CN114167022A - 用于水质监测的多层级生物预警系统及方法 - Google Patents

用于水质监测的多层级生物预警系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于水质监测的多层级生物预警系统及方法。其包括置于同一水域内的鱼类生物毒性监测预警模块以及发光细菌毒性监测预警模块，鱼类生物毒性监测预警模块、发光细菌毒性监测预警模块均与预警处理器电连接；确认发光细菌毒性报警信息与鱼类生物毒性报警信息共同存在时，预警处理器输出水质安全预警信息。本发明能实现水质综合毒性的在线生物预警监测，提高监测预警的稳定性与可靠性，拓展了生物预警的监测范围，全面有效的预警监测水质突发污染事故。

Description

用于水质监测的多层级生物预警系统及方法
技术领域
本发明涉及一种生物预警系统及方法，尤其是一种用于水质监测的多层级生物预警系统及方法。
背景技术
近年来，我国水源水质逐渐恶化，病原微生物、有毒有害污染物和突发性污染等事件给饮用水水质安全保障带来极大的隐患。据国家环境保护部的数据，自2005年松花江水污染事故以来，中国平均每2～3日发生一起水污染事故；2012年监察部统计数据则显示中国水污染事件年发1700起以上，发生事件的污染指标涉及不同重金属、有毒有机污染物和藻华毒素，相当一部分不在国家水质标准规范的监测范围，或没有相应的监测技术规范。
国内水质在线监测设备广泛的应用了理化传感器，使用理化分析，即采用各种在线分析仪器，通过定量或定性的分析方法，测定水体污染物及其浓度是水质在线监测的主要方法。此种监测方法可以反应水质中相关参数的实时变化，但并不能判断此变化对人和生物是否产生影响。这类在线的化学监测仪器可以快速分析出的水质参数十分有限，监测结果并不能够直接反映水体内含有化学物质的毒性大小，尤其是未知化学物质及其的毒性。
生物毒性监测则可以针对水体中的毒性做出有效反应。一旦水中出现有毒物质，水生生物会迅速出现相应的反应，如运动迟缓、死亡等现象，此时可以知道该水体对生物有毒害作用。现代生物预警技术综合了不同水生生物营养等级的生物(菌、藻、溞和鱼)和不同的生物响应模式(运动行为和生理响应)，以及新型传感器技术、图像识别技术和智能分析技术等，发展了一系列在线生物预警设备，包括发光菌发光监测系统、藻类光合作用监测系统和溞、鱼类行为学分析系统。目前，基于在线发光菌发光和鱼类电信号生理响应原理研制的在线综合毒性监测技术设备，已经在一些重要水源地和水厂取水口得到实际应用。
单一的生物预警监测技术存在各自的技术特点，不同种类的水生生物对不同种类的有毒物质的响应差别巨大，取决于不同化学物质在生物体内的毒理学作用位点和作用方式、生物体对有毒物质的耐受能力以及生物体对有毒物质的识别能力，难以满足实际的生物监测预警的需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于水质监测的多层级生物预警系统及方法，其能实现水质综合毒性的在线生物预警监测，提高监测预警的稳定性与可靠性，拓展了生物预警的监测范围，全面有效的预警监测水质突发污染事故。
按照本发明提供的技术方案，所述用于水质监测的多层级生物预警系统，包括置于同一水域内的鱼类生物毒性监测预警模块以及发光细菌毒性监测预警模块，鱼类生物毒性监测预警模块、发光细菌毒性监测预警模块均与预警处理器电连接；
预警处理器先接收到鱼类生物毒性监测预警模块发送的鱼类生物毒性报警信息时，将所接收的鱼类生物毒性报警信息转发至发光细菌毒性监测预警模块，在所接收的鱼类生物毒性报警信息后，发光细菌毒性监测预警模块进行发光细菌毒性下的水质测试，并根据发光细菌毒性下水质测试的状态向预警处理器发送所在水域的发光细菌监测水质安全信息或发光细菌毒性报警信息；
