CN112685522A - 一种河涌健康管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种河涌健康管理方法和系统，其中一种河涌健康管理方法包括：步骤1：收集核查河涌中各个排污口的位置以及排污口对应的管理企业；步骤2：在河涌中设置多个检测器，检测器用于检测河涌中污染度，并收集检测器的位置；步骤3：绘制虚拟电子地图；将排污口的位置以及检测器的位置标志在虚拟电子地图中；步骤4：根据溯源模型以及检测器，解析河涌污染源所对应的排污口，并标志出来，通知管理人员对河道污染源进行处理，通过检测器传输的数据实现对河涌的监控，避免了当出现河涌污染时，河涌的管理人员需要慢慢找出污染源的情况。减少了河涌的管理人员的排查时间以及减少了污染溯源的难度，使得河涌管理变得简单、快捷方便。
Description
技术领域
本发明涉及河涌管理技术领域，特别是一种河涌健康管理方法及系统。
背景技术
水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程；监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海和地下水)及各种各样的工业排水等；主要监测项目可分为两大类：一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浊度、PH值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生化需氧量等；另一类是一些有毒物质，如氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。
传统的检测水质的方法是采用人工监测方式，先对水质进行取样，然后在送至检测机构进行检测，无法实现及时对水质的检测和判断，而且检测方法单一，容易受恶劣天气的影响，耗费大量的人力物力，成本过高，实验室分析得到的水质信息与水样处的实时水质信息可能会存在一定误差，造成水质信息监测不准确，不具有实时性；后来随着信息技术的发展，出现了很多自动监测方法，但部分方案依然采用人工对某河涌区域的多个点进行监控，缺少系统化和自动化的采集河涌水质的实施手段，而且传统技术中对河涌水域的监控方法设计不合理，难以有效地、实时地获取不同河涌区域的相应水质信息，如果出现污染也难从有限的时间确定污染源的位置，从而不能及时对河涌水域污染的区域进行治理。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种河涌健康管理方法及系统。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种河涌健康管理方法包括：
步骤1：收集核查河涌中各个排污口的位置以及排污口对应的管理企业；
步骤2：在河涌中设置多个检测器，所述检测器用于检测河涌中污染度，并收集检测器的位置；
步骤3：绘制虚拟电子地图；将所述排污口的位置以及检测器的位置标志在虚拟电子地图中；
步骤4：根据溯源模型以及检测器的数据，解析河涌污染源所对应的排污口，并在虚拟电子地图中标志出来，通知管理人员对河道污染源进行处理。
优选的，步骤1中收集核查河涌中各个排污口的位置，包括采用GPS法测量排污口获取的地理位置，准确测量出排污口的地理位置；
步骤1中排污口对应的管理企业，包括连接环境保护机构的数据库，调取对应排污口连接的企业。
优选的，步骤2中在河涌中设置多个检测器，包括检测器设置于各个河涌的入口、出口以及河涌的中部，采用流速仪法、浮标法、溢流堰法、容量法中的任一种进行监测河涌的污染程度；
步骤2中收集检测器的位置，包括采用GPS法测量检测器获取的地理位置，准确测量出排污口的地理位置。
优选的，步骤3中绘制虚拟电子地图，包括：
