CN112418737A - 一种区域水环境管理平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种区域水环境管理平台，包括：用于通过实时监测水环境污染来对水环境进行分析和评价的水环境质量管理模块，用于获取各河流各断面的水环境污染状况、集中污水处理厂和重点企业工况并将数据传送给相应模块进行检测分析的水环境数据采集模块，用于制定并记录水环境巡查任务的水环境现场巡查管理模块，用于通过视频实时对水环境进行实时监测的水环境视频在线巡查管理模块，用于根据水环境质量结合水环境污染源在线监测数据，线上视频巡查结合线下现场巡查数据来依据决策树算法管理逻辑的区域水环境综合评估展示模块，解决了现有水环境管理对人员专业性依赖程度高、管理流程不规范、难以形成区域性水环境综合评估结果的问题。
Description
技术领域
本发明涉及区域性、地表水环境保护的管理平台技术领域，具体是涉及一种区域水环境管理平台。
背景技术
地面水污染也称“地表水污染”。主要由人类活动排放污染物，造成地面水的水体水质污染。按地面水体的类型，可分为：(1)河流污染。其特点为污染程度随径流量和排污的数量与方式而变化。污染物扩散快，上游的污染会很快随水流而影响下游，某河段的污染会影响到整个河道水生生物环境。污染影响大，河水中的污染物可通过饮水、河水灌溉农田和食物链而危害人类；(2)湖泊(水库)污染。其特点为某些污染物会长期停留其中发生量的积累和质的变化。主要是磷、氮等植物营养元素所引起的湖水富营养化；(3)海洋污染。其特点为污染源多而复杂，污染的持续性强、危害性大，污染范围广。
“水污染防治”是指对水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象的预防和治理。
近年来，随着经济的快速发展和城镇化进程的不断推进，地表水环境容量承载着巨大压力，由于地表水系的连通性，因局部地表水污染导致的区域性水环境问题不断加剧；常规地表水管理往往仅关注某个或某几个监测断面的局部水质，缺乏区域性水系的综合管理，需要工作人员具备很强的信息综合分析能力。
由于目前地表水污染的监察和防治管理的多数工作由人力来完成，一方面，具有一定的不精确性，另一方面门槛过高，导致治理功能的展开存在着人才缺乏的困难。
本次发明提出的区域水环境管理平台，将实现区域性地表水环境的综合管理，有利于从全局角度管控地表水污染物，全面保障区域性地表水环境质量。
发明内容
本发明解决的技术问题是克服现有水环境管理对人员专业性依赖程度高、管理流程不规范、难以形成区域性水环境综合评估结果的问题，提供一种区域水环境管理平台，实现区域水环境管理的数字化、精细化、区域性综合管控。
本发明的技术方案如下：
一种区域水环境管理平台，包括：
用于通过实时监测水环境污染来对水环境进行分析和评价的水环境质量管理模块，
用于通过对集中污水处理厂、重点企业水污染源工作状况进行检测管理来评价污染源水质的水环境污染源管理模块，
用于通过视频实时对水环境进行实时监测的水环境视频在线巡查管理模块，
用于获取各河流各断面的水环境污染状况、集中污水处理厂和重点企业工况并将数据传送给相应模块进行检测分析的水环境数据采集模块，水环境数据采集模块包括：用于采集区域内的各河流、各断面的水环境在线监测数据，并发送到水环境质量管理模块的水环境污染数据传输子模块，用于采集区域内的集中污水处理厂工况监控数据和进出水在线监测数据并发送到水环境污染源管理模块的集中污水处理厂工况数据传输子模块，用于采集区域内的重点企业废水污染源的在线监测数据并发送到水环境污染源管理模块的重点企业废水污染源数据传输子模块，用于采集视频监控数据并发送到水环境视频在线巡查管理模块的视频监控数据传输子模块，
