CN114062038A - 一种污染溯源管控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污染溯源管控方法，其先在排污系统的各个监测点都设置带水质监测功能的采样瓶，然后在采样瓶内预设好水质异常报警的触发条件，一旦达到触发条件，采样瓶实时将检测到的水质数据传输至远程管理平台，远程管理平台即可根据每个监测点的水质异常情况进行排查并确定污染源头区域，如果排查出最上游的水质异常监测点为企业排污口，则意味着该企业即为违规排污企业。采用的是带水质监测功能的采样瓶进行在线监控，采样瓶监测装置的成本较低，并且可以对排污管、渠的各节点进行在线监控，当出现非法排污时，可快速溯源污染源头企业，解决了人工监管存在的实时性、连续性、全面性问题，为环境主管部门提供了一种高效的监管技术手段。
Description
技术领域
本发明涉及污染物溯源技术领域，特别地，涉及一种污染溯源管控方法。
背景技术
目前，水污染源在线监控并非覆盖到所有排污企业，很大一部分企业都是采用自行监测方式，对于自行监测的企业，环境主管部门通常采用不定期现场检查的方式来进行监督，这种监管方式由于缺乏实时性和连续性，部分不自律的企业仍然会利用监管的漏洞进行非法排污，但受限于建设资金的问题，当前阶段在线监控还无法实现对排污企业的全覆盖，当出现非法排污造成的污染事件时，由于缺少实时、全面的监管手段，导致污染的溯源、调查取证工作难度大、效率低，给环境主管部门的监管工作造成很大困扰。
发明内容
本发明提供了一种污染溯源管控方法，以解决目前的水污染源在线监控缺少实时、全面的监管手段导致污染溯源工作效率低、难度大的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种污染溯源管控方法，包括以下步骤：
步骤S1：在各监测点设置带水质监测功能的采样瓶；
步骤S2：在采样瓶内预设水质异常预警的触发条件；
步骤S3：根据各个监测点的水质异常情况确定污染源头区域；
若最上游的水质异常监测点为企业排污口，即可确定该企业为违规排污企业。
进一步地，若污染源头区域存在多条支线管、渠，则所述污染溯源管控方法还包括以下步骤：
步骤S4：排查污染源头区域内的可疑污染物，获得可疑企业名单。
进一步地，所述步骤S4包括以下步骤：
步骤S41：取得污染源头区域内所有排污企业的名单；
步骤S42：根据排污企业名单获得污染源头区域所涉及的特征污染物；
步骤S43：根据最上游水质异常监测点的水质变化情况或规律查找出相应的成因污染物；
步骤S44：将成因污染物与特征污染物进行比对得到可疑污染物；
步骤S45：根据可疑污染物获取污染源头区域内排放该可疑污染物的企业名单。
进一步地，所述步骤S2中还在采样瓶内预设有自动采样的触发条件。
进一步地，还包括以下步骤：
步骤S5：取水质异常监测点的采样瓶进行检测，进一步缩小可疑企业范围或确定违规排污企业。
进一步地，所述步骤S2中水质异常预警的触发条件为：当带水质监测功能的采样瓶监测到相关水质参数指标的数值变化率大于第一阈值时，采样瓶将水质数据发送至远程管理平台。
进一步地，所述步骤S2中自动采样的触发条件为：
当带水质监测功能的采样瓶监测到相关水质参数指标的数值大于第二阈值时，采样瓶进行自动采样并将采样信息传输至远程管理平台；或者，当采样瓶检测到监测点的水位超过预设水位阈值时，采样瓶进行自动采样并将采样信息传输至远程管理平台；或者，当远程管理平台下达采样指示时，采样瓶根据接收的采样指令进行自动采样并将采样信息传输至远程管理平台。
进一步地，所述步骤S3具体为：
将同种水质指标出现相同趋势变化且存在连续不间断下上游关系的异常监测点识别出来，位于最上游的水质异常监测点所辖集水区域即为污染源头区域，若最上游的水质异常监测点为企业排污口，则该企业即为违规排污企业。
进一步地，所述带水质监测功能的采样瓶包括控制模块、多个环境感知传感器、无线通讯模块，所述多个环境感知传感器用于检测周围水环境的相关参数指标数据，所述控制模块内存储有第一阈值，所述控制模块用于在环境感知传感器检测到相关水质参数指标数据的数值变化率大于第一阈值时控制无线通讯模块将水质数据发送至远程管理平台。
进一步地，所述环境感知传感器包括水压传感器、温度传感器、电导率传感器、流量传感器、pH传感器、ORP传感器、溶解氧传感器、悬浮物传感器中的至少一种。
本发明具有以下效果：