全面收集地图资料基础，收集整理地形图，使用高分辨率卫星影像获取河涌的分支细节，对地形图进行细化；将地形图的数据上传至云并绘制成带有经纬度信息的虚拟电子地图；
步骤3中将所述排污口的位置以及检测器的位置标志在虚拟电子地图中，包括获取步骤1与步骤2中的排污口的经纬度信息和检测器的经纬度信息，并根据两者的经纬度信息标注在虚拟电子地图上。
优选的，步骤4的具体步骤如下：获取检测器所在河涌地点的污染物浓度；
通过污染物浓度计算多个检测器所在河涌地点之间的浓度变化率；
根据多组浓度变化率的对比确定污染源。
一种河涌健康管理系统包括：收集模块，检测模块、地图绘制模块以及溯源模块；
所述收集模块用于收集核查河涌中各个排污口的位置以及排污口对应的管理企业，并上传至云端；
所述检测模块设置于河涌中，用于检测河涌中的污染；
所述地图绘制模块根据所述收集模块中的排污口的位置信息以及所述检测模块的位置信息绘制虚拟电子地图；
溯源模块根据检测模块的检测数据找出污染源头，并将产生污染源头的排污口在所述地图绘制模块中表示出来。
优选的，所述收集模块包括第一地理信息模块与企业信息模块；
所述第一地理信息模块用于记录排污口的经纬度信息，所述企业信息模块用于记录排污口所对应的企业信息。
优选的，所述检测模块包括检测器以及第二地理信息模块，所述检测器用于检测河涌中流量、流速、水位、化学需氧量CODCr、氨氮NH3-N、总磷、总氮和浊度，并将检测的数据上传至溯源模块；
所述第二地理信息模块用于记录检测器的经纬度信息。
优选的，所述地图绘制模块包括整理模块以及细化模块；
所述整理模块用于将第一地理信息模块与第二地理信息模块的经纬度标志至对应区域的地形图中，所述细化模块使用高分辨率卫星影像获取河涌的分支细节，对地形图进行细化。
优选的，溯源模块包括污染浓度计算模块、浓度变化率计算模块以及确定模块，
所述污染浓度计算模块调用检测器的数据代入溯源模型中计算检测器所在河涌地点的污染物浓度；
所述浓度变化率计算模块用于调用所述污染浓度计算模块的数据代入溯源模型中计算检测器所在河涌地点之间的浓度变化率；
所述确定模块根据浓度变化率计算模块的数据确定污染源所对应的排污口。
本发明的有益效果：通过检测器传输的数据实现对河涌的监控，避免了当出现河涌污染时，河涌的管理人员需要慢慢找出污染源的情况。减少了河涌的管理人员的排查时间以及减少了污染溯源的难度，使得河涌管理变得简单、快捷方便。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的总体流程示意图；
图2是本发明步骤4的流程示意图；
图3是本发明系统流程结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1～3所示，
一种河涌健康管理方法包括：
步骤1：收集核查河涌中各个排污口的位置以及排污口对应的管理企业；
步骤2：在河涌中设置多个检测器，所述检测器用于检测河涌中污染度，并收集检测器的位置；
步骤3：绘制虚拟电子地图；将所述排污口的位置以及检测器的位置标志在虚拟电子地图中；
步骤4：根据溯源模型以及检测器的数据，解析河涌污染源所对应的排污口，并在虚拟电子地图中标志出来，通知管理人员对河道污染源进行处理。
本发明用于找出河道污染中的污染源。在预备阶段中需要先将排放污染源的各个排污口找出，在河道中设置检测器对河涌的污染情况做一个的检测。一般的会在在河涌的入口和出口设置检测器，在河涌的中设置多个检测器，因为河涌的入口和出口检测器在检测到污染时，能够根据流向找到对应上一条河涌或者下一河涌，增加方便后续对污染源的溯源。在预备阶段准备好后，绘制虚拟电子地图，根据上述排污口的经纬度信息以及检测器的经纬度信息，将排污口已近检测器以不同图形在虚拟电子地图中标识出来，方便管理人员直接对整个一区域的河涌进监控。根据溯源模型可以找对污染源所对应的排污口，并且在虚拟电子地图上会以一个特殊的颜色标志出来，方便管理人员了解那一个排污口出现了严重排污的情况，并根据排污口对应的企业逐一排查排污企业，对其进行严惩。避免了当出现河涌污染时，河涌的管理人员需要慢慢找出污染源的情况。减少了河涌的管理人员的排查时间以及减少了污染溯源的难度，使得河涌管理变得简单、快捷方便。
