CN112362834A - 一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，包括水体区域划分模块、取样采集模块、水质参数检测模块、参数预处理模块、参数存储数据库、分析云平台和显示终端。本发明通过水体区域划分模块、取样采集模块和水质参数检测模块对河流水体区域进行划分、取样和水质检测，结合分析云平台对检测的水质参数进行分析，统计上游、中游和下游区域内的水质安全系数，实现了对河流水体水质的量化展示，便于管理人员根据水质安全系数了解河流污染的实际情况，为管理人员治理河流水体环境提供可靠的参考依据，该系统大大提高了对河水水质的监测与分析效率，为水环境的治理提供扎实的基础。

Description

一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统

技术领域

本发明属于河水水质实时监测技术领域，涉及到一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统。

背景技术

水资源是人类最重要的自然资源，是人类赖以生存和发展的基本条件，水资源的可持续利用，是社会、经济可持续发展极为重要的保证。近年来随着水资源污染日益严重，水质监测作为水污染控制工作中的基础性工作，其意义和作用也变得更加重要。

我国目前水质监测以人工监测方法为主，主要方法包括移动检测(手持式设备)与采样后进行实验室监测，不能实现实时在线监测的功能。此外，我国水环境检测的指标相对较少，不能准确的跟踪水环境的情况。由于技术的落后，存在检测点布设的不足，分布不均匀，管理不统一等问题，不能对数据实时进行采集，导致取样水体的检测数据准确性较低，无法可靠的反映河水安全性问题，而且需要投入较多的人力成本，效率低下，针对以上问题，本发明设计一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，通过水体区域划分模块、取样采集模块和水质参数检测模块对整条河流区域进行划分、取样和水质检测，结合分析云平台对检测的水质参数进行分析，有效地解决了河流水域存在监测效率低以及可靠性差的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，其特征在于：包括水体区域划分模块、取样采集模块、水质参数检测模块、参数预处理模块、参数存储数据库、分析云平台和显示终端；

取样采集模块与水体区域划分模块连接，水质参数检测模块与取样采集模块连接，参数预处理模块与水质参数检测模块连接，分析云平台分别与水体区域划分模块、参数预处理模块、参数存储数据库和显示终端连接；

水体区域划分模块用于对待检测河流的整个区域划分为上游、中游和下游三大区域，水体区域划分模块包括若干水流速度检测单元，水流速度检测单元采用流速传感器，分别检测三大区域的水体流速，根据三大区域内水体流速的不同，分别将上游区域划分成若干流速子区域，依次标记为1,2,...,a,...,b,将中游区域划分成若干流速子区域.依次标记为1,2,...,c,...,d，将下游区域划分成若干流速子区域，依次标记为1,2,...,e,...,f，将上游、中游和下游区域中的各流速子区域按其河水深度进行划分，其划分方法包括以下步骤：

S1：分别统计上游、中游和下游区域内各流速子区域的河水深度；

S2：将统计的上游、中游和下游区域内各流速子区域的河水深度都均匀等分成n段,每段深度所在的区域作为上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的空间子区域；

S3：将划分好的上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域按照从河面到河底的顺序进行编号，其中上游区域内各流速子区域对应的各空间子区域依次标记为g1，g2,...,gj,...,gn,g表示为上游区域内各流速子区域的编号，g＝1,2,...,a,...,b,中游区域内各流速子区域对应的各空间子区域依次标记为h1，h2,...,hk,...,hn,h表示为中游区域内各流速子区域的编号，h＝1,2,...,c,...,d,下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域依次标记为i1,i2,...,il,...,in,i表示为下游区域内各流速子区域的编号，i＝1,2,...,e,...,f；

根据流速传感器检测到的上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体流速，分别构成上游区域内各流速子区域的水体流速集合V_上(v_上1,v_上2,...,v_上a,...,v_上b)，v_上a表示为上游区域内第a个流速子区域对应的水体流速，中游区域内各流速子区域的水体流速集合V_中(v_中1,v_中2,...,v_中c,...,v_中d)，v_中c表示为中游区域内第c个流速子区域对应的水体流速，下游区域内各流速子区域的水体流速集合V_下(v_下1,v_下2,...,v_下e,...,v_下f)，v_下e表示为下游区域内第e个流速子区域对应的水体流速，并将上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体流速集合发送至分析云平台；