用于制定并记录水环境巡查任务的水环境现场巡查管理模块，水环境现场巡查管理模块包括：用于实现管理人员制定巡查任务、巡查路线，查看巡查进度及巡查人员定位，查看事件上报与事件分类分级管理，查看巡查统计分析的巡查人员管理子模块，用于实现巡查人员移动端接收巡查任务、查看巡查路线，对巡河轨迹进行自动记录、对巡河过程中的异常情况进行上报管理，记录事件发生的经纬度、地点、事件描述、事件类型信息的巡查任务管理子模块，
用于根据水环境质量结合水环境污染源在线监测数据，线上视频巡查结合线下现场巡查数据来依据决策树算法管理逻辑的区域水环境综合评估展示模块。
进一步地，水环境质量管理模块包括：根据实时监测数据得到水环境质量达标情况和变化趋势的水环境质量实时监测子模块，用于得到不同污染因子的污染时序、空间分布规律、不同监测断面的污染时序规律和不同河流的污染时序规律的水环境质量综合评价子模块，这样的设计通过科学方式准确获取水环境污染数据，通过程序精准分析得出综合评价，具有一定的专业性，同时，部分代替了相关专业人员的信息综合分析工作，降低了对水环境污染情况综合管理的难度。
进一步地，水环境污染源管理模块包括：用于实现对集中污水处理厂的工况运行情况、进出水水质达标情况的实时监控和变化趋势分析和在污水处理厂运行出现异常时及时采取干预措施的集中污水处理厂水污染源实时监控子模块，用于通过实时监测数据，得到重点企业水污染源达标情况、变化趋势的重点企业水污染源实时监控子模块，用于得到集中污水处理厂的污染因子污染时序规律和重点企业水污染源不同污染因子的污染时序、空间分布规律的污染源水质综合评价子模块，这样的设计使得平台对集中污水处理厂和重点企业污染源情况进行实时监控，并通过统一且严格的方式进行达标判断，具有数据上的精准性和高可信度，并一定程度降低了对相关监管人员的专业性要求。
进一步地，水环境视频在线巡查管理模块包括：用于通过实时视频展示区域水环境水系及流向、各监测断面位置及实时水质的水质及流向展示子模块，用于综合评估区域河流达标情况及相关联的污染源达标情况和调度区域河流达标情况与线上、线下巡查的配合一致的评估及调度子模块，这样的设计使得监管人员可以直接通过水质及流向展示子模块实时查看所处区域水环境的污染情况，具体且真实，具有极佳的展示和观察效果，节省了人力，无须亲自到达现场进行观测。
更进一步地，采集区域内的各河流、各断面的水环境均安装有智能监测设备传感器并配套数采仪，这样的设计使得分区域的数采仪能够实时将数据进行汇总上传至平台。
优选地，水环境污染数据传输子模块通过数采仪采集智能监测设备传感器在线监测数据，应用HJ/T212通讯协议通过网络传输至水环境质量管理模块，这样的设计使得分割区域更加科学，数据获取自动化且更加精准。
优选地，集中污水处理厂工况数据传输子模块应用物联网采集集中污水处理厂工况监测数据，应用通讯网络传输至水环境污染源管理模块，重点企业废水污染源数据传输子模块应用物联网采集重点企业污染源达标情况和变化趋势，应用通讯网络传输至水环境污染源管理模块，这样的设计使得平台对集中污水处理厂和重点企业污染源情况通过物联网技术实时获取工况数据，可以快速实时地将数据上传至平台，具有比人工测量更加精准和快速的优点。
优选地，视频监控数据传输子模块数据采集模块采集视频监控数据，应用RTMP、RTSP、HLS传输协议并通过通讯网络传输至水环境视频在线巡查管理模块，视频作为数据传输至平台，使得污染情况和巡查情况更加直观。
优选地，巡查任务管理子模块支持巡查人员在移动端通过视频、音频和照片的方式完成记录添加和信息上报，巡查人员作为另一个观察维度，将水环境数据采集模块未曾覆盖获取的数据作为补充上传至平台，使得平台对水环境污染情况具有更加全面的管理作用，大大节约了获取海量数据所需的时间和人力，便于监管人员的管理。