优选的，步骤1中收集核查河涌中各个排污口的位置，包括采用GPS法测量排污口获取的地理位置，准确测量出排污口的地理位置；
步骤1中排污口对应的管理企业，包括连接环境保护机构的数据库，调取对应排污口连接的企业。
收集排污口的位置可以通过人工走访记录的方式收集排污口的位置信息，在找到排污口后，走访调查人员可以采用手机进行GPS定位，找到该排污口的真是的经纬度，并记录该经纬度信息，以做后续使用。收集排污口的位置也可以调用环境部门的数据库，直接获取排污口的经纬度。在收集完经纬度信息后，需要进一步对排污口进行核查，查看排污口是否有在使用，若排污口没有在使用则去除其经纬度的信息，避免后续模型计算出现错误。
在某些排污口可能存在多个企业共同使用的情况，为了在后续计算到污染溯源的排污口找到对应的企业，需要连接政府的环境保护部门的数据库调用其有排污许证的企业，并将该企业与排污口进行绑定存在在云端。方面后期查询使用。
优选的，步骤2中在河涌中设置多个检测器，包括检测器设置于各个河涌的入口、出口以及河涌的中部，采用流速仪法、浮标法、溢流堰法、容量法中的任一种进行监测河涌的污染程度；
步骤2中收集检测器的位置，包括采用GPS法测量检测器获取的地理位置，准确测量出排污口的地理位置。
检测器主要设置在河涌的入口和出口处，方便溯源污染源，但是为了防止在河涌中部也有排污口，需要在河涌的中部设置多组检测器。本发明的检测器用于检测河涌中流量、流速、水位、化学需氧量CODCr、氨氮NH3-N、总磷、总氮和浊度。所述检测器的采集时间按枯水期、丰水期、平水期进行；枯水期对每个河涌检测点连续监测2天，每天间隔采样3次，取样时间分别为8：00、17：00和24：00点，每个河涌的第一次取样时间为17：00，六次取样样品分别检测；选择监测前三天无降水日作为监测采样时间；丰水期对降雨后情况进行监测，在普遍降雨3天之后采样，时间分别为：8：00、17：00和24：00，对每个河涌检测点连续监测2天；
平水期对每个河涌检测点连续监测2天，间隔采样3次，取样时间分别为8：00、17：00和24：00；选择监测前三天无降水日作为监测采样时间。
在安装设置完检测器后，安装人员打开手机进行GPS定位，获取检测器的真实经纬度信息，并将该经纬度信息上传至云端。
优选的，步骤3中绘制虚拟电子地图，包括：
全面收集地图资料基础，收集整理地形图，使用高分辨率卫星影像获取河涌的分支细节，对地形图进行细化；将地形图的数据上传至云并绘制成带有经纬度信息的虚拟电子地图；
步骤3中将所述排污口的位置以及检测器的位置标志在虚拟电子地图中，包括获取步骤1与步骤2中的排污口的经纬度信息和检测器的经纬度信息，并根据两者的经纬度信息标注在虚拟电子地图上。
本发明会预先通过政府所提供的官方地形图作为虚拟电子地图的模板，以确保虚拟电子地图的真实有效性，然后采用高分辨率卫星影像获取河涌的细节对地形图进行细化，使其更加真实，在绘制虚拟电子地图时，可以减少河涌以外的建筑信息，方便虚拟电子地图的绘制。当绘制完成后，虚拟电子地图是会带有真实的经纬度信息，并且每半年采用高分辨率卫星影像更新一次虚拟电子地图，确保河涌是否还真实存在。在绘制完成后，可以通过排污口的经纬度以及检测器的经纬度在所述虚拟电子地图上进行标注，在标注时要使用不同形状的图形将其区别开，方便工作人员观察。而检测器的检测数据可以上传至云端，通过调用云端数据将检测数据与虚拟电子地图上的检测器进行关联处理，使得虚拟电子地图也能显示检测器的检测数据。