本发明的污染溯源管控方法，先在排污系统的各个监测点都设置带水质监测功能的采样瓶，然后在采样瓶内预设好水质异常报警的触发条件，一旦达到触发条件，采样瓶实时将检测到的水质数据传输至远程管理平台，远程管理平台即可根据每个监测点的水质异常情况进行排查并确定污染源头区域，如果排查出最上游的水质异常监测点为企业排污口，则意味着该企业即为违规排污企业。采用的是带水质监测功能的采样瓶进行在线监控，采样瓶监测装置的成本较低，并且可以对排污管、渠的各节点进行在线监控，当出现非法排污时，可快速溯源污染源头企业，解决了人工监管存在的实时性、连续性、全面性问题，为环境主管部门提供了一种高效的监管技术手段。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的污染溯源管控方法的流程示意图。
图2是本发明优选实施例的图1中的步骤S4的子流程示意图。
图3是本发明优选实施例采用的带水质监测功能的采样瓶的结构示意图。
图4是带水质监测功能的采样瓶设置有出气管路的结构示意图。
图5是带水质监测功能的采样瓶在出气管路上设置出气阀的结构示意图。
图6是带水质监测功能的采样瓶进行水样采集过程的示意图。
图7是带水质监测功能的采样瓶的模块结构示意图。
图8是带水质监测功能的采样瓶具有自动排空功能时的结构示意图。
附图标记说明
11、控制模块；12、环境感知传感器；13、计时器；14、定位模块；15、陀螺仪传感器；16、无线通讯模块；17、电源模块；101、瓶盖；102、瓶体；103、进水管路；104、进水阀；105、防伪检测装置；106、出气管路；107、出气阀；108、空气管；109、泵；110、截止阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本发明的优选实施例提供一种污染溯源管控方法，其包括以下步骤：
步骤S1：在各监测点设置带水质监测功能的采样瓶；
步骤S2：在采样瓶内预设水质异常预警的触发条件；
步骤S3：根据各个监测点的水质异常情况确定污染源头区域；
若最上游的水质异常监测点为企业排污口，即可确定该企业为违规排污企业。
可以理解，本实施例的污染溯源管控方法，先在排污系统的各个监测点都设置带水质监测功能的采样瓶，然后在采样瓶内预设好水质异常报警的触发条件，一旦达到触发条件，采样瓶实时将检测到的水质数据传输至远程管理平台，远程管理平台即可根据每个监测点的水质异常情况进行排查并确定污染源头区域，如果排查出最上游的水质异常监测点为企业排污口，则意味着该企业即为违规排污企业。本发明的污染溯源管控方法，采用的是带水质监测功能的采样瓶进行在线监控，采样瓶监测装置的成本较低，并且可以对排污管、渠的各节点进行在线监控，当出现非法排污时，可快速溯源污染源头企业，解决了人工监管存在的实时性、连续性、全面性问题，为环境主管部门提供了一种高效的监管技术手段。
可以理解，在所述步骤S1中，设置在监测点的采样瓶保持瓶口向下，瓶身朝监测点上游方向适当倾斜，采样瓶的进样口则朝向水流下游方向，通过采用该种设置方式，可以有效降低水体中漂浮杂质堵塞采样瓶进样口的几率。另外，所述带水质监测功能的采样瓶可以对水中的pH、ORP、电导率、悬浮物、水温、溶解氧浓度等中的至少一种水质参数进行检测。监测点包括污水管、渠汇流口、企业排污口中的至少一种。
在所述步骤S2中，所述步骤S2中水质异常预警的触发条件为：
当带水质监测功能的采样瓶监测到相关水质参数指标的数值变化率大于第一阈值时，采样瓶将水质数据发送至远程管理平台。
采样瓶可以实时对相关水质参数指标进行在线监测，一旦监测的有水质参数指标的数值变化率超过第一阈值，采样瓶实时将检测到的超标水质数据传输至远程管理平台，实现了实时、连续的水质监管。
可以理解，所述步骤S3具体为：
将同种水质指标出现相同趋势变化且存在连续不间断下上游关系的异常监测点识别出来，位于最上游的水质异常监测点所辖集水区域即为污染源头区域，若最上游的水质异常监测点为企业排污口，则该企业即为违规排污企业。
远程管理平台接收到多个水质异常监测点的采样瓶传输过来的水质数据后，将同种水质指标出现相同趋势变化且存在连续不间断上下游关系的异常监测点识别出来，即可自动识别出污染扩散路径，位于最上游的水质异常监测点所辖集水区域即为污染源头区域，如果最上游水质异常监测点为企业排污口，则该企业即为违规排污企业，从而可以快速、准确地进行污染溯源，找到相关责任企业。