取样采集模块包括若干取样采集管，用于对上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域内水体进行取样，取样采集管垂直安插在上游、中游和下游区域内各流速子区域中，取样采集管按照该流速子区域内空间子区域的个数等分成n段分取样管，各分取样管分别从上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域进行水体取样，得到上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域内的取样水体；

水质参数检测模块，包括若干水质检测单元，分别安装在上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域中与对应的分取样管连接，对分取样管中取样水体的水质参数进行实时检测，并将检测的各分取样管中取样水体的水质参数发送至参数预处理模块；

参数预处理模块用于接收上游、中游和下游区域内各流速子区域内各空间子区域内对应的分取样管中取样水体的水质参数，对接收到的水质参数划分为8个采集时间段，从0点开始到24点结束，每个采集时间段为3个小时，并统计各采集时间段内上游、中游和下游区域内各流速子区域水质参数的平均值，获得上游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合Q_上aw(q_上aw1,q_上aw2,...,q_上awt,...,q_上aw8)，q_上awt表示为在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值，中游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合Q_中cw(q_中cw1,q_中cw2,...,q_中cwt,...,q_中cw8)，q_中cwt表示为在t个采集时间段内中游区域内第c个流速子区域内w个水质参数平均值，下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合Q_下ew(q_下ew1,q_下ew2,...,q_下ewt,...,q_下ew8)，q_下ewt表示为在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值，其中t＝1,2,3,4,5,6,7,8,t表示为采集时间段，w＝p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,w表示为水质参数p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8分别表示为水质参数中的PH值、浑浊度、气臭味、含氧量、氨氮含量、高锰酸钾、磷含量和细菌总数，参数预处理模块将上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合发送至分析云平台；

参数存储数据库用来存储河流水体的标准水质参数；

分析云平台用于接收参数预处理模块发送的上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合，并将上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数平均值与参数存储数据库中设定的标准水质参数范围进行逐一对比，并判断取样水体的PH平均值是否在设定的标准PH值范围内，若在，则对比差为0，若小于标准PH值范围的最小值，则将取样水体PH平均值与标准PH值范围的最小值做差，反之，则将该取样水体PH平均值与标准PH值范围的最大值进行做差，得到水体PH对比值，依次类推，分别对上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体浑浊度平均值、气臭味平均值、含氧量平均值、氨氮含量平均值、高锰酸钾平均值、磷含量平均值和细菌总数平均值进行分析、统计，以获得上游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合ΔQ_上aw(Δq_上aw1,Δq_上aw2,...,Δq_{上 aw}t,...,Δq_上aw8)，q_上awt表示在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，中游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合ΔQ_中cw(Δq_中cw1,Δq_中cw2,...,Δq_中cwt,...,Δq_中cw8)，Δq_中cwt表示在t个采集时间段内中流区域内第c个流速子区域内第w个水质参数平均值与与其对应的标准水质参数的对比值，下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合ΔQ_下ew(Δq_下ew1,Δq_下ew2,...,Δq_下ewt,...,Δq_下ew8)，Δq_下ewt表示在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值；

分析云平台根据上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合以及上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体流速集合，统计上游、中游和下游区域内的水质安全系数U，发送至显示终端；