优选的，步骤4的具体步骤如下：获取检测器所在河涌地点的污染物浓度；
通过污染物浓度计算多个检测器所在河涌地点之间的浓度变化率；
根据多组浓度变化率的对比确定污染源。
由于河涌的真实环境比试验环境复杂得多，所以本发明采用二维模型对检测器所在河涌地点的污染物浓度进行计算，其计算公司如下：
其中：C(x,y,t)为污染物在(x,y)处泄漏时间为t时的污染物浓度，M污染物排放源强，h为河流平均水深，k为污染物综合衰减系数，Dx,Dy为污染物扩散系数，u为水流平均流速。上述(x,y)中的x与y为检测器所在的经纬度坐标，泄漏时间t为检测器所检测的时间，M、h、k、u、Dx、Dy均为检测器所检测的数据。
在得到污染物浓度后将其代入浓度变化率公式中,其中浓度变化率为：
其中cn与cn-1为两个相邻的检测器的污染物浓度，cn-1与cn-2为两个相邻的检测器的污染物浓度，当结果越大时，代表浓度变化约到，cn往cn-1至cn-2这个方向的浓度越来越浓，通过多组检测器之间的计算可以算的其浓度的扩散方向，最终确定污染源的区域。再确定污染源的区域中的排污口，找出对应的排污企业。本发明的模型对数据类型的要求非常低，只要在数据集上能定义出符合正定性、对称性、三角不等性等三个特性的距离函数，即可成为度量空间。度量空间的本质就是把数据集里的每个对象都看成一个点，然后只用这些点与点之间的距离来进行数据分析挖掘。
一种河涌健康管理系统包括：收集模块，检测模块、地图绘制模块以及溯源模块；
所述收集模块用于收集核查河涌中各个排污口的位置以及排污口对应的管理企业，并上传至云端；
所述检测模块设置于河涌中，用于检测河涌中的污染；
所述地图绘制模块根据所述收集模块中的排污口的位置信息以及所述检测模块的位置信息绘制虚拟电子地图；
溯源模块根据检测模块的检测数据找出污染源头，并将产生污染源头的排污口在所述地图绘制模块中表示出来。
优选的，所述收集模块包括第一地理信息模块与企业信息模块；
所述第一地理信息模块用于记录排污口的经纬度信息，所述企业信息模块用于记录排污口所对应的企业信息。
优选的，所述检测模块包括检测器以及第二地理信息模块，所述检测器用于检测河涌中流量、流速、水位、化学需氧量CODCr、氨氮NH3-N、总磷、总氮和浊度，并将检测的数据上传至溯源模块；
所述第二地理信息模块用于记录检测器的经纬度信息。
优选的，所述地图绘制模块包括整理模块以及细化模块；
所述整理模块用于将第一地理信息模块与第二地理信息模块的经纬度标志至对应区域的地形图中，所述细化模块使用高分辨率卫星影像获取河涌的分支细节，对地形图进行细化。
优选的，溯源模块包括污染浓度计算模块、浓度变化率计算模块以及确定模块，
所述污染浓度计算模块调用检测器的数据代入溯源模型中计算检测器所在河涌地点的污染物浓度；
所述浓度变化率计算模块用于调用所述污染浓度计算模块的数据代入溯源模型中计算检测器所在河涌地点之间的浓度变化率；
所述确定模块根据浓度变化率计算模块的数据确定污染源所对应的排污口。
所述检测器主要设置在河涌的各个区域中，在检测器中可以为纳氏试剂、无汞试管试剂、水标尺，流速传感器的一种或多种的组合，检测器在检测河涌中污染物、流速、水深等数据后传送至污染浓度计算模块中，计算检测器所在的河涌地点的污染物浓度，计算得出的多个检测器所对应的污染物浓度后，将其数据代入所述浓度变化率计算模块中，通过至少三组污染物浓度的数据计算得出污染物浓度的变化率。根据多组污染物浓度的变化率对比可以得出污染物的流向，并通过该确定模块最终锁定污染源所对应的排污口。此时所述地图绘制模块可以获取污染源的第一地理信息模块的经纬度，将污染源在地图绘制模块中标志出来，方便工作人员进管理处罚。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种河涌健康管理方法，其特征在于，包括：
步骤1：收集核查河涌中各个排污口的位置以及排污口对应的管理企业；