预警处理器先接收到发光细菌毒性监测预警模块发送的发光细菌毒性报警信息时，预警处理器调取接收到发光细菌毒性报警信息相应时间点前预设时间段内通过鱼类生物毒性监测预警模块监测的鱼类行为信息，并根据所调取相应时间段内的鱼类行为信息确定鱼类生物毒性监测状态，以根据所确定的鱼类生物毒性监测状态得到鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息；
确认发光细菌毒性报警信息与鱼类生物毒性报警信息共同存在时，预警处理器输出水质安全预警信息。
所述鱼类生物毒性监测预警模块包括若干双层青鳉鱼行为传感器；
鱼类生物毒性监测预警模块实时获取所在水域内活动时的当前水质鱼类行为信息，并将所获取的当前水质鱼类行为信息与预设的安全水质鱼类行为信息匹配，以根据匹配状态输出鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息。
在接收到鱼类生物毒性报警信息或根据监测输出发光细菌毒性报警信息后，所述发光细菌毒性监测预警模块进行自我质控测试，根据自我质控测试确定所述发光细菌毒性监测预警模块处于正常工作状态时，再利用所述发光细菌毒性监测预警模块对所在水域内的水体进行水质测试。
发光细菌毒性监测预警模块进行水质监测或水质测试时，测量得到所在水域当前水质的相对发光度，当所得到的相对发光度与预设的安全水质相对发光度匹配时，则发光细菌毒性监测预警模块输出发光细菌监测水质安全信息，否则，输出发光细菌毒性报警信息。
预警处理器还同时接收鱼类生物毒性监测预警模块监测的当前水质鱼类行为信息以及发光细菌毒性监测毒性模块监测的当前水质相对发光度，并根据当前水质鱼类行为信息以及当前水质相对发光度确定水体综合水质指数，则
Figure BDA0003417863970000031
其中，y为水体综合水质指数，y1为根据当前水质鱼类行为信息确定的鱼类生物毒性监测水质指数，y2为根据当前水质相对发光度确定的发光细菌毒性监测水质指数，weight1为鱼类生物毒性监测水质指数的权重值，weight2为发光细菌毒性监测水质指数的权重值，N为计算周期，vi为当前水质鱼类行为信息相应的信号幅值，μ为当前水质鱼类行为信息在计算周期内相应的信号均值，σ为当前水质鱼类行为信息在计算周期内相应方差，RLI为当前水质相对发光度。
所述预设的安全水质相对发光度为80-140。
一种用于水质监测的多层级生物预警方法，包括置于同一水域内的鱼类生物毒性监测预警模块以及发光细菌毒性监测预警模块，鱼类生物毒性监测预警模块、发光细菌毒性监测预警模块均与预警处理器电连接；
预警处理器先接收到鱼类生物毒性监测预警模块发送的鱼类生物毒性报警信息时，将所接收的鱼类生物毒性报警信息转发至发光细菌毒性监测预警模块，在所接收的鱼类生物毒性报警信息后，发光细菌毒性监测预警模块进行发光细菌毒性下的水质测试，并根据发光细菌毒性下水质测试的状态向预警处理器发送所在水域的发光细菌监测水质安全信息或发光细菌毒性报警信息；
预警处理器先接收到发光细菌毒性监测预警模块发送的发光细菌毒性报警信息时，预警处理器调取接收到发光细菌毒性报警信息相应时间点前预设时间段内通过鱼类生物毒性监测预警模块监测的鱼类行为信息，并根据所调取相应时间段内的鱼类行为信息确定鱼类生物毒性监测状态，以根据所确定的鱼类生物毒性监测状态得到鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息；
确认发光细菌毒性报警信息与鱼类生物毒性报警信息共同存在时，预警处理器输出水质安全预警信息。
所述鱼类生物毒性监测预警模块包括若干双层青鳉鱼行为传感器；
鱼类生物毒性监测预警模块实时获取所在水域内活动时的当前水质鱼类行为信息，并将所获取的当前水质鱼类行为信息与预设的安全水质鱼类行为信息匹配，以根据匹配状态输出鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息。
在接收到鱼类生物毒性报警信息或根据监测输出发光细菌毒性报警信息后，所述发光细菌毒性监测预警模块进行自我质控测试，根据自我质控测试确定所述发光细菌毒性监测预警模块处于正常工作状态时，再利用所述发光细菌毒性监测预警模块对所在水域内的水体进行水质测试。