显示终端用于接收分析云平台发送的上游、中游和下游区域内的水质安全系数U，并进行显示。

优选地，上游、中游和下游区域内各流速子区域内各空间子区域的取样水体容积相同。

进一步地，标准水质参数包括PH值、浑浊度、气臭味、含氧量、氨氮含量、高锰酸钾、磷含量和细菌总数对应的标准范围。

进一步地，取样采集管的个数与上游、中游和下游区域内流速子区域的个数相同，且每个取样采集管的长度应不低于上游、中游和下游区域的高度。

进一步地，若干水质检测单元包括PH值检测单元、浑浊度检测单元、气臭味检测单元、含氧量检测单元、氨氮含量检测单元、高锰酸钾检测单元、磷含量检测单元和细菌检测单元。

进一步地，PH值检测单元为酸碱度传感器，用于实时检测取样水体的酸碱度；浑浊度检测单元为浊度测定仪，用于实时检测取样水体的浑浊度；气臭味检测单元为气体浓度传感器，用于实时检测取样水体的气体浓度；含氧量检测单元为溶解氧测定仪，用于实时检测取样水体的含氧量；氨氮含量检测单元为氨氮测定仪，用于检测取样水体的氨氮含量；高锰酸钾和磷含量检测单元为水质离子测定仪，用于实时检测取样水体中的高锰酸钾和磷含量；细菌总数检测单元为水质细菌检测仪，用于实时检测取样水体中的细菌含量。

进一步地，上游区域内的水质安全系数的计算公式为

v_上a表示为上游区域内第a个流速子区域对应的水体流速，ΔQ_上awt表示为在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，Q_上awt表示为在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值，中游区域内的水质安全系数的计算公式为

v_中c表示为中游区域内第c个流速子区域对应的水体流速，ΔQ_中cwt表示为在t个采集时间段内中游区域内第c个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，Q_中cwt表示为在t个采集时间段内中游区域内第c个流速子区域内第w个水质参数平均值，下游区域内的水质安全系数的计算公式为

v_下e表示为下游区域内第e个流速子区域对应的水体流速，ΔQ_下ewt表示为在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，Q_下ewt表示为在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值。

进一步地，当水质安全系数大于0，则表明检测的河水水质符合安全性，且U数值越大，则表明水质安全性越高，反之，当水质安全系数小于0，则表明检测的河水水质不符合安全性，且U数值越小，则表明水质危险性越大。

有益效果：

(1)本发明通过水体区域划分模块、取样采集模块和水质参数检测模块对河流水体区域进行划分、取样和水质检测，结合分析云平台对检测的水质参数进行分析，统计上游、中游和下游区域内的水质安全系数，水质安全系数直观地展示了河流水体的水质情况，实现了对河流水体水质的量化展示，便于管理人员根据水质安全系数了解河流污染的实际情况，为管理人员治理河流水体环境提供可靠的参考依据，该系统大大提高了对河水水质的监测与分析效率，具有可靠性高，准确性高的特点，为水环境的治理提供扎实的基础。

(2)本发明在水体区域划分模块，将上游、中游和下游区域分别划分为上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域，并对各空间子区域进行水体取样，避免单个取样水体对水质检测造成的误差现象，使得检测的各空间子区域内的水质参数值更接近真实数值，提高了水质检测的准确性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明的模块示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，其特征在于：包括水体区域划分模块、取样采集模块、水质参数检测模块、参数预处理模块、参数存储数据库、分析云平台和显示终端；

取样采集模块与水体区域划分模块连接，水质参数检测模块与取样采集模块连接，参数预处理模块与水质参数检测模块连接，分析云平台分别与水体区域划分模块、参数预处理模块、参数存储数据库和显示终端连接；

水体区域划分模块用于对待检测河流的整个区域划分为上游、中游和下游三大区域，水体区域划分模块包括若干水流速度检测单元，水流速度检测单元采用流速传感器，分别检测三大区域的水体流速，根据三大区域内水体流速的不同，分别将上游区域划分成若干流速子区域，依次标记为1,2,...,a,...,b,将中游区域划分成若干流速子区域.依次标记为1,2,...,c,...,d，将下游区域划分成若干流速子区域，依次标记为1,2,...,e,...,f，将上游、中游和下游区域中的各流速子区域按其河水深度进行划分，其划分方法包括以下步骤：

S1：分别统计上游、中游和下游区域内各流速子区域的河水深度；

S2：将统计的上游、中游和下游区域内各流速子区域的河水深度都均匀等分成n段,每段深度所在的区域作为上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的空间子区域；

