CN115166181B - 一种水体污染源监测装置用预警装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水体污染源监测装置用预警装置及方法，涉及水体污染源监测装置用预警装置领域。本发明之装置，包括升降座，升降座上设置有纵向调节组件、横向调节组件、旋转组件以及取样组件，纵向调节组件设置在升降座上，横向调节组件设置在纵向调节组件，旋转组件设置在横向调节组件上，取样组件设置在旋转组件上，取样组件包括取样筒、动力部、取样部以及释放部，取样部包括复位件、抽筒、中转箱、抽杆以及活塞，本发明之方法，通过获取水质参数时间序列、变换计算、确定异常模式、进行预警以及进行荧光响应溯源，在试管内产生负压，负压不仅能够便于水样较为平缓地进入到，保护水样的完整内部结构。

Description

一种水体污染源监测装置用预警装置及方法

技术领域

本发明涉及水体污染源监测装置用预警装置领域，特别是涉及一种水体污染源监测装置用预警装置及方法。

背景技术

伴随着城市化建设和工业发展速度的不断加快，在我国很多地区都会发生突发性水污染事故，直接导致水质下降、水体生物量减少以及生物多样性降低，为了更好地预防突发性水污染事故的发生，及时实施应急处理措施，最大程度上保证水资源不受更大面积的污染，建立有效的突发性水污染预警系统至关重要。

在公开号“CN113777265A”公开的“一种水库水污染监测预警装置及其操作方法”，包括侧板、啮合机构、螺旋机构、检测组件，侧板的外侧面中部设有隔板，位于隔板的上方在侧板的外侧面安装有监测器，侧板的外侧面底部设有U形座，U形座内安装有摆动铰接的延长板，延长板的右侧面设有横箱，横箱的外侧面设有竖箱，横箱通过啮合机构与竖箱连接，竖箱内安装有螺旋机构，竖箱的下方安装有检测组件。本发明还公开了一种水库水污染监测预警装置的操作方法；本发明通过各机构组件的配合使用，解决了监测仪不能多方位调节监测的问题，且整体结构设计紧凑，可根据水位升降的情况及时调节检测探头的位置，具有远离岸边的调节的功能，进一步提高了水质数据监测的准确性。

水体污染源监测装置用预警装置在进行监测的过程中，需要进行取样，在进行取样的过程中，水样在装置和试管内流动较为激烈，导致水样容易被破坏，无法保证水样内部的完整结构，导致检测精度较低，而且，在水质在线高频监测中，水质参数数据受到噪声、水环境、腐蚀、仪器本身等各种复杂因素的影响，水中微小的变化都会导致参数的变化，可能水质会出现异常变化，现有预警方法无法排除这些正常的水质异常，从而找到真正的由工业园区偷排漏排与水质超标等原因引起的污染异常事件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水体污染源监测装置用预警装置及方法，解决在进行取样的过程中，水样在装置和试管内流动较为激烈，导致水样容易被破坏，无法保证水样内部的完整结构，导致检测精度较低，而且，在水质在线高频监测中，水质参数数据受到噪声、水环境、腐蚀、仪器本身等各种复杂因素的影响，水中微小的变化都会导致参数的变化，可能水质会出现异常变化，现有预警方法无法排除这些正常的水质异常，从而找到真正的由工业园区偷排漏排与水质超标等原因引起的污染异常事件：

本发明为一种水体污染源监测装置用预警装置，包括升降座，所述升降座上设置有纵向调节组件、横向调节组件、旋转组件以及取样组件，所述纵向调节组件设置在升降座上，所述横向调节组件设置在纵向调节组件，所述旋转组件设置在横向调节组件上，所述取样组件设置在旋转组件上；

所述取样组件包括取样筒、动力部、取样部以及释放部，所述动力部包括用于分隔取样筒的分隔板、双缸气缸以及通杆，所述分隔板安装在取样筒内壁上，且将取样筒内部分为取样腔以及监测腔，所述双缸气缸安装在分隔板上，且若干通杆活动设置在双缸气缸两端，所述取样部包括复位件、抽筒、中转箱、抽杆以及活塞，所述取样筒上设有安装槽，所述复位件设置在安装槽内，所述抽筒与复位件连接，所述活塞活动设置在抽筒内部，所述抽杆一端与通杆连接，所述抽杆另一端穿过抽筒与活塞连接，所述中转箱设置在取样腔内部，所述抽筒设置有若干输出孔，所述中转箱上开设有开槽，若干所述输出孔与开槽位置对应，所述通杆的长度略大于抽筒的长度；