预警处理器还同时接收鱼类生物毒性监测预警模块监测的当前水质鱼类行为信息以及发光细菌毒性监测毒性模块监测的当前水质相对发光度，并根据当前水质鱼类行为信息以及当前水质相对发光度确定水体综合水质指数，则
Figure BDA0003417863970000041
其中，y为水体综合水质指数，y1为根据当前水质鱼类行为信息确定的鱼类生物毒性监测水质指数，y2为根据当前水质相对发光度确定的发光细菌毒性监测水质指数，weight1为鱼类生物毒性监测水质指数的权重值，weight2为发光细菌毒性监测水质指数的权重值，N为计算周期，vi为当前水质鱼类行为信息相应的信号幅值，μ为当前水质鱼类行为信息在计算周期内相应的信号均值，σ为当前水质鱼类行为信息在计算周期内相应方差，RLI为当前水质相对发光度。
本发明的优点：在同一水域内同时配置鱼类生物毒性监测预警模块以及发光细菌毒性监测预警模块，鱼类生物毒性监测预警模块、发光细菌毒性监测预警模块均与预警处理器电连接；预警处理器可以根据鱼类生物毒性监测预警模块输出的鱼类生物毒性报警信息、发光细菌毒性监测预警模块输出的发光细菌毒性报警信息进行处理，确认发光细菌毒性报警信息与鱼类生物毒性报警信息共同存在时，预警处理器输出水质安全预警信息，即能实现水质综合毒性的在线生物预警监测，提高监测预警的稳定性与可靠性，拓展了生物预警的监测范围，全面有效的预警监测水质突发污染事故。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
附图标记说明：1-鱼类生物毒性监测预警模块、2-预警处理器、3-发光细菌毒性监测预警模块。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了能实现水质综合毒性的在线生物预警监测，提高监测预警的稳定性与可靠性，本发明包括置于同一水域内的鱼类生物毒性监测预警模块1以及发光细菌毒性监测预警模块3，鱼类生物毒性监测预警模块1、发光细菌毒性监测预警模块3均与预警处理器2电连接；
预警处理器2先接收到鱼类生物毒性监测预警模块1发送的鱼类生物毒性报警信息时，将所接收的鱼类生物毒性报警信息转发至发光细菌毒性监测预警模块3，在所接收的鱼类生物毒性报警信息后，发光细菌毒性监测预警模块3进行发光细菌毒性下的水质测试，并根据发光细菌毒性下水质测试的状态向预警处理器2发送所在水域的发光细菌监测水质安全信息或发光细菌毒性报警信息；
预警处理器2先接收到发光细菌毒性监测预警模块3发送的发光细菌毒性报警信息时，预警处理器2调取接收到发光细菌毒性报警信息相应时间点前预设时间段内通过鱼类生物毒性监测预警模块1监测的鱼类行为信息，并根据所调取相应时间段内的鱼类行为信息确定鱼类生物毒性监测状态，以根据所确定的鱼类生物毒性监测状态得到鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息；
确认发光细菌毒性报警信息与鱼类生物毒性报警信息共同存在时，预警处理器2输出水质安全预警信息。
具体地，在同一水域内同时放置鱼类生物毒性监测预警模块1以及发光细菌毒性监测预警模块3，一般地，在待监测的水域内放置至少一个鱼类生物毒性监测预警模块1以及至少一个发光细菌毒性监测预警模块3，具体数量可以根据需要选择，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。同一水域内的鱼类生物毒性监测预警模块1以及发光细菌毒性监测预警模块3与一预警处理器2电连接，预警处理器2可以采用现有常用的形式。具体实施时，鱼类生物毒性监测预警模块1可以采用现有鱼类监测水质的形式，发光细菌毒性监测预警模块3可以采用现有常用的发光细菌毒性监测形式，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