进一步优选地，区域水环境管理平台还包括：基于Flume、Kafka、Spark搭建的大数据处理模块，大数据处理模块用于对采集的数据进行通过MapReduce等方式完成数据清洗、整理、归类、存储，由于区域划分的细化，多种智能监测传感器和物联网装置实时将海量数据上传平台，大数据处理保证了平台海量数据流通。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过水环境数据采集模块以软硬结合的方式实时将水环境污染数据上传至平台，并通过水环境质量管理模块和水环境污染源管理模块对获取的数据进行展示与分析，由于通过智能监测传感器、数采仪及物联网装置获取的数据具有更高的精确性和更快的速度，因此为监测管理人员节约了大量的数据获取时间，并通过程序对数据进行多维度的分析，具有更严格客观的参考性，相应地降低了对监测管理人员的专业性要求；
2、本发明通过水环境现场巡查管理模块和水环境视频在线巡查管理模块分别从人力巡查和视频实时监控两个维度对水环境进行巡查和管理，巡查人员管理子模块涵括了对制定巡查任务、巡查路线，查看巡查进度及巡查人员定位，查看事件上报与事件分类分级管理，查看巡查统计分析的功能，巡查任务管理子模块涵括了实现巡查人员移动端接收巡查任务、查看巡查路线，对巡河轨迹进行自动记录、对巡河过程中的异常情况进行上报管理，记录事件发生的经纬度、地点、事件描述、事件类型信息的功能，使得区域水环境管理平台集成了污染管理和人力管理的功能；
3、本发明通过大数据处理模块完成海量数据的清洗、整理、归类、存储，使得区域水环境管理平台不仅具有集成多种数据管理的能力，还具有海量数据流通的支撑能力。
附图说明
图1是本发明的管理平台系统框架图；
图2是本发明水环境质量管理模块框架图；
图3是本发明水环境污染源管理模块框架图；
图4是本发明水环境数据采集模块框架图；
图5是本发明水环境现场巡查管理模块框架图；
图6是本发明水环境视频在线巡查管理模块框架图；
图7是本发明管理平台的工作流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种区域水环境管理平台，包括：
用于通过实时监测水环境污染来对水环境进行分析和评价的水环境质量管理模块，如图2所示，水环境质量管理模块包括：根据实时监测数据得到水环境质量达标情况和变化趋势的水环境质量实时监测子模块，用于得到不同污染因子的污染时序、空间分布规律、不同监测断面的污染时序规律和不同河流的污染时序规律的水环境质量综合评价子模块。
水环境质量管理模块通过科学方式准确获取水环境污染数据，通过程序精准分析得出综合评价，具有一定的专业性，同时，部分代替了相关专业人员的信息综合分析工作，降低了对水环境污染情况综合管理的难度。
如图1所示，一种区域水环境管理平台还包括：用于通过对集中污水处理厂、重点企业水污染源工作状况进行检测管理来评价污染源水质的水环境污染源管理模块，如图3所示，水环境污染源管理模块包括：用于实现对集中污水处理厂的工况运行情况、进出水水质达标情况的实时监控和变化趋势分析和在污水处理厂运行出现异常时及时采取干预措施的集中污水处理厂水污染源实时监控子模块，用于通过实时监测数据，得到重点企业水污染源达标情况、变化趋势的重点企业水污染源实时监控子模块，用于得到集中污水处理厂的污染因子污染时序规律和重点企业水污染源不同污染因子的污染时序、空间分布规律的污染源水质综合评价子模块。