其中，通过设置分隔板、双缸气缸以及通杆、复位件、抽筒、中转箱、抽杆以及活塞，双缸气缸两端的通杆都能够进行伸缩运动，但是两端不能同时伸出或者收缩，首先，活塞的初始位置处在抽筒底部，此时，通杆伸出最长距离，然后双缸气缸进行收缩，带动抽杆进行移动，抽杆带动活塞向抽筒顶部移动，根据大气压的原理，水样被抽入到抽筒内部，活塞继续移动到抽筒顶部，活塞不再继续移动，抽杆移动带动抽筒向上移动，当抽筒向上移动到输出孔与开槽对应时，通杆收缩到最短距离，抽杆不再移动，由于抽筒压力较高，中转箱中压力较小，水样则通过输出孔从抽筒内进入到中转箱中，这样，能够比较方便地传输水样，而且通过一个双缸气缸来控制取样和输出，较为方便，且水样的抽取自动化，且水样的转移较为平稳，提高了使用性能。

所述释放部包括连杆、输入软管、输出软管、输出管以及抽气管，所述连杆活动设置在监测腔内部，所述连杆内部设置有输水腔室，所述输水腔室为“L”型结构，所述输入软管将输水腔室与中转箱连通，所述取样筒内壁上设有开口，所述开口处设置有输出软管，若干所述输出管安装在取样筒底部，若干所述输出管均设置有液体通道、进液口以及出液孔，所述输出软管与进液口适配，所述抽气管设置在取样筒底部且与取样筒内部连通；

其中，通过设置连杆、输入软管、输出软管、输出管以及抽气管，初始时，连杆中的输水腔室内无水样，双缸气缸上与连杆连接的通杆处于收缩状态，当旋转组件将取样组件翻转时，中转箱中的水样通过重力差以及压力差通过输入软管进入到输水腔室中，然后，通杆缓慢伸长，当开口与输水腔室的一端对应时，输水腔室中的水样通过输出软管进入到液体通道内，此时，液体通道内的压力与安装的试管之间的压力差较小，水样无法通过较小的出液孔进入到试管中，此时，通杆再次收缩，连杆向上移动，此时，试管中的空气通过抽气管被吸入到连杆与取样筒之间的位置，然后，这些空气增大了液体通道中的压力，也使试管内部为负压，使液体通道内的压力与安装的试管之间的压力差变得较大，此时液体通道中的水样通过出液孔进入到试管中，这样设置，负压不仅能够便于水样较为平缓地进入到，保护水样的完整内部结构，不会溢出，负压条件下水样也能更方便进入到试管，而且负压也能增加试管口的吸力，增加试管安装的稳固性，保护了试管，通过各个结构的相互配合，增加了使用性能。

所述升降座内部中空，且底部设置有若干承载件。

所述纵向调节组件包括第一驱动电机、第一丝杠、第一活动块、滑块以及第一连接件，所述第一驱动电机设置在升降座内部，所述第一丝杠连接在第一驱动电机输出端，所述第一活动块活动设置在第一丝杠上，所述升降座上设有滑轨，所述滑块与滑轨滑动配合，所述第一连接件一端与滑块连接；

其中，通过设置第一驱动电机、第一丝杠、第一活动块、滑块以及第一连接件，第一驱动电机提供动力，使第一丝杠自转，且第一驱动电机能够进行正反转，使第一活动块在第一丝杠上能够进行升降运动，间接使取样组件进行升降组件，便于采集不同高度的水体污染源，提高了使用性能和适用性。

所述横向调节组件包括第二驱动电机、第二丝杠、第二活动块以及第二连接件，所述第一连接件另一端连接有安装座，所述第二驱动电机安装在安装座上，所述第二丝杠连接在第二驱动电机输出端，所述第二活动块活动设置在第二丝杠上，所述第二连接件一端与第二活动块连接；