S3：将划分好的上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域按照从河面到河底的顺序进行编号，其中上游区域内各流速子区域对应的各空间子区域依次标记为g1，g2,...,gj,...,gn,g表示为上游区域内各流速子区域的编号，g＝1,2,...,a,...,b,中游区域内各流速子区域对应的各空间子区域依次标记为h1，h2,...,hk,...,hn,h表示为中游区域内各流速子区域的编号，h＝1,2,...,c,...,d,下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域依次标记为i1,i2,...,il,...,in,i表示为下游区域内各流速子区域的编号，i＝1,2,...,e,...,f；

根据流速传感器检测到的上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体流速，分别构成上游区域内各流速子区域的水体流速集合V_上(v_上1,v_上2,...,v_上a,...,v_上b)，v_上a表示为上游区域内第a个流速子区域对应的水体流速，中游区域内各流速子区域的水体流速集合V_中(v_中1,v_中2,...,v_中c,...,v_中d)，v_中c表示为中游区域内第c个流速子区域对应的水体流速，下游区域内各流速子区域的水体流速集合V_下(v_下1,v_下2,...,v_下e,...,v_下f)，v_下e表示为下游区域内第e个流速子区域对应的水体流速，并将上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体流速集合发送至分析云平台；

本实施例将上游、中游和下游区域分别划分为上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域，并对各空间子区域进行水体取样，避免了单个取样水体对水质检测造成的误差现象，使得检测的各空间子区域内的水质参数值更接近真实数值，提高了水质检测的准确性和可靠性；

取样采集模块包括若干取样采集管，取样采集管的个数与上游、中游和下游区域内流速子区域的个数相同，且每个取样采集管的长度应不低于上游、中游和下游区域的高度,用于对上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域内水体进行取样，取样采集管垂直安插在上游、中游和下游区域内各流速子区域中，取样采集管按照该流速子区域内空间子区域的个数等分成n段分取样管，各分取样管分别从上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域进行水体取样，上游、中游和下游区域内各流速子区域内各空间子区域的取样水体容积相同,得到上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域内的取样水体；

水质参数检测模块，包括若干水质检测单元，包括PH值检测单元、浑浊度检测单元、气臭味检测单元、含氧量检测单元、氨氮含量检测单元、高锰酸钾检测单元、磷含量检测单元和细菌检测单元,PH值检测单元为酸碱度传感器，用于实时检测取样水体的酸碱度；浑浊度检测单元为浊度测定仪，用于实时检测取样水体的浑浊度；气臭味检测单元为气体浓度传感器，用于实时检测取样水体的气体浓度；含氧量检测单元为溶解氧测定仪，用于实时检测取样水体的含氧量；氨氮含量检测单元为氨氮测定仪，用于检测取样水体的氨氮含量；高锰酸钾和磷含量检测单元为水质离子测定仪，用于实时检测取样水体中的高锰酸钾和磷含量；细菌总数检测单元为水质细菌检测仪，用于实时检测取样水体中的细菌含量,若干水质检测单元分别安装在上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域中与对应的分取样管连接，对分取样管中取样水体的水质参数进行实时检测，并将检测的各分取样管中取样水体的水质参数发送至参数预处理模块；

参数预处理模块用于接收上游、中游和下游区域内各流速子区域内各空间子区域内对应的分取样管中取样水体的水质参数，对接收到的水质参数划分为8个采集时间段，从0点开始到24点结束，每个采集时间段为3个小时，并统计各采集时间段内上游、中游和下游区域内各流速子区域水质参数的平均值，获得上游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合Q_上aw(q_上aw1,q_上aw2,...,q_上awt,...,q_上aw8)，q_上awt表示为在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值，中游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合Q_中cw(q_中cw1,q_中cw2,...,q_中cwt,...,q_中cw8)，q_中cwt表示为在t个采集时间段内中游区域内第c个流速子区域内w个水质参数平均值，下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合Q_下ew(q_下ew1,q_下ew2,...,q_下ewt,...,q_下ew8)，q_下ewt表示为在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值，其中t＝1,2,3,4,5,6,7,8,t表示为采集时间段，w＝p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,w表示为水质参数p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8分别表示为水质参数中的PH值、浑浊度、气臭味、含氧量、氨氮含量、高锰酸钾、磷含量和细菌总数，参数预处理模块将上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合发送至分析云平台；