如图1所示，一种区域水环境管理平台还包括：用于获取各河流各断面的水环境污染状况、集中污水处理厂和重点企业工况并将数据传送给相应模块进行检测分析的水环境数据采集模块，如图4所示，水环境数据采集模块包括：用于采集区域内的各河流、各断面的水环境在线监测数据，并发送到水环境质量管理模块的水环境污染数据传输子模块，用于采集区域内的集中污水处理厂工况监控数据和进出水在线监测数据并发送到水环境污染源管理模块的集中污水处理厂工况数据传输子模块，用于采集区域内的重点企业废水污染源的在线监测数据并发送到水环境污染源管理模块的重点企业废水污染源数据传输子模块，用于采集视频监控数据并发送到水环境视频在线巡查管理模块的视频监控数据传输子模块。
其中，采集区域内的各河流、各断面的水环境均安装有智能监测设备传感器并配套数采仪，水环境污染数据传输子模块通过数采仪采集智能监测设备传感器在线监测数据，应用HJ/T212通讯协议通过网络传输至水环境质量管理模块，集中污水处理厂工况数据传输子模块应用物联网采集集中污水处理厂工况监测数据，应用通讯网络传输至水环境污染源管理模块，重点企业废水污染源数据传输子模块应用物联网采集重点企业污染源达标情况和变化趋势，应用通讯网络传输至水环境污染源管理模块，视频监控数据传输子模块数据采集模块采集视频监控数据，应用RTMP、RTSP、HLS传输协议并通过通讯网络传输至水环境视频在线巡查管理模块。
软硬结合的设计使得平台对集中污水处理厂和重点企业污染源情况通过物联网技术实时获取工况数据，可以快速实时地将数据上传至平台，具有比人工测量更加精准和快速的优点。
如图1所示，一种区域水环境管理平台还包括：用于制定并记录水环境巡查任务的水环境现场巡查管理模块，如图5所示，水环境现场巡查管理模块包括：用于实现管理人员制定巡查任务、巡查路线，查看巡查进度及巡查人员定位，查看事件上报与事件分类分级管理，查看巡查统计分析的巡查人员管理子模块，用于实现巡查人员移动端接收巡查任务、查看巡查路线，对巡河轨迹进行自动记录、对巡河过程中的异常情况进行上报管理，记录事件发生的经纬度、地点、事件描述、事件类型信息的巡查任务管理子模块，巡查任务管理子模块支持巡查人员在移动端通过视频、音频和照片的方式完成记录添加和信息上报。
水环境现场巡查管理模块通过把巡查人员作为另一个观察维度，将水环境数据采集模块未曾覆盖获取的数据作为补充上传至平台，使得平台对水环境污染情况具有更加全面的管理作用，大大节约了获取海量数据所需的时间和人力，便于监管人员的管理。
如图1所示，一种区域水环境管理平台还包括：用于通过视频实时对水环境进行实时监测的水环境视频在线巡查管理模块，如图6所示，水环境视频在线巡查管理模块包括：用于通过实时视频展示区域水环境水系及流向、各监测断面位置及实时水质的水质及流向展示子模块，用于综合评估区域河流达标情况及相关联的污染源达标情况和调度区域河流达标情况与线上、线下巡查的配合一致的评估及调度子模块。
水环境视频在线巡查管理模块使得监管人员可以直接通过水质及流向展示子模块实时查看所处区域水环境的污染情况，具体且真实，具有极佳的展示和观察效果，节省了人力，无须亲自到达现场进行观测。
如图1所示，一种区域水环境管理平台还包括：用于根据水环境质量结合水环境污染源在线监测数据，线上视频巡查结合线下现场巡查数据来依据决策树算法管理逻辑的区域水环境综合评估展示模块。
如图1所示，区域水环境管理平台还包括：基于Flume、Kafka、Spark搭建的大数据处理模块，大数据处理模块用于对采集的数据进行通过MapReduce等方式完成数据清洗、整理、归类、存储，大数据处理模块包括：用于管理采集区域内的各河流各断面的水环境数据的监测站点信息数据库，用于管理集中污水处理厂出入水和工况数据的集中污水处理厂信息数据库，用于管理重点企业水污染源达标情况的重点企业信息数据库，用于管理水环境视频在线巡查数据的视频存储数据库，用于管理水环境现场巡查管理数据的巡查信息数据库。由于区域划分的细化，多种智能监测传感器和物联网装置实时将海量数据上传平台，大数据处理保证了平台海量数据流通。