其中，通过设置第二驱动电机、第二丝杠、第二活动块以及第二连接件，与纵向调节组件原理相同，横向调节组件能够调节取样组件进行横向移动，便于采集远距离的水体污染，提高了使用性能。

所述安装座上设有外壳，所述横向调节组件位于外壳内部。

所述旋转组件包括连接部以及旋转部，所述连接部包括连接座、竖板以及旋转轴，所述第二连接件另一端连接在连接座上，所述竖板设置在连接座上，所述旋转轴活动设置在竖板上，所述旋转部包括转块、滚轮以及滚动板，所述转块连接在旋转轴上，所述转块上设置有滚轮，所述滚动板固定连接在外壳上，所述滚动板上设有倾斜面，所述滚轮与倾斜面滑动配合；

其中，通过设置连接座、竖板以及旋转轴、转块、滚轮以及滚动板，在横向调节组件进行工作的时候，第二活动块进行移动时，会带动连接座以及其上的旋转轴进行移动，此时，滚轮会在倾斜面上进行滚动，因为倾斜面是倾斜的，所以滚轮在移动的过程中，旋转轴与倾斜面的距离会慢慢增大或者减小，转块旋转就会带动旋转轴旋转，旋转轴是连接在取样组件上的，就会带动取样组件旋转，首先，取样组件中抽筒位于输出管下方，便于进行抽样，然后，取样组件旋转，此时，输出管位于抽筒下方，便于水样的传输，这样做能够在横向移动的过程中较为平缓地进行旋转，比起直接连接旋转气缸，能够保护水样，防止水样摇晃幅度较大，最终造成水样检测的误差，使检测精度更高，并且便于人员拿取取样试管，通过多个结构相互配合，提高了使用性能。

所述复位件包括复位弹簧以及连接环，若干所述复位弹簧设置在安装槽中，所述连接环连接在复位弹簧上，所述连接环内壁与取样筒外壁连接。

所述抽筒上设置有与其连通的抽水管，所述取样筒上卡设有试管以及探头机构，其中一个所述输出管以及抽气管位于试管内部，所述探头机构安装在另一个所述输出管上，所述升降座上设有报警机构；

其中，通过卡设试管，能够在其中输入水样，而且再通过在其中一个输出管上安装探头，探头能够对水样进行一个初步的检测，只能检测出水样的混浊度和有无污染，检测不出具体的污染度、污染物以及污染源，若检测出污染，则通过报警机构进行预警，进行环保处理，再通过取出试管，经过试验测试出具体的污染度、污染物以及污染源。

一种水体污染源监测装置用的预警方法，包括以下步骤：

S1：获取水质参数时间序列：

在一个水体的起始位置以及终点位置设置若干个预警装置，通过在不同时间进行取样，对试管中的水样进行检测，得到在不同时间的不同水质参数，这些不同的水质参数按照时间线性排列，则能够得到若干个水质参数的时间序列；

S2：变换计算：

S2.1：利用傅里叶变换对每个站点若干个常规水质参数的时间序列进行周期性分析，确定水质参数的年、季、月、日、小时的周期性变化趋势识别出水质数据中；

S2.2：同时，再采用连续小波变换对时间序列进行小波分析，通过局部性调整小波尺度确定小波异常出现的具体位置、小波的异常持续时间及强度，识别出水质数据中非周期性异常；