若污染源头区域存在多条支线管、渠，即最上游的水质异常监测点不是企业排污口，则实际上可能会存在多个污染源头区域，即可能有多个疑似企业违规排污。因此，当污染源头无法定位到具体企业时，需进一步比对污染源头区域内所有企业的特征污染物，所述污染溯源管控方法还包括以下步骤：
步骤S4：排查污染源头区域内的可疑污染物，获得可疑企业名单。
通过进行污染源头区域内的可疑污染物排查，可以进一步缩小嫌疑企业范围或者确定违规排污企业，当污染源头区域存在多条支线管、渠时，可以提高污染溯源的准确性。
具体地，如图2所示，所述步骤S4包括以下步骤：
步骤S41：取得污染源头区域内所有排污企业的名单；
步骤S42：根据排污企业名单获得污染源头区域所涉及的特征污染物；
步骤S43：根据最上游水质异常监测点的水质变化情况或规律查找出相应的成因污染物；
步骤S44：将成因污染物与特征污染物进行比对得到可疑污染物；
步骤S45：根据可疑污染物获取污染源头区域内排放该可疑污染物的企业名单。
在所述步骤S4中，工作人员可以先根据污染源头区域的位置获得污染源头区域内所有相关排污企业的名单，即这些企业都具有违规排污的嫌疑。由于排污企业都需要在监管部门处备案其排放的特征污染物数据，因此可以根据排污企业的名单获得污染源头区域所涉及的特征污染物。再根据最上游水质异常监测点的水质变化情况或规律查找出相应的成因污染物，并将成因污染物与特征污染物进行交集运算比对得到可疑污染物，最后根据可疑污染物获取污染源头区域内排放该可疑污染物的企业名单，即这些企业都会排放该可疑污染物，故而都具有违规排污的嫌疑，若只有一家企业排放该可疑污染物，则判定该企业即为违规排污企业，存在两家或两家以上的企业排放该可疑污染物，则还需要进行进一步的判断。
作为优选的，所述远程管理平台内设置有GIS数据库、特征污染物数据库和污染成因排查数据库，其中，所述GIS数据库用于存储监测点位置与排污企业上下游关系的相关数据，特征污染物数据库用于存储每个企业备案的特征污染物数据，污染成因排查数据库用于存储引发水质发生特定变化所对应的成因污染物相关数据。远程管理平台获得最上游水质异常监测点的位置后，即可将其位置输入到GIS数据库中快速匹配得到污染源头区域内的排污企业名单，再将排污企业名单输入到特征污染物数据库中即可匹配得到污染源头区域内所涉及的特征污染物清单，同时，远程管理平台获得最上游水质异常监测点的水质变化情况或规律后将其输入到污染成因排查数据库中，快速地检索出最上游水质异常监测点的成因污染物清单，然后将特征污染物清单和成因污染物清单进行交集运算，从而得到污染源头区域可疑污染物清单，再将可疑污染物清单输入特征污染物数据库中，即可得到可疑污染企业名单，整个溯源排查过程自动化、智能化进行，无需人为干预，大幅度提升了污染溯源的准确性、可靠性，可以快速、准确地查找出违规排污企业。
另外，作为优选的，所述步骤S2中还在采样瓶内预设有自动采样的触发条件。当达到采样触发条件后，采样瓶会自动进行采样，以便于后续进一步进行水样检测来提高溯源的准确性。
其中，所述步骤S2中自动采样的触发条件具体为：
当带水质监测功能的采样瓶监测到相关水质参数指标的数值大于第二阈值时，采样瓶进行自动采样并将采样信息传输至远程管理平台，采样信息包括水样采集时间、水样采集位置、水样采集体积中的至少一种。
另外，作为一种选择，所述带监测功能的采样瓶设置有压力式水位计，可以实时监测水位，通过在采样瓶内预设水位阈值，当监测点的水位超过水位阈值时触发采样瓶自动采样，并将采样信息实时回传至远程管理平台。而当采样瓶设置在企业排污口时，排污口一般设置有标准堰槽，通过在采样瓶中预置标准堰槽的水位-流量换算曲线，还可实现对排污流量的自动监测。
另外，作为另一种选择，当远程管理平台下达采样指示时，采样瓶根据接收的采样指令进行自动采样并将采样信息传输至远程管理平台。例如，由远程管理平台下达即时采样指令给监测点的采样瓶，采样瓶即时触发采样，并将采样信息实时回传给远程管理平台，通过远程控制即时采样的方式可以对企业排污进行随机抽查取样，形成监管约束力，防止部分不自律的企业利用监管漏洞进行非法排污。又例如，当采样瓶应用于企业排污口时，可与排污口在线监测设备同步采样进行比对，远程管理平台先获取排污口在线监测设备的采样周期和采样时间点，当形成同步比对采样计划时，远程管理平台根据计划要求，预先将同步采样指令下达给排污口的采样瓶，采样瓶在计划时间点与在线监测设备同步启动采样，采样信息实时回传至远程管理平台，采样人员到排污口将水样取回实验室进行比对监测，通过同步比对采样的方式，可以对排污口在线监测设备的准确性进行不定期监督考核。