本发明实施例中，利用鱼类生物毒性监测预警模块1以及发光细菌毒性监测预警模块3同时对所在水域的水质监测时，当所监测的水体水质存在异常时，由于鱼类生物毒性监测预警模块1以及发光细菌毒性监测预警模块3从不同的方面实现对水体水质的监测预警，因此，鱼类生物毒性监测预警模块1、发光细菌毒性监测预警模块3在监测预警过程中，当所在水域的水体水质处于不同方面的异常时，会触发鱼类生物毒性监测预警模块1输出鱼类生物毒性报警信息和/或发光细菌毒性监测预警模块3输出发光细菌毒性报警信息。
利用鱼类生物毒性监测预警模块1以及发光细菌毒性监测预警模块3实现水质综合毒性的在线生物预警监测时，为了能提高水质监测的可靠性，鱼类生物毒性检测预警模块1输出的鱼类生物毒性报警信息以及发光细菌毒性监测预警模块3输出发光细菌毒性报警信息均需传输至预警处理器2，以便由预警处理器2进行相应的判断处理。
本发明实施例中，当预警处理器2先接收到鱼类生物毒性监测预警模块1发送的鱼类生物毒性报警信息时，预警处理器2会将所接收的鱼类生物毒性报警信息转发至发光细菌毒性监测预警模块3。因此，在具体实施时，鱼类生物毒性监测预警模块1、预警处理器2以及发光细菌毒性监测预警模块3需要满足相应信息的传递连接形式，具体实现信息传递的方式等可以根据需要选择，此处不再赘述。
在所接收的鱼类生物毒性报警信息后，发光细菌毒性监测预警模块3进行发光细菌毒性下的水质测试，并根据发光细菌毒性下水质测试的状态向预警处理器2发送所在水域的发光细菌监测水质安全信息或发光细菌毒性报警信息。当发光细菌毒性监测预警模块3向预警处理器2发送发光细菌水质安全信息时，则表征所在水域的当前水质在利用发光细菌毒性监测时为无异常，当发光细菌毒性监测预警模块3向预警处理器2发送发光细菌毒性报警信息时，则表征所在水域的当前水质在利用发光细菌毒性监测时存在相应的异常情况，具体异常与发光细菌毒性监测的类型相关，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
当预警处理器2先接收到发光细菌毒性监测预警模块3发送的发光细菌毒性报警信息时，预警处理器2调取接收到发光细菌毒性报警信息相应时间点前预设时间段内通过鱼类生物毒性监测预警模块1监测的鱼类行为信息，如当预警处理器2在t时刻接收到发光细菌毒性报警信息，则预警处理器2调取t时刻前预设时间段内通过鱼类生物毒性监测预警模块1监测的鱼类行为信息，预设时间段的具体大小可以根据实际需要选择，如预设时间段为2个小时，砸调取t时刻前2个小时内通过鱼类生物毒性监测预警模块1监测的鱼类行为信息，具体情况可根据实际情况选择确定，此处不再赘述。在调取相应时间段内的鱼类行为信息后，预警处理器2根据相应时间段内的鱼类行为信息确定鱼类生物毒性监测状态，从而可根据所确定的鱼类生物毒性监测状态得到鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息。
具体实施时，鱼类生物毒性监测预警模块1在监测过程中，可能存在临界报警的情况，此时，鱼类生物毒性监测预警模块1可能不会输出鱼类生物毒性报警信息。预警处理器2根据相应时间段内的鱼类行为信息确定鱼类生物毒性监测状态，即预警处理器2判断在相应时间段内的鱼类行为是否存在长时间在临界报警的情况，从而能确定鱼类生物毒性监测状态。当然，在具体实施时，预警处理器2还可以采用其他方式或手段根据相应时间段内的鱼类行为信息确定鱼类生物毒性监测状态，具体可以根据需要选择，此处不再赘述。
本发明实施例中，对预警处理器2，确认发光细菌毒性报警信息与鱼类生物毒性报警信息共同存在时，预警处理器2才输出水质安全预警信息，否则，预警处理器2则认为当前水域的水质无异常。预警处理器2输出水质安全预警信息后，可以方便工作人员进行后续的监测与确认，提高水质监测过程中的可行性、可靠性与智能化程度。
进一步地，所述鱼类生物毒性监测预警模块1包括若干双层青鳉鱼行为传感器；