S3：确定异常模式：

选取离水体河口距离较远预警装置验证是否与河流感潮有关，通过降雨量数据结合土地利用数据与小波变换做对比，确定是否与降雨径流有关系；

S4：进行预警：

当在线高频数据不断上传，加入到程序数据中后进行再次分析，不断的运行确定出现异常后进行异常因子识别，确定异常产生的原因进行报警；

S5：进行荧光响应溯源：

启动取样组件自动留样，用荧光解析技术分析当前水样荧光图谱特征确定异常的源头。

所述S.中采用傅里叶变换中的功率谱密度对流量、水温、PH、DO、电导率、NOx-N、浊度进行功率谱分析；

其中，PH为酸碱度，DO为溶解氧的含量，NOx-N为水中亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明之装置，通过设置连杆、输入软管、输出软管、输出管以及抽气管，初始时，连杆中的输水腔室内无水样，双缸气缸上与连杆连接的通杆处于收缩状态，当旋转组件将取样组件翻转时，中转箱中的水样通过重力差以及压力差通过输入软管进入到输水腔室中，然后，通杆缓慢伸长，当开口与输水腔室的一端对应时，输水腔室中的水样通过输出软管进入到液体通道内，此时，液体通道内的压力与安装的试管之间的压力差较小，水样无法通过较小的出液孔进入到试管中，此时，通杆再次收缩，连杆向上移动，此时，试管中的空气通过抽气管被吸入到连杆与取样筒之间的位置，然后，这些空气增大了液体通道中的压力，也使试管内部为负压，使液体通道内的压力与安装的试管之间的压力差变得较大，此时液体通道中的水样通过出液孔进入到试管中，这样设置，负压不仅能够便于水样较为平缓地进入到，保护水样的完整内部结构，不会溢出，负压条件下水样也能更方便进入到试管，而且负压也能增加试管口的吸力，增加试管安装的稳固性，保护了试管，通过各个结构的相互配合，增加了使用性能。

2、本发明之装置，通过设置连接座、竖板以及旋转轴、转块、滚轮以及滚动板，在横向调节组件进行工作的时候，第二活动块进行移动时，会带动连接座以及其上的旋转轴进行移动，此时，滚轮会在倾斜面上进行滚动，因为倾斜面是倾斜的，所以滚轮在移动的过程中，旋转轴与倾斜面的距离会慢慢增大或者减小，转块旋转就会带动旋转轴旋转，旋转轴是连接在取样组件上的，就会带动取样组件旋转，首先，取样组件中抽筒位于输出管下方，便于进行抽样，然后，取样组件旋转，此时，输出管位于抽筒下方，便于水样的传输，这样做能够在横向移动的过程中较为平缓地进行旋转，比起直接连接旋转气缸，能够保护水样，防止水样摇晃幅度较大，最终造成水样检测的误差，使检测精度更高，并且便于人员拿取取样试管，通过多个结构相互配合，提高了使用性能。

3、本发明之装置，通过设置分隔板、双缸气缸以及通杆、复位件、抽筒、中转箱、抽杆以及活塞，双缸气缸两端的通杆都能够进行伸缩运动，但是两端不能同时伸出或者收缩，首先，活塞的初始位置处在抽筒底部，此时，通杆伸出最长距离，然后双缸气缸进行收缩，带动抽杆进行移动，抽杆带动活塞向抽筒顶部移动，根据大气压的原理，水样被抽入到抽筒内部，活塞继续移动到抽筒顶部，活塞不再继续移动，抽杆移动带动抽筒向上移动，当抽筒向上移动到输出孔与开槽对应时，通杆收缩到最短距离，抽杆不再移动，由于抽筒压力较高，中转箱中压力较小，水样则通过输出孔从抽筒内进入到中转箱中，这样，能够比较方便地传输水样，而且通过一个双缸气缸来控制取样和输出，较为方便，且水样的抽取自动化，且水样的转移较为平稳，提高了使用性能。

4、本发明之方法，通过获取水质参数时间序列、变换计算、确定异常模式、进行预警以及进行荧光响应溯源，开展高频水质时间序列的频域特征分析和基于历史基线的整体性水质异常检测新方法开发，通过变换计算的特点，整体变化趋势的异常分析，不同于传统的时间域的阈值分析模式，更加智能地反映点位的水质波动情况，为流域复杂性分析和流域管理提供了工具，通过傅里叶分析识别周期性水质异常和非周期性异常的新途径，实现基于小段时间的高频监测数据，持续大段时间识别到异常，进行启动留样，异常报警，避免阈值超标报警的低容错性，构建了小波变换为内核的整体性的水质异常预警方法。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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为本发明之装置的立体结构示意图；