作为优选的，所述污染溯源管控方法还包括以下步骤：
步骤S5：取水质异常监测点的采样瓶进行检测，进一步缩小可疑企业范围或确定违规排污企业。
将达到采样触发条件的采样瓶取回实验室针对可疑污染物进行检测，从而进一步缩小可疑企业范围，甚至直接确定违规排污企业，进一步确保了溯源结果的准确性。
另外，作为优选的，所述带水质监测功能的采样瓶具有自动排空功能，在所述步骤S5中只取最上游水质异常监测点的采样瓶回实验室进行水样检测，其余水质异常监测点的采样瓶自动将水样排空并恢复到正常监测状态，从而可以有效减少溯源管控人员的工作量，提高污染溯源效率。
另外，设置在监测点的采样瓶，其内部的无线通讯模块平时处于休眠状态，只有在指定时间点才唤醒，用于定期将水质数据和采样信息远程传输至远程管理平台，并接收远程管理平台的远程指令，可以有效降低采样瓶的运行能耗，提升续航时间。另外，设置在监测点的采样瓶通过太阳能供电或水力发电。
以下针对本发明所采用的带水质监测功能的采样瓶的具体结构和功能进行相关描述：
如图3至图7所示，所述带水质监测功能的采样瓶上安装有控制模块11和多个环境感知传感器12，所述环境感知传感器12用于检测周围水环境的相关参数指标数据，所述控制模块11用于存储环境感知传感器12检测到的相关参数指标数据。其中，所述环境感知传感器12包括用于检测采样瓶所处位置水深的水压传感器、用于检测温度的温度传感器、用于检测电导率的电导率传感器、用于检测水环境流量的流量传感器、用于检测pH值的pH传感器、用于检测ORP的ORP传感器、用于检测溶解氧浓度的溶解氧传感器、用于检测悬浮物浓度的悬浮物传感器中的至少一种。
可以理解，所述带水质监测功能的采样瓶通过安装多个环境感知传感器12，可以监测一段时间内周围水环境的温度数据、流量数据、pH值数据、电导率数据、ORP数据、溶解氧浓度数据、悬浮物浓度数据等，从而对周围水环境的相关水质参数进行长时间现场监测，并通过控制模块11存储监测数据，当需要获取监测数据时，将采样瓶捞起即可读取控制模块11内存储的监测数据。并且，监测载体为瓶子，可以根据监测需求灵活设置，适用范围广、成本低。
可以理解，所述采样瓶上还安装有与控制模块11电性连接的无线通讯模块16，所述无线通讯模块16用于将环境感知传感器12检测到的相关参数指标数据无线传输至远程管理平台，此时，所述控制模块11也可以选择不存储相关参数指标数据，通过无线通讯模块16实时将水质数据远程传输至远程管理平台即可。例如，所述无线通讯模块16包括3G/4G/5G模块、NB-IOT模块、eMTC模块、LoRa模块或者Sigfox模块，从而可以将检测数据实时远程传输至远程管理平台。
具体地，所述采样瓶包括瓶盖101和瓶体102，所述瓶盖101与瓶体102一体化设计或者分体设计，所述瓶盖101上设置有进水管路103，所述进水管路103上设置有进水阀104，所述进水阀104与控制模块11电性连接，所述控制模块11还用于控制进水阀104的状态。所述控制模块11可以根据预设的控制逻辑控制进水阀104的状态，例如，当监测到水位变化、水样温度超标、排污口开始排水、排水量超过标准、水质参数发生变化、水质参数指标超过预设值等情况中的至少一种时，即满足采样触发条件时，所述控制模块11控制进水阀104打开，由于瓶体102内的压强小于大气压强，水样即可经进水管路103通入瓶体102内，从而实现基于水环境监管进行自动采样。其中，所述进水阀104可以是电磁阀或者电动阀，即所述控制模块11可以控制进水阀104打开或者关闭或者调节进水阀104的打开程度。
可以理解，所述采样瓶上还设置有与控制模块11电性连接的计时器13，所述控制模块11在控制进水阀104打开的同时控制计时器13记录下采样时间，或者在环境感知传感器12将检测数据传输至控制模块11时，所述控制模块11控制计时器13记录下检测时间，并通过无线通讯模块16将环境感知传感器12检测到的相关参数指标数据、采样时间和/或检测时间传输至远程管理平台。