其中，数采仪、智能监测设备传感器及物联网设备为现有技术。
本发明作为一个多功能集成型的区域水环境管理平台，分别从采集区域内的各河流各断面的水环境、集中污水处理厂出入水工况、重点企业水污染源达标情况对所监管区域的水环境进行检测与分析，从污染源头至各河流水环境对水污染进行分析与评价，具有数据可追溯，评价更客观的优势，还分别从人工巡查和视频实时查看两个维度对现场情况进行可视化监察，实现了从分配任务、人员管理到数据上传管理整个流程的平台化管理，一方面节约了人力和时间，另一方面便于管理，是十分成熟及全面的管理平台。
如图7所示，本发明的工作过程为：
1、水环境污染数据传输子模块通过数采仪采集智能监测设备传感器在线监测数据，应用HJ/T212通讯协议通过网络传输至水环境质量管理模块；
2、集中污水处理厂工况数据传输子模块应用物联网采集集中污水处理厂工况监测数据，应用通讯网络传输至所述水环境污染源管理模块；
3、重点企业废水污染源数据传输子模块应用物联网采集重点企业污染源达标情况和变化趋势，应用通讯网络传输至所述水环境污染源管理模块；
4、视频监控数据传输子模块数据采集模块采集视频监控数据，应用RTMP、RTSP、HLS传输协议并通过通讯网络传输至所述视频在线巡查管理模块；
5、水环境质量实时监测子模块根据实时监测数据得到水环境质量达标情况和变化趋势，水环境质量综合评价子模块根据水环境质量实时监测子模块获取数据进行分析得到不同污染因子的污染时序、空间分布规律、不同监测断面的污染时序规律和不同河流的污染时序规律；
6、集中污水处理厂水污染源实时监控子模块实现对集中污水处理厂的工况运行情况、进出水水质达标情况的实时监控和变化趋势分析和在污水处理厂运行出现异常时及时采取干预措施，重点企业水污染源实时监控子模块通过实时监测数据，得到重点企业水污染源达标情况、变化趋势，污染源水质综合评价子模块通过以上子模块分析结果得到集中污水处理厂的污染因子污染时序规律和重点企业水污染源不同污染因子的污染时序、空间分布规律；
7、水质及流向展示子模块通过实时视频展示区域水环境水系及流向、各监测断面位置及实时水质，评估及调度子模块综合评估区域河流达标情况及相关联的污染源达标情况和调度区域河流达标情况与线上、线下巡查的配合一致；
8、巡查人员管理子模块通过管理人员制定巡查任务和巡查路线，在进行巡查的过程中，管理人员可以查看巡查进度及巡查人员定位，巡查人员通过移动端以视频、音频和照片的方式对巡河轨迹进行自动记录，对巡河过程中的异常情况进行上报管理，并记录事件发生的经纬度、地点、事件描述、事件类型信息；
9、区域水环境综合评估展示模块根据水环境质量结合水环境污染源在线监测数据，线上视频巡查结合线下现场巡查数据来依据决策树算法得出所处区域水环境的综合评估。
Claims (9)
1.一种区域水环境管理平台，其特征在于，包括：
用于通过实时监测水环境污染来对水环境进行分析和评价的水环境质量管理模块，
用于通过对集中污水处理厂、重点企业水污染源工作状况进行检测管理来评价污染源水质的水环境污染源管理模块，
用于通过视频实时对水环境进行实时监测的水环境视频在线巡查管理模块，