鱼类生物毒性监测预警模块1实时获取所在水域内活动时的当前水质鱼类行为信息，并将所获取的当前水质鱼类行为信息与预设的安全水质鱼类行为信息匹配，以根据匹配状态输出鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息。
本发明实施例中，双层青鳉鱼行为传感器可采用现有常用的形式，双层青鳉鱼行为传感器的具体形式以及实现毒性监测的方式等均为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。当鱼类生物毒性监测预警模块1内同时存在多个双层青鳉鱼行为传感器时，从而能形成多通道的监测，利用多通道的监测形式，提高监测的稳定性与可靠性。
当鱼类生物毒性监测预警模块1采用双层青鳉鱼行为传感器时，鱼类生物毒性监测预警模块1实时获取所在水域内活动时的当前水质鱼类行为信息，其中，当前水质鱼类行为信息为在一定范围内波动的电流信号。对于预设的安全水质鱼类行为信息，具体实施时，可通过将鱼类生物毒性监测预警模块1放置在安全水体内，通过获取鱼类生物毒性监测预警模块1在所述安全水体内的安全水体鱼类行为信息，即能得到预设的安全水质鱼类行为信息。当然，还可以采用其他所需的方式等确定预设的安全水质鱼类行为信息，此处不再一一列举说明。
具体实施时，将所获取的当前水质鱼类行为信息与预设的安全水质鱼类行为信息匹配，即为将所获取的当前水质鱼类行为信息与预设的安全水质鱼类行为信息比较，若当前水质鱼类行为信息与安全水质鱼类行为信息在安全水质鱼类行为信息相一致或在所述安全水质鱼类行为信息的范围内时，则可判断当前水质鱼类行为所表征的水质信息无异常，否则，则认为水质出现异常。当水质无异常时，鱼类生物毒性监测预警模块1输出鱼类生物监测水质安全信息；而当水质存在异常时，则鱼类生物毒性监测预警模块1输出鱼类生物毒性报警信息。
进一步地，在接收到鱼类生物毒性报警信息或根据监测输出发光细菌毒性报警信息后，所述发光细菌毒性监测预警模块3进行自我质控测试，根据自我质控测试确定所述发光细菌毒性监测预警模块3处于正常工作状态时，再利用所述发光细菌毒性监测预警模块3对所在水域内的水体进行水质测试。
为了提高发光细菌毒性监测预警模块3监测的可靠性，在收到预警处理器2转发的鱼类生物毒性报警信息，或者发光细菌毒性监测预警模块3对所在水域的水质监测时输出一发光细菌毒性报警信息后，会触发发光细菌毒性监测预警模块3进行自我质控测试，以通过自我质控测试确定当前的发光细菌毒性监测预警模块3是否处于正常工作状态，避免当前的发光细菌毒性监测预警模块3由于异常工作状态导致错误的输出发光细菌毒性报警信息。当确定发光细菌毒性监测预警模块3处于正常工作状态后，利用所述发光细菌毒性监测预警模块3对所在水域内的水体再进行水质测试。
具体实施时，发光细菌毒性监测预警模块3可以采用现有常用的技术方式实现自我质控测试，如可以在发光细菌毒性监测预警模块3内存储纯净水或安全水体，通过发光细菌毒性监测预警模块3对其内的纯净水或安全水体的水质测试，当对水质测试确认为水质无异常时，可以确认发光细菌毒性监测预警模块3处于正常工作状态，否则，可判定发光细菌毒性监测预警模块3为非正常工作状态，需要更换发光细菌毒性监测预警模块3。利用发光细菌毒性监测预警模块3对其内的纯净水或安全水体进行水质测试的过程与现有相一致，即利用相对发光度确认当前水质是否异常，具体为与现有相一致，此处不再赘述。
进一步地，发光细菌毒性监测预警模块3进行水质监测或水质测试时，测量得到所在水域当前水质的相对发光度，当所得到的相对发光度与预设的安全水质相对发光度匹配时，则发光细菌毒性监测预警模块3输出发光细菌监测水质安全信息，否则，输出发光细菌毒性报警信息。
本发明实施例中，发光细菌毒性监测预警模块3进行水质监测，具体是指发光细菌毒性监测预警模块3主动对所在水域的水质状态进行监测。发光细菌毒性监测预警模块3进行水质测试，具体是指上述在接收到鱼类生物毒性报警信息或根据监测输出发光细菌毒性报警信息，且发光细菌毒性监测预警模块3的自我质控测试确定当前的发光细菌毒性监测预警模块3处于正常工作状态时，对所在水域内的水质进行测试时的情况。