图2为本发明之装置后视立体结构示意图；

图3为本发明之装置俯视结构示意图；

图4为本发明图3中A-A处的剖面示意图；

图5为本发明之装置取样组件内部正视示意图；

图6为本发明之装置取样组件内部侧视示意图；

图7为本发明图2处B处局部放大图；

图8为本发明图5处C处局部放大图；

图9为本发明图6处D处局部放大图；

图10为本发明之方法的简要流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

110、升降座；120、承载件；210、取样筒；220、分隔板；230、双缸气缸；240、通杆；250、取样腔；260、监测腔；270、抽筒；280、中转箱；290、抽杆；211、活塞；212、输出孔；310、连杆；320、输入软管；330、输出软管；340、输出管；350、抽气管；360、输水腔室；370、液体通道；380、出液孔；410、第一驱动电机；420、第一丝杠；430、第一活动块；440、第一连接件；450、滑轨；460、滑块；510、第二驱动电机；520、第二丝杠；530、第二活动块；540、第二连接件；550、安装座；560、外壳；610、连接座；620、竖板；630、旋转轴；640、转块；650、滚轮；660、滚动板；670、倾斜面；710、复位弹簧；720、连接环；730、抽水管；740、试管；750、探头机构；760、报警机构。

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做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，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组件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。

实施例一

请参阅图1-10所示，本实施列一种水体污染源监测装置用预警装置，包括升降座110，升降座110上设置有纵向调节组件、横向调节组件、旋转组件以及取样组件，纵向调节组件设置在升降座110上，横向调节组件设置在纵向调节组件，旋转组件设置在横向调节组件上，取样组件设置在旋转组件上；

取样组件包括取样筒210、动力部、取样部以及释放部，动力部包括用于分隔取样筒210的分隔板220、双缸气缸230以及通杆240，分隔板220安装在取样筒210内壁上，且将取样筒210内部分为取样腔250以及监测腔260，双缸气缸230安装在分隔板220上，且若干通杆240活动设置在双缸气缸230两端，取样部包括复位件、抽筒270、中转箱280、抽杆290以及活塞211，取样筒210上设有安装槽，复位件设置在安装槽内，抽筒270与复位件连接，活塞211活动设置在抽筒270内部，抽杆290一端与通杆240连接，抽杆290另一端穿过抽筒270与活塞211连接，中转箱280设置在取样腔250内部，抽筒270设置有若干输出孔212，中转箱280上开设有开槽，若干输出孔212与开槽位置对应；

在具体实施中，通杆240的长度略大于抽筒270的长度，所以在伸出最长距离的过程中，能够触碰到抽筒270的底部，在收缩到最短距离的时候，也能将抽筒270抬起。

本实施例中，通过设置分隔板220、双缸气缸230以及通杆240、复位件、抽筒270、中转箱280、抽杆290以及活塞211，双缸气缸230两端的通杆240都能够进行伸缩运动，但是两端不能同时伸出或者收缩，首先，活塞211的初始位置处在抽筒270底部，此时，通杆240伸出最长距离，然后双缸气缸230进行收缩，带动抽杆290进行移动，抽杆290带动活塞211向抽筒270顶部移动，根据大气压的原理，水样被抽入到抽筒270内部，活塞211继续移动到抽筒270顶部，活塞211不再继续移动，抽杆290移动带动抽筒270向上移动，当抽筒270向上移动到输出孔212与开槽对应时，通杆240收缩到最短距离，抽杆290不再移动，由于抽筒270压力较高，中转箱280中压力较小，水样则通过输出孔212从抽筒270内进入到中转箱280中，这样，能够比较方便地传输水样，而且通过一个双缸气缸230来控制取样和输出，较为方便，且水样的抽取自动化，且水样的转移较为平稳，提高了使用性能。

释放部包括连杆310、输入软管320、输出软管330、输出管340以及抽气管350，连杆310活动设置在监测腔260内部，连杆310内部设置有输水腔室360，输水腔室360为“L”型结构，输入软管320将输水腔室360与中转箱280连通，取样筒210内壁上设有开口，开口处设置有输出软管330，若干输出管340安装在取样筒210底部，若干输出管340均设置有液体通道370、进液口以及出液孔380，输出软管330与进液口适配，抽气管350设置在取样筒210底部且与取样筒210内部连通；