其中，所述控制模块11和无线通讯模块16设置在瓶盖101内或者设置在瓶体102内的单独腔室中，所述环境感知传感器12则设置在瓶盖101和/或瓶体102的外壁面上。并且，所述环境感知传感器12位于靠近进水管路103的一侧，从而保证环境感知传感器12可以与水接触以对水环境进行监测，同时，由于环境感知传感器12设置在靠近进水管路103的一侧，从而增大了进水管路103所在一侧的重量，确保了进水管路103的进水口位于液面以下以便于进行采样。由于带水质监测功能的采样瓶是固定设置在监测点的，例如将采样瓶安装在一个固定架上，则需要将无线通讯模块16的天线拉长，保证无线通讯模块16的天线被牵引出水面外或水面附近能传输信号的区域，以确保可以与远程管理平台实时通讯。
另外，作为优选的，所述瓶盖101上与进水管路103相对的一侧还设置有出气管路106，所述控制模块11通过控制进水阀104的状态来控制取样状态。由于出气管路106设置在与进水管路103相对的一侧，故而，当采样瓶投入水环境中时，出气管路106始终保持与大气连通，进水管路103和出气管路106之间存在一定的压差，从而使水样自动从进水管路103采集至瓶体102内，所述控制模块11通过控制进水阀104的状态即可控制水样的采集状态。
作为进一步优选的，所述出气管路106上设置有出气阀107，所述出气阀107与控制模块11电性连接，所述控制模块11还用于控制出气阀107的状态，所述控制模块11通过控制进水阀104和出气阀107的状态来控制取样状态。例如，所述控制模块11可以通过控制进水阀104和出气阀107两者的状态来调节进水管路103和出气管路106之间的压差，从而控制取样状态。
另外，作为一种选择，所述采样瓶可以设计成具有平均密度不同的多个区域，进水管路103位于采样瓶的平均密度最大的区域，出气管路106位于平均密度最小的区域，将采样瓶投放至采样点后，进水管路103即位于液面以下，而出气管路106即位于液面以上，当控制模块11控制进水阀104打开时，进水管路103即可自动通入水样至瓶体102内。其中，可以通过采样瓶自身的制造材料和/或形状加工形成平均密度不同的多个区域；或者通过在采样瓶内和/或采样瓶外设置配重结构形成平均密度不同的多个区域，例如在采样瓶上增设配重块，进水管路103设于配重块附近，从而使进水管路103位于采样瓶的平均密度最大的区域；或者通过在采样瓶内和/或采样瓶外设置气浮结构形成平均密度不同的多个区域。所述无线通讯模块16即设置在平均密度最小的区域。随着水样逐渐进入瓶体102内，使采样瓶整体的密度分布发生变化，因此采样瓶的姿态也发生变化，当进水管路103变化至液面以上时，则自动停止采样。采样完成后，进水管路103和出气管路106均高于瓶体102内的液位高度。另外，当进水管路103与出气管路106之间压差为零时，也会自动停止采样，也能实现自动进样和自动停止采样，而无需人工进行采样操作，且结构简单，制造成本低。采样瓶采样完成后的整体平均密度仍小于周围水环境的密度，因此采样完的采样瓶仍漂浮于液面上。从而可以根据水样的采样量要求，对采样瓶的不同区域的平均密度进行设计，以使采样瓶的自动采样量符合要求。
根据水样的采样量的要求，对采样瓶的不同区域的平均密度进行设计，以使采样瓶的自动采样量符合要求。如：通过进水管路103附近区域的平均密度设计成不小于待测水样的密度，出气管路106附近的平均密度不大于待测水样的密度。又或者，进水管路103附近区域的平均密度小于待测水样的密度，但搭配与之连接的结构设计，可使得采样瓶投放至采样液面后，采样瓶的内腔与液面之间存在压差，进水管路103附近区域接触液面后，对待采集水样进行部分的排空，使得进水管路103部分或全部位于液面以下，且能确保水样在压差下能够顺畅进入采样瓶内部即可。例如，进水管路103区域的平均密度小于待测水样的密度，在该区域外接有提供压力的结构或部件，迫使投放至采样点后，进水管路103附近区域接触液面后，同样对待采集水样进行部分的排空，继而使得采样瓶的内腔也与液面之间存在压差。
因此，关于进水管路103和/或出气管路106附近区域的平均密度与待采集水样密度之间没有明确的大小界定，在具体的实施过程中，能够搭配灵活的结构皆能实现，例如，将进水管路103的平均密度小于待采集水样密度的区域，加工成楔形、锥形，采样瓶投放至采样点，维持平衡后，使得部分或全部进水管路103位于液面以下。
以上的描述是以仅列举了本发明较优选的几个实施例为例进行描述的，但是对于本领域技术人员而言，在以上揭示的基础上，可以基于进水管路103区域密度与待采集水样之间的关系，也可以设计出不同于此的其他类似结构。例如，通过在采样瓶外接辅助结构，给采样瓶提供动力，使得采样瓶处于平衡的位置时，确保部分或全部进水管路103位于液面以下即可，这根据具体情况可以适当的调整，关于具体固定的位置关系或者其它实现同等功能的结构形状，这对于本领域技术人员应当是易于构想到的，故在此不再一一赘述。