参数存储数据库用来存储河流水体的标准水质参数,标准水质参数包括PH值、浑浊度、气臭味、含氧量、氨氮含量、高锰酸钾、磷含量和细菌总数对应的标准范围；

分析云平台用于接收参数预处理模块发送的上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合，并将上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数平均值与参数存储数据库中设定的标准水质参数范围进行逐一对比，并判断取样水体的PH平均值是否在设定的标准PH值范围内，若在，则对比差为0，若小于标准PH值范围的最小值，则将取样水体PH平均值与标准PH值范围的最小值做差，反之，则将该取样水体PH平均值与标准PH值范围的最大值进行做差，得到水体PH对比值，依次类推，分别对上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体浑浊度平均值、气臭味平均值、含氧量平均值、氨氮含量平均值、高锰酸钾平均值、磷含量平均值和细菌总数平均值进行分析、统计，以获得上游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合ΔQ_上aw(Δq_上aw1,Δq_上aw2,...,Δq_{上 aw}t,...,Δq_上aw8)，q_上awt表示在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，中游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合ΔQ_中cw(Δq_中cw1,Δq_中cw2,...,Δq_中cwt,...,Δq_中cw8)，Δq_中cwt表示在t个采集时间段内中流区域内第c个流速子区域内第w个水质参数平均值与与其对应的标准水质参数的对比值，下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合ΔQ_下ew(Δq_下ew1,Δq_下ew2,...,Δq_下ewt,…,Δq_下ew8)，Δq_下ewt表示在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值；

分析云平台根据上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合以及上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体流速集合，统计上游、中游和下游区域内的水质安全系数U，上游区域内的水质安全系数的计算公式为

v_上a表示为上游区域内第a个流速子区域对应的水体流速，ΔQ_上awt表示为在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，Q_上awt表示为在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值，中游区域内的水质安全系数的计算公式为

v_中c表示为中游区域内第c个流速子区域对应的水体流速，ΔQ_中cwt表示为在t个采集时间段内中游区域内第c个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，Q_中cwt表示为在t个采集时间段内中游区域内第c个流速子区域内第w个水质参数平均值，下游区域内的水质安全系数的计算公式为

v_下e表示为下游区域内第e个流速子区域对应的水体流速，ΔQ_下ewt表示为在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，Q_下ewt表示为在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值，并将上游、中游和下游区域内的水质安全系数发送至显示终端，当水质安全系数大于0，则表明检测的河水水质符合安全性，且U数值越大，则表明水质安全性越高，反之，当水质安全系数小于0，则表明检测的河水水质不符合安全性，且U数值越小，则表明水质危险性越大；

显示终端用于接收分析云平台发送的上游、中游和下游区域内的水质安全系数U，并进行显示。

本发明通过水体区域划分模块、取样采集模块和水质参数检测模块对河流水体区域进行划分、取样和水质检测，结合分析云平台对检测的水质参数进行分析，统计上游、中游和下游区域内的水质安全系数，水质安全系数系数直观地展示了河流水体的水质情况，实现了对河流水体水质的量化展示，便于管理人员根据水质安全系数了解河流污染的实际情况，为管理人员治理河流水体环境提供可靠的参考依据，该系统大大提高了对河水水质的监测与分析效率，具有可靠性高，准确性高的特点，为水环境的治理提供扎实的基础。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，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，只要不偏离发明的构思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。

Claims (8)

1.一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，其特征在于：包括水体区域划分模块、取样采集模块、水质参数检测模块、参数预处理模块、参数存储数据库、分析云平台和显示终端；

所述取样采集模块与水体区域划分模块连接，水质参数检测模块与取样采集模块连接，参数预处理模块与水质参数检测模块连接，分析云平台分别与水体区域划分模块、参数预处理模块、参数存储数据库和显示终端连接；