用于获取各河流各断面的水环境污染状况、集中污水处理厂和重点企业工况并将数据传送给相应模块进行检测分析的水环境数据采集模块，所述水环境数据采集模块包括：用于采集区域内的各河流、各断面的水环境在线监测数据，并发送到所述水环境质量管理模块的水环境污染数据传输子模块，用于采集区域内的集中污水处理厂工况监控数据和进出水在线监测数据并发送到所述水环境污染源管理模块的集中污水处理厂工况数据传输子模块，用于采集区域内的重点企业废水污染源的在线监测数据并发送到水环境污染源管理模块的重点企业废水污染源数据传输子模块，用于采集视频监控数据并发送到所述水环境视频在线巡查管理模块的视频监控数据传输子模块，
用于制定并记录水环境巡查任务的水环境现场巡查管理模块，所述水环境现场巡查管理模块包括：用于实现管理人员制定巡查任务、巡查路线，查看巡查进度及巡查人员定位，查看事件上报与事件分类分级管理，查看巡查统计分析的巡查人员管理子模块，用于实现巡查人员移动端接收巡查任务、查看巡查路线，对巡河轨迹进行自动记录、对巡河过程中的异常情况进行上报管理，记录事件发生的经纬度、地点、事件描述、事件类型信息的巡查任务管理子模块，
用于根据水环境质量结合水环境污染源在线监测数据，线上视频巡查结合线下现场巡查数据来依据决策树算法管理逻辑的区域水环境综合评估展示模块。
2.如权利要求1所述的一种区域水环境管理平台，其特征在于，所述水环境质量管理模块包括：根据实时监测数据得到水环境质量达标情况和变化趋势的水环境质量实时监测子模块，用于得到不同污染因子的污染时序、空间分布规律、不同监测断面的污染时序规律和不同河流的污染时序规律的水环境质量综合评价子模块。
3.如权利要求1所述的一种区域水环境管理平台，其特征在于，所述水环境污染源管理模块包括：用于实现对集中污水处理厂的工况运行情况、进出水水质达标情况的实时监控和变化趋势分析和在污水处理厂运行出现异常时及时采取干预措施的集中污水处理厂水污染源实时监控子模块，用于通过实时监测数据，得到重点企业水污染源达标情况、变化趋势的重点企业水污染源实时监控子模块，用于得到集中污水处理厂的污染因子污染时序规律和重点企业水污染源不同污染因子的污染时序、空间分布规律的污染源水质综合评价子模块。
4.如权利要求1所述的一种区域水环境管理平台，其特征在于，所述水环境视频在线巡查管理模块包括：用于通过实时视频展示区域水环境水系及流向、各监测断面位置及实时水质的水质及流向展示子模块，用于综合评估区域河流达标情况及相关联的污染源达标情况和调度区域河流达标情况与线上、线下巡查的配合一致的评估及调度子模块。
5.如权利要求5所述的一种区域水环境管理平台，其特征在于，所述水环境污染数据传输子模块通过数采仪采集智能监测设备传感器在线监测数据，应用HJ/T212通讯协议通过网络传输至水环境质量管理模块。
6.如权利要求1所述的一种区域水环境管理平台，其特征在于，所述集中污水处理厂工况数据传输子模块应用物联网采集集中污水处理厂工况监测数据，应用通讯网络传输至所述水环境污染源管理模块，所述重点企业废水污染源数据传输子模块应用物联网采集重点企业污染源达标情况和变化趋势，应用通讯网络传输至所述水环境污染源管理模块。
7.如权利要求1所述的一种区域水环境管理平台，其特征在于，所述视频监控数据传输子模块数据采集模块采集视频监控数据，应用RTMP、RTSP、HLS传输协议并通过通讯网络传输至所述水环境视频在线巡查管理模块。
8.如权利要求1所述的一种区域水环境管理平台，其特征在于，所述巡查任务管理子模块支持巡查人员在移动端通过视频、音频和照片的方式完成记录添加和信息上报。
9.如权利要求1所述的一种区域水环境管理平台，其特征在于，区域水环境管理平台还包括：基于Flume、Kafka、Spark搭建的大数据处理模块，所述大数据处理模块用于对采集的数据进行通过MapReduce等方式完成数据清洗、整理、归类、存储。
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