具体实施时，发光细菌毒性监测预警模块3对水质监测或水质测试时，测量在所在水域内的相对发光度，测量所在水域内相对发光度的方式以及过程与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。一般地，发光细菌毒性监测预警模块3在水体内测量相对发光度的范围为0-220，而预设的安全水质相对发光度可为80-140。所得到的相对发光度与预设的安全水质相对发光度匹配，具体是指测量得到的相对发光度在预设的安全水质相对发光度范围内，即在80-140内，从而当所得到的相对发光度与预设的安全水质相对发光度匹配时，则发光细菌毒性监测预警模块3输出发光细菌监测水质安全信息，否则，输出发光细菌毒性报警信息。
当发光细菌毒性监测预警模块3输出发光细菌监测水质安全信息时，则表明利用相对发光度对所在水域的水质测量时，当前水域的水质无异常；当发光细菌毒性监测预警模块3输出发光细菌毒性报警信息时，则认为当前水域的水质存在异常；当然，所述水质存在异常的情况与发光细菌毒性监测预警模块3所监测的对象等相关，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
进一步地，预警处理器2还同时接收鱼类生物毒性监测预警模块1监测的当前水质鱼类行为信息以及发光细菌毒性监测毒性模块3监测的当前水质相对发光度，并根据当前水质鱼类行为信息以及当前水质相对发光度确定水体综合水质指数，则
Figure BDA0003417863970000091
其中，y为水体综合水质指数，y1为根据当前水质鱼类行为信息确定的鱼类生物毒性监测水质指数，y2为根据当前水质相对发光度确定的发光细菌毒性监测水质指数，weight1为鱼类生物毒性监测水质指数的权重值，weight2为发光细菌毒性监测水质指数的权重值，N为计算周期，vi为当前水质鱼类行为信息相应的信号幅值，μ为当前水质鱼类行为信息在计算周期内相应的信号均值，σ为当前水质鱼类行为信息在计算周期内相应方差，RLI为当前水质相对发光度。
具体实施时，计算周期N与鱼类生物毒性监测预警模块1采样频率相关，如计算周期N可以为在采样频率相应的采样周期内所有采样的鱼类行为数据量，具体可以根据需要选择。
本发明实施例中，根据当前水质鱼类行为信息以及当前水质相对发光度，预警处理器2还可以输出水域内水质的水体综合水质指数。一般地，鱼类生物毒性监测水质指数的权重值weight1、发光细菌毒性监测水质指数的权重值weight2可设置为0.5，具体取值可以根据实际需要选择，此处不再赘述。具体实施时，预警处理器2内设置综合水质指数报警阈值，当预警处理器2输出的水体综合水质指数超过综合水质指数报警阈值时，预警处理器2会发送综合水质报警信息。综合水质指数报警阈值的具体情况可以根据所在水域的环节情况等具体选择确定，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
由上述说明可知，利用发光细菌毒性监测毒性模块3监测获取的当前水质相对发光度存在两种情况，因此，即根据当前水质相对发光度确定的发光细菌毒性监测水质指数y2存在两种不同的取值。当前水质相对发光度RLI为80-140时，当前水质相对发光度确定的发光细菌毒性监测水质指数y2＝y2′，否则，当前水质相对发光度确定的发光细菌毒性监测水质指数y2＝y2″。
综上，可得本发明用于水质监测的多层级生物预警方法，包括置于同一水域内的鱼类生物毒性监测预警模块1以及发光细菌毒性监测预警模块3，鱼类生物毒性监测预警模块1、发光细菌毒性监测预警模块3均与预警处理器2电连接；