关于采样瓶的平均密度进行必要的说明：空腔状态下，整个采样瓶的平均密度为采样瓶的质量与采样瓶自身体积的比值；采样状态下，平均密度为采样瓶和采集至内部的水样的质量之和与采样瓶的自身体积的比值。优选地，采样瓶整体的平均密度不大于待采集水样的密度。由此，能确保整个采样瓶在采样过程及完成后，采样瓶能够漂浮在待采水样的表面。
此外，采样瓶可以为多个连通的容腔，和/或多个彼此独立的容腔。由此，通过控制阀来可实现一个采样终端可以采取多个采样点的采样；或者一个控制器实现同个采样点，和/或多个采样点的不同时段的采样。
可选地，采样瓶采样前的整体平均密度小于水样的密度。采样瓶置于采样点后，进水管路103位于采样瓶的平均密度最大的区域，进水管路103先下沉至液面以下，使水样从进水管路103采集至瓶体102内，瓶体102内的气体则从出气管路106排出至外界。可选地，出气管路106也下沉至液面以下，或者，出气管路106未下沉至液面以下。当采样瓶内的液位高度与采集点的液位高度齐平时则会自动停止采样。随着水样逐渐进入瓶体102内，使采样瓶整体的密度分布发生变化，因此采样瓶的姿态也发生变化，当进水管路103变化至液面以上时，则自动停止采样。采样瓶采样完成后的整体平均密度仍小于周围水环境的密度，因此采样完的采样瓶仍漂浮于液面上。采样瓶的自动采样量等于采样瓶的排液体积，根据水样的采样量要求，对采样瓶的不同区域的平均密度进行设计，以使采样瓶的自动采样量符合要求。
可选地，采样瓶采样前的整体平均密度等于水样的密度。采样瓶置于采样点后，进水管路103位于采样瓶的平均密度最大的区域，进水管路103先下沉至液面以下，使水样从进水管路103采集至瓶体102内，瓶体102内的气体则从出气管路106排出至外界，当瓶体102内充满水样后，则自动停止采样，采样瓶采集完后悬浮于液面以下。
可选地，采样瓶采样前的整体平均密度大于水样的密度，则采样瓶采集完后沉于液面以下。采样瓶的自动采样量等于采样瓶的总容积，根据水样的采样量要求，对采样瓶的整体平均密度以及采样瓶的总容积进行设计，以使采样瓶的自动采样量符合要求。
另外，作为另一种选择，可以在瓶体102内设置一个真空腔，真空腔内的压强小于大气压强，当控制模块11控制进水阀104打开时，利用真空腔与大气压强之间的压力差将水样自动定量压送至采样瓶的真空腔内。并且，还可以预先根据所需的进样量调节真空腔内的压强，将采样瓶投放至水中后，进水管路103位于水面以下，通过控制模块11将进水阀104打开，利用真空腔与大气压强之间的压力差将水样自动压送至采样瓶的真空腔内，直至真空腔内的水样达到所需的进样量时自动停止进样。
可以理解，在上述两种选择中，所述控制模块11只需控制进水阀104打开开始自动进样，而无需再另行控制停止进样，由采样瓶基于自身采样后的姿态自动停止进样。
可以理解，所述瓶盖101和瓶体102分体设计，所述瓶盖101和瓶体102之间设置有用于检测瓶盖101是否被拧动的防伪检测装置105，所述防伪检测装置105与控制模块11电性连接，所述控制模块11还用于在防伪检测装置105检测到瓶盖101被拧动时记录下拧动事件或者生成报警信息传输至远程管理平台，从而提醒工作人员此次水样可能被篡改，放弃采用此次水样进行检测，从而起到水样防伪功能。另外，当环境感知传感器12监测到水质异常、液位变化、温度变化等情况时，所述控制模块11可以记录下异常事件或者生成报警信息传输至远程管理平台，从而起到监测提醒作用。
其中，所述防伪检测装置105包括压电传感器、电磁传感器、接触开关和探针中的至少一种。当采用压电传感器时，所述压电传感器设置在瓶盖101和瓶体102之间，当拧动瓶盖101时，压电传感器可以检测到压力发生变化并反馈至控制模块11，控制模块11即可记录下拧动事件或者生成报警信息传输至远程管理平台，以提醒工作人员此次水样可能被篡改。而当采用电磁传感器时，所述电磁传感器设置在瓶盖101和瓶体102之间，当拧动瓶盖101时会引起磁场变化，电磁传感器则会生成反馈电信号传输至控制模块11，控制模块11即可记录下拧动事件或者生成报警信息传输至远程管理平台。当采用接触开关时，一个触点设置在瓶盖101上，另一个触点设置在瓶体102上，当瓶盖101拧紧时，两个触点刚好接触，电路导通，而当瓶盖101被拧动时，两个触点错开，电路断开，所述控制模块11即可监测到电路处于断开状态，即可判定瓶盖101被拧动，所述控制模块11即记录下拧动事件或者生成报警信息传输至远程管理平台。