所述水体区域划分模块用于对待检测河流的整个区域划分为上游、中游和下游三大区域，水体区域划分模块包括若干水流速度检测单元，水流速度检测单元采用流速传感器，分别检测三大区域的水体流速，根据三大区域内水体流速的不同，分别将上游区域划分成若干流速子区域，依次标记为1,2,...,a,...,b,将中游区域划分成若干流速子区域.依次标记为1,2,...,c,...,d，将下游区域划分成若干流速子区域，依次标记为1,2,...,e,...,f，将上游、中游和下游区域中的各流速子区域按其河水深度进行划分，其划分方法包括以下步骤：

S1：分别统计上游、中游和下游区域内各流速子区域的河水深度；

S2：将统计的上游、中游和下游区域内各流速子区域的河水深度都均匀等分成n段,每段深度所在的区域作为上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的空间子区域；

S3：将划分好的上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域按照从河面到河底的顺序进行编号，其中上游区域内各流速子区域对应的各空间子区域依次标记为g1，g2,...,gj,...,gn,g表示为上游区域内各流速子区域的编号，g＝1,2,...,a,...,b,中游区域内各流速子区域对应的各空间子区域依次标记为h1，h2,...,hk,...,hn,h表示为中游区域内各流速子区域的编号，h＝1,2,...,c,...,d,下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域依次标记为i1,i2,...,il,...,in,i表示为下游区域内各流速子区域的编号，i＝1,2,...,e,...,f；

根据流速传感器检测到的上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体流速，分别构成上游区域内各流速子区域的水体流速集合V_上(v_上1,v_上2,...,v_上a,...,v_上b)，v_上a表示为上游区域内第a个流速子区域对应的水体流速，中游区域内各流速子区域的水体流速集合V_中(v_中1,v_中2,...,v_中c,...,v_中d)，v_中c表示为中游区域内第c个流速子区域对应的水体流速，下游区域内各流速子区域的水体流速集合V_下(v_下1,v_下2,...,v_下e,...,v_下f)，v_下e表示为下游区域内第e个流速子区域对应的水体流速，并将上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体流速集合发送至分析云平台；

所述取样采集模块包括若干取样采集管，用于对上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域内水体进行取样，取样采集管垂直安插在上游、中游和下游区域内各流速子区域中，取样采集管按照该流速子区域内空间子区域的个数等分成n段分取样管，各分取样管分别从上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域进行水体取样，得到上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域内的取样水体；

所述水质参数检测模块，包括若干水质检测单元，分别安装在上游、中游和下游区域内各流速子区域对应的各空间子区域中与对应的分取样管连接，对分取样管中取样水体的水质参数进行实时检测，并将检测的各分取样管中取样水体的水质参数发送至参数预处理模块；

所述参数预处理模块用于接收上游、中游和下游区域内各流速子区域内各空间子区域内对应的分取样管中取样水体的水质参数，对接收到的水质参数划分为8个采集时间段，从0点开始到24点结束，每个采集时间段为3个小时，并统计各采集时间段内上游、中游和下游区域内各流速子区域水质参数的平均值，获得上游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合Q_上aw(q_上aw1,q_上aw2,...,q_上awt,...,q_上aw8)，q_上awt表示为在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值，中游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合Q_中cw(q_中cw1,q_中cw2,...,q_中cwt,...,q_中cw8)，q_中cwt表示为在t个采集时间段内中游区域内第c个流速子区域内w个水质参数平均值，下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合Q_下ew(q_下ew1,q_下ew2,...,q_下ewt,...,q_下ew8)，q_下ewt表示为在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值，其中t＝1,2,3,4,5,6,7,8,t表示为采集时间段，w＝p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,w表示为水质参数p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8分别表示为水质参数中的PH值、浑浊度、气臭味、含氧量、氨氮含量、高锰酸钾、磷含量和细菌总数，参数预处理模块将上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合发送至分析云平台；