在实际使用过程中，需要在开口处设置液体单向阀，而在抽气管350中设置气体单向阀，保证液体只能从输水腔室360进入输出软管330，气体智能从抽气管350中进入到取样筒210中。

本实施例中，通过设置连杆310、输入软管320、输出软管330、输出管340以及抽气管350，初始时，连杆310中的输水腔室360内无水样，双缸气缸230上与连杆310连接的通杆240处于收缩状态，当旋转组件将取样组件翻转时，中转箱280中的水样通过重力差以及压力差通过输入软管320进入到输水腔室360中，然后，通杆240缓慢伸长，当开口与输水腔室360的一端对应时，输水腔室360中的水样通过输出软管330进入到液体通道370内，此时，液体通道370内的压力与安装的试管740之间的压力差较小，水样无法通过较小的出液孔380进入到试管740中，此时，通杆240再次收缩，连杆310向上移动，此时，试管740中的空气通过抽气管350被吸入到连杆310与取样筒210之间的位置，然后，这些空气增大了液体通道370中的压力，也使试管740内部为负压，使液体通道370内的压力与安装的试管740之间的压力差变得较大，此时液体通道370中的水样通过出液孔380进入到试管740中，这样设置，负压不仅能够便于水样较为平缓地进入到，保护水样的完整内部结构，不会溢出，负压条件下水样也能更方便进入到试管740，而且负压也能增加试管740口的吸力，增加试管740安装的稳固性，保护了试管740，通过各个结构的相互配合，增加了使用性能。

升降座110内部中空，且底部设置有若干承载件120。

复位件包括复位弹簧710以及连接环720，若干复位弹簧710设置在安装槽中，连接环720连接在复位弹簧710上，连接环720内壁与取样筒210外壁连接。

抽筒270上设置有与其连通的抽水管730，取样筒210上卡设有试管740以及探头机构750，其中一个输出管340以及抽气管350位于试管740内部，探头机构750安装在另一个输出管340上，升降座110上设有报警机构760；

本实施例中，通过卡设试管740，能够在其中输入水样，而且再通过在其中一个输出管340上安装探头，探头能够对水样进行一个初步的检测，只能检测出水样的混浊度和有无污染，检测不出具体的污染度、污染物以及污染源，若检测出污染，则通过报警机构760进行预警，进行环保处理，再通过取出试管740，经过试验测试出具体的污染度、污染物以及污染源。

一种水体污染源监测装置用的预警方法，包括以下步骤：

S1：获取水质参数时间序列：

在一个水体的起始位置以及终点位置设置若干个预警装置，通过在不同时间进行取样，对试管740中的水样进行检测，得到在不同时间的不同水质参数，这些不同的水质参数按照时间线性排列，则能够得到若干个水质参数的时间序列；

S2：变换计算：

S2.1：利用傅里叶变换对每个站点若干个常规水质参数的时间序列进行周期性分析，确定水质参数的年、季、月、日、小时的周期性变化趋势识别出水质数据中；

本实施例中，PSD功率谱密度曲线以每日时间单位的横坐标为频率，纵坐标为PSD，谱估计采用海明窗口，窗口的长度等于分析的时间序列的长度，从一个区域到另一个区域的重叠样本数是窗口长度的50％，快速傅立叶变换点的数量也等于分析时间序列的长度，使用Welch方法将序列划分成重叠的片段，计算每个片段的修改谱，然后对谱估计求平均值，然后在双对数空间中检验每个平均单边功率谱，以便识别每个信号的主导周期和频率的变化，可能揭示不同行为模式的坡度突变，PSD应用于2年15min时间序列的高频数据，每15分钟监测一次并视为1个单位，一天由96个单位表示，计算出总数据长度，然后计算平均采样时间和采样频率，计算FFT并归一化并最终绘图。

S2.2：同时，再采用连续小波变换对时间序列进行小波分析，通过局部性调整小波尺度确定小波异常出现的具体位置、小波的异常持续时间及强度，识别出水质数据中非周期性异常；