当采用探针时，其中一根探针设置在瓶盖101上，另一根探针设置在瓶体102上，当瓶盖101拧紧时，两个探针刚好接触，电路导通，而当瓶盖101被拧动时，两个探针错开，电路断开，所述控制模块11即可监测到电路处于断开状态，即可判定瓶盖101被拧动，所述控制模块11即记录下拧动事件或者生成报警信息传输至远程管理平台。另外，作为一种选择，所述采样瓶上还设置有防伪标签，每个采样瓶对应唯一的防伪标签，当将水样取回试验室后，通过扫描防伪标签获取标签信息，并与预存的标签信息进行比对以验证采样瓶的真实性，以防止在运输过程中对整个采样瓶进行调换，进一步提高了水样的防伪性能。其中，所述防伪标签可以是二维码、条形码、RFID中的至少一种。
作为另一种选择，所述瓶盖101上设置有延伸至瓶体102内并用于检测水样电导率的探针，所述探针与控制模块11电性连接，所述控制模块11还用于在探针检测到水样的电导率发生变化时记录为标记事件或者生成报警信息传输至远程管理平台，从而提高了水样的防伪性能。例如，当拧下瓶盖101后，探针的检测结果会置零，从而控制模块11可以判定瓶盖101被拧下，水样可能被篡改，所述控制模块11即记录为标记事件或者生成报警信息传输至远程管理平台，提醒检测人员瓶盖101被打开过。或者，当人工破坏瓶体102而不拧下瓶盖101进行水样替换时，探针可以检测出前后水样的电导率发生了变化，控制模块11即记录为标记事件或者生成报警信息传输至远程管理平台，提醒检测人员水样被篡改。另外，在本发明的其它实施例中，所述控制模块11还可以根据探针的检测结果获取瓶体102内的液位状态，例如，根据预设的液位位置设置探针在瓶体102内的伸入位置，比如当探针底部在瓶体102内的位置即对应50ml的液位，当水样在瓶体102内达到50ml液位时，探针具有检测数据，从而控制模块11即可判定当前液位为50ml；或者，探针的底部位于与瓶体102顶部齐平的位置，只有当瓶体102内注满水样时，探针才能有检测数据。
作为优选的，所述采样瓶还包括用于检测瓶体102内压力的压力传感器或者用于检测瓶体102内液位的液位检测传感器，所述控制模块11还用于根据压力传感器或者液位检测传感器的检测结果控制取样状态以实现定量取样。压力传感器的压力检测结果和液位检测传感器的液位检测结果均可以对应地转换成取样体积，利用压力传感器或者液位检测传感器实时监测采样瓶内的取样体积并将检测结果传输至控制模块11，所述控制模块11则根据检测结果控制取样状态，从而实现定量取样，并将取样体积信息传输至远程管理平台。所述液位检测传感器包括液位传感器和接近传感器中的至少一种。
作为优选的，所述采样瓶上还安装有与控制模块11电性连接的定位模块14，所述控制模块11还用于通过定位模块14获取采样瓶的位置信息。其中，所述定位模块14可以是GPS定位模块、北斗定位模块、伽利略定位模块中的任一种。通过定位模块14实时获取采样瓶的位置，可以将实时位置同监测数据关联存储或者一同传输至远程管理平台，提高了采样的真实性，还可以便于对采样瓶进行回收，在后续的水样运输过程中也可以全程对水样进行定位监管，防止运输途中篡改水样，进一步提升了水样防伪性能。
作为优选的，所述采样瓶上还安装有与控制模块11电性连接并用于检测采样瓶姿态的陀螺仪传感器15，所述控制模块11还用于在陀螺仪传感器15检测到采样瓶的当前姿态不符合预设姿态范围时记录下姿态异常事件或者生成报警信息传输至远程管理平台。所述控制模块11中预设有采样瓶投入水环境中的预设姿态范围，采样瓶的姿态只有在预设姿态范围内时才能确保可以顺利取样，通过陀螺仪传感器15检测采样瓶的当前姿态并将检测结果传输至控制模块11，一旦控制模块11比对出采样瓶的当前姿态不符合预设姿态范围时，意味着采样瓶的当前姿态不符合要求，可能无法正常进样，比如进水管路103位于液面上方，而出气管路106则位于液面下方，所述控制模块11即生成报警信息通过无线通讯模块16传输至远程管理平台，以及时提醒工作人员对采样瓶安装在固定架上的姿态进行人为调整。
作为优选的，所述瓶体102内还预置有保存剂，用于防止采集的水样发生变质而影响后续的检测。
