱图构建排污点几何形。监控设备在二维坐标系中比较特征几何形及排污点几何形面积的第一重叠度，并且在第一重叠度等于或大于95％后确定采集设备所在的河道节点与排污点之间的河道节点或排污点存在异常排污事件。

进一步的，本实施例的系统包括存储设备。存储设备在先的存储有若干种已知的污水指纹图谱及污水指纹图谱的图谱几何形。

监控设备能够获取特征几何形与排污点几何形的差值几何形。监控设备获取存储设备中存储的任意图谱几何形，并且在二维坐标系中匹配覆盖差值几何形的若干种图谱几何形。监控设备根据匹配的若干图谱几何形确定异常排污事件的对应异常排污类型。

具体的，监控设备在二维坐标系中匹配覆盖90％以上差值几何形的图谱几何形。如果存在这样的图谱几何形，那么匹配的图谱几何形对应的污水指纹图谱能够说明在排污点或在排污点与河道节点之间排放有匹配的污水指纹图谱中包含的全部或部分物质，并且这部分物质是在先排污点不存在的。

在另一种实施例中，本实施例的监控设备在三维坐标系中根据所有的特征定点构建特征几何体。同样的在三维坐标系中根据排污点的排污谱图构建排污点几何体。监控设备在三维坐标系中比较特征几何体及排污点几何体体积的第二重叠度，并且在第二重叠度等于或大于80％后确定采集设备所在的河道节点与排污点之间的河道节点或排污点存在异常排污事件。

进一步的，本实施例的系统包括另一设置的存储设备。存储设备在先的存储有若干种已知的污水指纹图谱及污水指纹图谱的图谱几何体。

监控设备能够获取特征几何体与排污点几何体的差值几何体。监控设备获取存储设备中存储的任意图谱几何体，并且在二维坐标系中匹配覆盖差值几何体的若干种图谱几何体。监控设备根据匹配的若干图谱几何体确定异常排污事件的对应异常排污类型。

具体的，监控设备在三维坐标系中匹配覆盖80％以上差值几何体的图谱几何体。如果存在这样的图谱几何体，那么匹配的图谱几何体对应的污水指纹图谱能够说明在排污点或在排污点与河道节点之间排放有匹配的污水指纹图谱中包含的全部或部分物质。

为了对系统涉作出进一步的说明；在本实施例进一步在图4示出系统在执行时的方法；方法在被执行时实现的步骤如下。

S100采集设备获取排污点在后一河道节点水样的三维荧光图谱，并且发送三维荧光图谱的远端的监控设备。

S200监控设备获取并且提取三维荧光图谱的全部特征顶点。

S300监控设备根据全部的特征顶点在三维坐标系中构建特征几何体。

S400监控设备在三维坐标系中比较特征几何体与排污点的排污点几何体，用于确定特征几何体及排污点几何体的体积差异。

S500监控设备在体积差异等于或大于一表示差异阈值的百分比后确定河道节点与排污点之间或是排污点本身存在异常排污事件。

S600监控设备调用存储设备在先存储的已知若干种污水类型的污水指纹图谱，并且获取污水指纹图谱在三维坐标系中的图谱几何体。

S700监控设备在三维坐标系中获取特征几何体与排污点几何体的差值几何体。

S800监控设备在在三维坐标系中匹配覆盖差值几何体的图谱几何体。

S900监控设备在根据匹配的图谱几何体确定异常排污事件的异常排污类型。

S1000、监控设备根据异常排污事件及异常排污类型生成预警信号，并且向指定地址的外部终端发送预警信号。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例揭露的装置而言，由于其与实施例揭露的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所揭露的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统，其特征在于，