步骤2：在河涌中设置多个检测器，所述检测器用于检测河涌中污染度，并收集检测器的位置；
步骤3：绘制虚拟电子地图；将所述排污口的位置以及检测器的位置标志在虚拟电子地图中；
步骤4：根据溯源模型以及检测器的数据，解析河涌污染源所对应的排污口，并在虚拟电子地图中标志出来，通知管理人员对河道污染源进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种河涌健康管理方法，其特征在于，步骤1中收集核查河涌中各个排污口的位置，包括采用GPS法测量排污口获取的地理位置，准确测量出排污口的地理位置；
步骤1中排污口对应的管理企业，包括连接环境保护机构的数据库，调取对应排污口连接的企业。
3.根据权利要求3所述的一种河涌健康管理方法，其特征在于，步骤2中在河涌中设置多个检测器，包括检测器设置于各个河涌的入口、出口以及河涌的中部，采用流速仪法、浮标法、溢流堰法、容量法中的任一种进行监测河涌的污染程度；
步骤2中收集检测器的位置，包括采用GPS法测量检测器获取的地理位置，准确测量出排污口的地理位置。
4.根据权利要求3所述的一种河涌健康管理方法，其特征在于，步骤3中绘制虚拟电子地图，包括：
全面收集地图资料基础，收集整理地形图，使用高分辨率卫星影像获取河涌的分支细节，对地形图进行细化；将地形图的数据上传至云并绘制成带有经纬度信息的虚拟电子地图；
步骤3中将所述排污口的位置以及检测器的位置标志在虚拟电子地图中，包括获取步骤1与步骤2中的排污口的经纬度信息和检测器的经纬度信息，并根据两者的经纬度信息标注在虚拟电子地图上。
5.根据权利要求1所述的一种河涌健康管理方法，其特征在于，步骤4的具体步骤如下：获取检测器所在河涌地点的污染物浓度；
通过污染物浓度计算多个检测器所在河涌地点之间的浓度变化率；
根据多组浓度变化率的对比确定污染源。
6.一种河涌健康管理系统，其特征在于：包括：收集模块，检测模块、地图绘制模块以及溯源模块；
所述收集模块用于收集核查河涌中各个排污口的位置以及排污口对应的管理企业，并上传至云端；
所述检测模块设置于河涌中，用于检测河涌中的污染；
所述地图绘制模块根据所述收集模块中的排污口的位置信息以及所述检测模块的位置信息绘制虚拟电子地图；
溯源模块根据检测模块的检测数据找出污染源头，并将产生污染源头的排污口在所述地图绘制模块中表示出来。
7.根据权利要求6所述的一种河涌健康管理系统，其特征在于：所述收集模块包括第一地理信息模块与企业信息模块；
所述第一地理信息模块用于记录排污口的经纬度信息，所述企业信息模块用于记录排污口所对应的企业信息。
8.根据权利要求7所述的一种河涌健康管理系统，其特征在于：所述检测模块包括检测器以及第二地理信息模块，所述检测器用于检测河涌中流量、流速、水位、化学需氧量CODCr、氨氮NH3-N、总磷、总氮和浊度，并将检测的数据上传至溯源模块；
所述第二地理信息模块用于记录检测器的经纬度信息。
9.根据权利要求8所述的一种河涌健康管理系统，其特征在于：所述地图绘制模块包括整理模块以及细化模块；
所述整理模块用于将第一地理信息模块与第二地理信息模块的经纬度标志至对应区域的地形图中，所述细化模块使用高分辨率卫星影像获取河涌的分支细节，对地形图进行细化。
10.根据权利要求9所述的一种河涌健康管理系统，其特征在于：溯源模块包括污染浓度计算模块、浓度变化率计算模块以及确定模块，
所述污染浓度计算模块调用检测器的数据代入溯源模型中计算检测器所在河涌地点的污染物浓度；
所述浓度变化率计算模块用于调用所述污染浓度计算模块的数据代入溯源模型中计算检测器所在河涌地点之间的浓度变化率；
所述确定模块根据浓度变化率计算模块的数据确定污染源所对应的排污口。
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