另外，所述带水质监测功能的采样瓶还包括电源模块17，用于给各个功能模块和传感器供电。所述电源模块17可以为太阳能电池或者水力发电组件。作为优选的，还包括与电源模块17和控制模块11电性连接的电源电量检测器，其可以实时检测电源模块17的电量，当检测到电源模块17的剩余电量不足时反馈给控制模块11，所述控制模块11即发出报警信息传输至远程管理平台，以提醒工作人员及时对带水质监测功能的采样瓶进行充电或者更换电源模块17。
另外，所述采样瓶内还设置有与控制模块11电性连接并用于将瓶体102内的水样排出的排水泵，所述控制模块11可以控制排水泵开始工作以将瓶体102内的水样完全排出，并恢复到正常监测状态。具体地，如图8所示，所述采样瓶还包括用于与出气管路106连接的空气管108，所述空气管108延伸至液面以上，所述空气管108位于液面以上的一段设置有泵109和截止阀110，所述泵109和截止阀110均与控制模块11电性连接，所述控制模块11可以控制截止阀110打开，然后控制泵109开始工作以将瓶体102内的水样排出。进样时，采样瓶内的气体通过空气管108向外排气；排样时，外界的空气通过空气管108往采样瓶内抽气，从而将采样瓶中的水排出。
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)
1.一种污染溯源管控方法，其特征在于，
包括以下步骤：
步骤S1：在各监测点设置带水质监测功能的采样瓶；
步骤S2：在采样瓶内预设水质异常预警的触发条件；
步骤S3：根据各个监测点的水质异常情况确定污染源头区域；
若最上游的水质异常监测点为企业排污口，即可确定该企业为违规排污企业。
2.如权利要求1所述的污染溯源管控方法，其特征在于，
若污染源头区域存在多条支线管、渠，则所述污染溯源管控方法还包括以下步骤：
步骤S4：排查污染源头区域内的可疑污染物，获得可疑企业名单。
3.如权利要求2所述的污染溯源管控方法，其特征在于，
所述步骤S4包括以下步骤：
步骤S41：取得污染源头区域内所有排污企业的名单；
步骤S42：根据排污企业名单获得污染源头区域所涉及的特征污染物；
步骤S43：根据最上游水质异常监测点的水质变化情况或规律查找出相应的成因污染物；
步骤S44：将成因污染物与特征污染物进行比对得到可疑污染物；
步骤S45：根据可疑污染物获取污染源头区域内排放该可疑污染物的企业名单。
4.如权利要求2所述的污染溯源管控方法，其特征在于，
所述步骤S2中还在采样瓶内预设有自动采样的触发条件。
5.如权利要求4所述的污染溯源管控方法，其特征在于，
还包括以下步骤：
步骤S5：取水质异常监测点的采样瓶进行检测，进一步缩小可疑企业范围或确定违规排污企业。
6.如权利要求1所述的污染溯源管控方法，其特征在于，
所述步骤S2中水质异常预警的触发条件为：当带水质监测功能的采样瓶监测到相关水质参数指标的数值变化率大于第一阈值时，采样瓶将水质数据发送至远程管理平台。
7.如权利要求4所述的污染溯源管控方法，其特征在于，
所述步骤S2中自动采样的触发条件为：
当带水质监测功能的采样瓶监测到相关水质参数指标的数值大于第二阈值时，采样瓶进行自动采样并将采样信息传输至远程管理平台；或者，当采样瓶检测到监测点的水位超过预设水位阈值时，采样瓶进行自动采样并将采样信息传输至远程管理平台；或者，当远程管理平台下达采样指示时，采样瓶根据接收的采样指令进行自动采样并将采样信息传输至远程管理平台。
8.如权利要求1所述的污染溯源管控方法，其特征在于，
所述步骤S3具体为：
将同种水质指标出现相同趋势变化且存在连续不间断下上游关系的异常监测点识别出来，位于最上游的水质异常监测点所辖集水区域即为污染源头区域，若最上游的水质异常监测点为企业排污口，则该企业即为违规排污企业。
9.如权利要求6所述的污染溯源管控方法，其特征在于，
所述带水质监测功能的采样瓶包括控制模块(11)、多个环境感知传感器(12)、无线通讯模块(16)，所述多个环境感知传感器(12)用于检测周围水环境的相关参数指标数据，所述控制模块(11)内存储有第一阈值，所述控制模块(11)用于在环境感知传感器(12)检测到相关水质参数指标数据的数值变化率大于第一阈值时控制无线通讯模块(16)将水质数据发送至远程管理平台。
10.如权利要求9所述的污染溯源管控方法，其特征在于，
所述环境感知传感器(12)包括水压传感器、温度传感器、电导率传感器、流量传感器、pH传感器、ORP传感器、溶解氧传感器、悬浮物传感器中的至少一种。
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