所述系统包括至少一个布置在已知排污点在后的采集设备及至少一个监控设备；

所述采集设备获取所在河道节点的荧光图谱，并且发送所述荧光图谱到所述监控设备；

所述监控设备获取所述荧光图谱的所有特征顶点，并且根据所有的所述特征顶点构建特征几何；

所述监控设备比较所述特征几何与所述排污点的排污点几何；

所述监控设备在所述特征几何及所述排污点几何的差异等于或大于一差异阈值后确定所述采集设备所在的河道节点与所述排污点之间的河道节点或所述排污点存在异常。

2.如权利要求1所述的基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统，其特征在于，

所述监控设备获取所述特征顶点，被配置为：

所述监控设备投影所述荧光图谱到二维坐标系，并且获取所述荧光图谱投影在二维坐标系中的所有闭环曲线；

所述监控设备获取所有闭环曲线之间的至少一个包含关系链；

所述监控设备获取所述包含关系链获取顶点区间；

所述监控设备根据所述顶点区间获取所述特征点；

所述监控设备获取所述顶点区间的荧光强度，并且在所述特征点组合所述荧光强度为三维坐标系中的所述特征顶点。

3.如权利要求2所述的基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统，其特征在于，

所述监控设备获取所述包含关系链，被配置为：

所述监控设备获取所述闭环曲线的闭环面积；

所述监控设备按照所述闭环面积的大小排列所有的闭环曲线；

所述监控设备依次确定相邻排列的两个所述闭环曲线之间的包含关系；

所述监控设备依次链接两个相邻的所述包含关系为所述包含关系链。

4.如权利要求2所述的基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统，其特征在于，

所述监控设备获取所述荧光图谱投影在二维坐标系中的所有闭环曲线，被配置有：

所述监控设备获取所述荧光图谱投影在二维坐标系中的非闭环曲线；

所述监控设备组合二维坐标系的边线及所述非闭环曲线为所述闭环曲线。

5.如权利要求1所述的基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统，其特征在于，

所述监控设备根据所述特征顶点在二维坐标系构建所述特征几何形；

所述监控设备比较所述特征几何形及所述排污点几何形面积的第一重叠度；

所述监控设备在确定所述第一重叠度等于或大于一相似阈值后确定所述采集设备所在的河道节点与所述排污点之间的河道节点或所述排污点存在异常。

6.如权利要求5所述的基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统，其特征在于，

所述系统包括第一存储设备；

所述第一存储设备在先的存储有至少一种已知的污水指纹图谱及所述污水指纹图谱的图谱几何形；

所述监控设备获取所述特征几何形与所述排污点几何形的差值几何形；

所述监控设备获取所述第一存储设备中存储的所述图谱几何形，并且在所述二维坐标系中匹配覆盖所述差值几何形的所述图谱几何形；

所述监控设备根据匹配的所述图谱几何形确定所述采集设备所在的河道节点与所述排污点之间的河道节点或所述排污点存在的异常排污类型。

7.如权利要求1所述的基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统，其特征在于，

所述监控设备根据所述特征顶点作为棱点在三维坐标系构建特征几何体；

所述监控设备比较所述特征几何体及所述排污点对应的排污点几何体积的第二重叠度；

所述监控设备在确定所述第二重叠度等于或大于一相似阈值后确定所述采集设备所在的河道节点与所述排污点之间的河道节点或所述排污点存在异常。

8.如权利要求7所述的基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查系统，其特征在于，

所述系统包括第二存储设备；

所述第二存储设备在先的存储有至少一种已知的污水指纹图谱及所述污水指纹图谱的图谱几何体；

所述监控设备获取所述特征几何体与所述排污点几何体的差值几何体；

所述监控设备获取所述第二存储设备中存储的所述图谱几何体，并且在所述二维坐标系中匹配覆盖所述差值几何体的所述图谱几何体；

所述监控设备根据匹配的所述图谱几何体确定所述采集设备所在的河道节点与所述排污点之间的河道节点或所述排污点存在的异常排污类型。

9.一种基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查方法，其特征在于，

获取排污点在后一河道节点的荧光图谱；

提取所述荧光图谱的所有特征顶点；

根据所有的所述特征顶点构建特征几何；

比较所述特征几何与所述排污点的排污点几何；

在所述特征几何及所述排污点几何的差异等于或大于一差异阈值后确定所述河道节点与所述排污点之间或排污点存在异常排污事件。

10.如权利要求9所述的基于污水指纹图谱变化的河道排污点排查方法，其特征在于，

所述方法包括：

获取已知污水指纹图谱的图谱几何；

获取所述特征几何与所述排污点几何形的差值几何；

在坐标系中匹配覆盖所述差值几何的所述图谱几何；

根据匹配的所述图谱几何确定所述异常排污事件的异常排污类型。