预警处理器2先接收到鱼类生物毒性监测预警模块1发送的鱼类生物毒性报警信息时，将所接收的鱼类生物毒性报警信息转发至发光细菌毒性监测预警模块3，在所接收的鱼类生物毒性报警信息后，发光细菌毒性监测预警模块3进行发光细菌毒性下的水质测试，并根据发光细菌毒性下水质测试的状态向预警处理器2发送所在水域的发光细菌监测水质安全信息或发光细菌毒性报警信息；
预警处理器2先接收到发光细菌毒性监测预警模块3发送的发光细菌毒性报警信息时，预警处理器2调取接收到发光细菌毒性报警信息相应时间点前预设时间段内通过鱼类生物毒性监测预警模块1监测的鱼类行为信息，并根据所调取相应时间段内的鱼类行为信息确定鱼类生物毒性监测状态，以根据所确定的鱼类生物毒性监测状态得到鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息；
确认发光细菌毒性报警信息与鱼类生物毒性报警信息共同存在时，预警处理器2输出水质安全预警信息。
具体地，鱼类生物毒性监测预警模块1、预警处理器2以及发光细菌毒性监测预警模块3具体相应的工作过程以及配合均可以参考上述说明，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种用于水质监测的多层级生物预警系统，其特征是：包括置于同一水域内的鱼类生物毒性监测预警模块(1)以及发光细菌毒性监测预警模块(3)，鱼类生物毒性监测预警模块(1)、发光细菌毒性监测预警模块(3)均与预警处理器(2)电连接；
预警处理器(2)先接收到鱼类生物毒性监测预警模块(1)发送的鱼类生物毒性报警信息时，将所接收的鱼类生物毒性报警信息转发至发光细菌毒性监测预警模块(3)，在所接收的鱼类生物毒性报警信息后，发光细菌毒性监测预警模块(3)进行发光细菌毒性下的水质测试，并根据发光细菌毒性下水质测试的状态向预警处理器(2)发送所在水域的发光细菌监测水质安全信息或发光细菌毒性报警信息；
预警处理器(2)先接收到发光细菌毒性监测预警模块(3)发送的发光细菌毒性报警信息时，预警处理器(2)调取接收到发光细菌毒性报警信息相应时间点前预设时间段内通过鱼类生物毒性监测预警模块(1)监测的鱼类行为信息，并根据所调取相应时间段内的鱼类行为信息确定鱼类生物毒性监测状态，以根据所确定的鱼类生物毒性监测状态得到鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息；
确认发光细菌毒性报警信息与鱼类生物毒性报警信息共同存在时，预警处理器(2)输出水质安全预警信息。
2.根据权利要求1所述的用于水质监测的多层级生物预警系统，其特征是：所述鱼类生物毒性监测预警模块(1)包括若干双层青鳉鱼行为传感器；
鱼类生物毒性监测预警模块(1)实时获取所在水域内活动时的当前水质鱼类行为信息，并将所获取的当前水质鱼类行为信息与预设的安全水质鱼类行为信息匹配，以根据匹配状态输出鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息。
3.根据权利要求1所述的用于水质监测的多层级生物预警系统，其特征是：在接收到鱼类生物毒性报警信息或根据监测输出发光细菌毒性报警信息后，所述发光细菌毒性监测预警模块(3)进行自我质控测试，根据自我质控测试确定所述发光细菌毒性监测预警模块(3)处于正常工作状态时，再利用所述发光细菌毒性监测预警模块(3)对所在水域内的水体进行水质测试。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于水质监测的多层级生物预警系统，其特征是：发光细菌毒性监测预警模块(3)进行水质监测或水质测试时，测量得到所在水域当前水质的相对发光度，当所得到的相对发光度与预设的安全水质相对发光度匹配时，则发光细菌毒性监测预警模块(3)输出发光细菌监测水质安全信息，否则，输出发光细菌毒性报警信息。
5.根据权利要求1至3任一项所述的用于水质监测的多层级生物预警系统，其特征是：预警处理器(2)还同时接收鱼类生物毒性监测预警模块(1)监测的当前水质鱼类行为信息以及发光细菌毒性监测毒性模块(3)监测的当前水质相对发光度，并根据当前水质鱼类行为信息以及当前水质相对发光度确定水体综合水质指数，则