所述参数存储数据库用来存储河流水体的标准水质参数；

所述分析云平台用于接收参数预处理模块发送的上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数集合，并将上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数平均值与参数存储数据库中设定的标准水质参数范围进行逐一对比，并判断取样水体的PH平均值是否在设定的标准PH值范围内，若在，则对比差为0，若小于标准PH值范围的最小值，则将取样水体PH平均值与标准PH值范围的最小值做差，反之，则将该取样水体PH平均值与标准PH值范围的最大值进行做差，得到水体PH对比值，依次类推，分别对上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体浑浊度平均值、气臭味平均值、含氧量平均值、氨氮含量平均值、高锰酸钾平均值、磷含量平均值和细菌总数平均值进行分析、统计，以获得上游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合ΔQ_上aw(Δq_上aw1,Δq_上aw2,...,Δq_{上 aw}t,...,Δq_上aw8)，q_上awt表示在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，中游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合ΔQ_中cw(Δq_中cw1,Δq_中cw2,...,Δq_中cwt,...,Δq_中cw8)，Δq_中cwt表示在t个采集时间段内中流区域内第c个流速子区域内第w个水质参数平均值与与其对应的标准水质参数的对比值，下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合ΔQ_下ew(Δq_下ew1,Δq_下ew2,...,Δq_下ewt,...,Δq_下ew8)，Δq_下ewt表示在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值；

分析云平台根据上游、中游和下游区域内各流速子区域每天的时间段水质参数对比集合以及上游、中游和下游区域内各流速子区域的水体流速集合，统计上游、中游和下游区域内的水质安全系数U，发送至显示终端；

所述显示终端用于接收分析云平台发送的上游、中游和下游区域内的水质安全系数U，并进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，其特征在于：所述上游、中游和下游区域内各流速子区域内各空间子区域的取样水体容积相同。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，其特征在于：所述标准水质参数包括PH值、浑浊度、气臭味、含氧量、氨氮含量、高锰酸钾、磷含量和细菌总数对应的标准范围。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，其特征在于：所述取样采集管的个数与上游、中游和下游区域内流速子区域的个数相同，且每个取样采集管的长度应不低于上游、中游和下游区域的高度。

5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，其特征在于：所述若干水质检测单元包括PH值检测单元、浑浊度检测单元、气臭味检测单元、含氧量检测单元、氨氮含量检测单元、高锰酸钾检测单元、磷含量检测单元和细菌检测单元。

6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，其特征在于：所述PH值检测单元为酸碱度传感器，用于实时检测取样水体的酸碱度；浑浊度检测单元为浊度测定仪，用于实时检测取样水体的浑浊度；气臭味检测单元为气体浓度传感器，用于实时检测取样水体的气体浓度；含氧量检测单元为溶解氧测定仪，用于实时检测取样水体的含氧量；氨氮含量检测单元为氨氮测定仪，用于检测取样水体的氨氮含量；高锰酸钾和磷含量检测单元为水质离子测定仪，用于实时检测取样水体中的高锰酸钾和磷含量；细菌总数检测单元为水质细菌检测仪，用于实时检测取样水体中的细菌含量。

7.根据权利要求1所述的一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，其特征在于：所述上游区域内的水质安全系数的计算公式为

v_上a表示为上游区域内第a个流速子区域对应的水体流速，ΔQ_上awt表示为在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，Q_上awt表示为在t个采集时间段内上游区域内第a个流速子区域内第w个水质参数平均值，中游区域内的水质安全系数的计算公式为

v_中c表示为中游区域内第c个流速子区域对应的水体流速，ΔQ_中cwt表示为在t个采集时间段内中游区域内第c个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，Q_中cwt表示为在t个采集时间段内中游区域内第c个流速子区域内第w个水质参数平均值，下游区域内的水质安全系数的计算公式为

v_下e表示为下游区域内第e个流速子区域对应的水体流速，ΔQ_下ewt表示为在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值与其对应的标准水质参数的对比值，Q_下ewt表示为在t个采集时间段内下游区域内第e个流速子区域内第w个水质参数平均值。

8.根据权利要求1所述的一种基于大数据的水体水质智能在线实时监测分析管理系统，其特征在于：当水质安全系数大于0，则表明检测的河水水质符合安全性，且U数值越大，则表明水质安全性越高，反之，当水质安全系数小于0，则表明检测的河水水质不符合安全性，且U数值越小，则表明水质危险性越大。

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