Figure FDA0003417863960000021
其中，y为水体综合水质指数，y1为根据当前水质鱼类行为信息确定的鱼类生物毒性监测水质指数，y2为根据当前水质相对发光度确定的发光细菌毒性监测水质指数，weight1为鱼类生物毒性监测水质指数的权重值，weight2为发光细菌毒性监测水质指数的权重值，N为计算周期，vi为当前水质鱼类行为信息相应的信号幅值，μ为当前水质鱼类行为信息在计算周期内相应的信号均值，σ为当前水质鱼类行为信息在计算周期内相应方差，RLI为当前水质相对发光度。
6.根据权利要求4所述的用于水质监测的多层级生物预警系统，其特征是：所述预设的安全水质相对发光度为80-140。
7.一种用于水质监测的多层级生物预警方法，其特征是：包括置于同一水域内的鱼类生物毒性监测预警模块(1)以及发光细菌毒性监测预警模块(3)，鱼类生物毒性监测预警模块(1)、发光细菌毒性监测预警模块(3)均与预警处理器(2)电连接；
预警处理器(2)先接收到鱼类生物毒性监测预警模块(1)发送的鱼类生物毒性报警信息时，将所接收的鱼类生物毒性报警信息转发至发光细菌毒性监测预警模块(3)，在所接收的鱼类生物毒性报警信息后，发光细菌毒性监测预警模块(3)进行发光细菌毒性下的水质测试，并根据发光细菌毒性下水质测试的状态向预警处理器(2)发送所在水域的发光细菌监测水质安全信息或发光细菌毒性报警信息；
预警处理器(2)先接收到发光细菌毒性监测预警模块(3)发送的发光细菌毒性报警信息时，预警处理器(2)调取接收到发光细菌毒性报警信息相应时间点前预设时间段内通过鱼类生物毒性监测预警模块(1)监测的鱼类行为信息，并根据所调取相应时间段内的鱼类行为信息确定鱼类生物毒性监测状态，以根据所确定的鱼类生物毒性监测状态得到鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息；
确认发光细菌毒性报警信息与鱼类生物毒性报警信息共同存在时，预警处理器(2)输出水质安全预警信息。
8.根据权利要求7所述的用于水质监测的多层级生物预警方法，其特征是：所述鱼类生物毒性监测预警模块(1)包括若干双层青鳉鱼行为传感器；
鱼类生物毒性监测预警模块(1)实时获取所在水域内活动时的当前水质鱼类行为信息，并将所获取的当前水质鱼类行为信息与预设的安全水质鱼类行为信息匹配，以根据匹配状态输出鱼类生物毒性报警信息或鱼类生物监测水质安全信息。
9.根据权利要求7所述的用于水质监测的多层级生物预警方法，其特征是：在接收到鱼类生物毒性报警信息或根据监测输出发光细菌毒性报警信息后，所述发光细菌毒性监测预警模块(3)进行自我质控测试，根据自我质控测试确定所述发光细菌毒性监测预警模块(3)处于正常工作状态时，再利用所述发光细菌毒性监测预警模块(3)对所在水域内的水体进行水质测试。
10.根据权利要求7至9任一项所述的用于水质监测的多层级生物预警方法，其特征是：预警处理器(2)还同时接收鱼类生物毒性监测预警模块(1)监测的当前水质鱼类行为信息以及发光细菌毒性监测毒性模块(3)监测的当前水质相对发光度，并根据当前水质鱼类行为信息以及当前水质相对发光度确定水体综合水质指数，则
Figure FDA0003417863960000031
其中，y为水体综合水质指数，y1为根据当前水质鱼类行为信息确定的鱼类生物毒性监测水质指数，y2为根据当前水质相对发光度确定的发光细菌毒性监测水质指数，weight1为鱼类生物毒性监测水质指数的权重值，weight2为发光细菌毒性监测水质指数的权重值，N为计算周期，vi为当前水质鱼类行为信息相应的信号幅值，μ为当前水质鱼类行为信息在计算周期内相应的信号均值，σ为当前水质鱼类行为信息在计算周期内相应方差，RLI为当前水质相对发光度。
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