在具体实施过程中，通过对水质参数的一般曲线和连续小波变换的研究，识别出两类异常；类型1：小波参数值的突然上升或下降；当参数值在短时间内意外增加或减少时，就会发现异常。类型2：在参数值的波动程度随波动幅度的相应增加而增加的点处检测到异常。

S3：确定异常模式：

选取离水体河口距离较远预警装置验证是否与河流感潮有关，通过降雨量数据结合土地利用数据与小波变换做对比，确定是否与降雨径流有关系；

在具体实施过程中，选取两年的总跨度15分钟水质高频在线监测数据，目的是利用如此频繁地监视的数据，以便由于不频繁的监视而不会错过瞬态过程。对于大量在线高频监测数据，河流水质自动监测站会出现各种因素导致监测数据间断性的缺失，流域管理局会每周对所有监测站点进行维护避免数据缺失，对于连续缺失数据低于12个的数据根据缺失点前后的值进行线性插值的方法补充，对于连续缺失数据大于12个的数据采用前面未缺失数据的数值数据平移的方法补充。填充后的数据进行傅里叶变换和功率谱图的绘制，解析出现异常的原因。统计分析包括平均值、标准差、中位数、众数、缺失率、峰值等；在统计分析中，各监测站点的参数波动和规律有助于谱分析的辅助分析和两年水质的基本情况。

S4：进行预警：

当在线高频数据不断上传，加入到程序数据中后进行再次分析，不断的运行确定出现异常后进行异常因子识别，确定异常产生的原因进行报警；

S5：进行荧光响应溯源：

启动取样组件自动留样，用荧光解析技术分析当前水样荧光图谱特征确定异常的源头。

S2.1中采用傅里叶变换中的功率谱密度对流量、水温、PH、DO、电导率、NOx-N、浊度进行功率谱分析；

其中，PH为酸碱度，DO为溶解氧的含量，NOx-N为水中亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量。

实施例二

纵向调节组件包括第一驱动电机410、第一丝杠420、第一活动块430、滑块460以及第一连接件440，第一驱动电机410设置在升降座110内部，第一丝杠420连接在第一驱动电机410输出端，第一活动块430活动设置在第一丝杠420上，升降座110上设有滑轨450，滑块460与滑轨450滑动配合，第一连接件440一端与滑块460连接；

本实施例中，通过设置第一驱动电机410、第一丝杠420、第一活动块430、滑块460以及第一连接件440，第一驱动电机410提供动力，使第一丝杠420自转，且第一驱动电机410能够进行正反转，使第一活动块430在第一丝杠420上能够进行升降运动，间接使取样组件进行升降组件，便于采集不同高度的水体污染源，提高了使用性能和适用性。

横向调节组件包括第二驱动电机510、第二丝杠520、第二活动块530以及第二连接件540，第一连接件440另一端连接有安装座550，第二驱动电机510安装在安装座550上，第二丝杠520连接在第二驱动电机510输出端，第二活动块530活动设置在第二丝杠520上，第二连接件540一端与第二活动块530连接；

本实施例中，通过设置第二驱动电机510、第二丝杠520、第二活动块530以及第二连接件540，与纵向调节组件原理相同，横向调节组件能够调节取样组件进行横向移动，便于采集远距离的水体污染，提高了使用性能。

安装座550上设有外壳560，横向调节组件位于外壳560内部。

旋转组件包括连接部以及旋转部，连接部包括连接座610、竖板620以及旋转轴630，第二连接件540另一端连接在连接座610上，竖板620设置在连接座610上，旋转轴630活动设置在竖板620上，旋转部包括转块640、滚轮650以及滚动板660，转块640连接在旋转轴630上，转块640上设置有滚轮650，滚动板660固定连接在外壳560上，滚动板660上设有倾斜面670，滚轮650与倾斜面670滑动配合；

在具体实施过程中，倾斜面670的倾斜角度可以为30°到45°，倾斜面570顶端到底端的距离约等于旋转轴630中心点到滚轮650中心点的距离，这样在进行工作的过程中，能够调节倾斜面670倾斜角度来调节取样组件的旋转圈数，并且当滚轮650在倾斜面670底端时，输出管340朝下，滚轮650在倾斜面顶端时，抽筒270朝下。

本实施例中，通过设置连接座610、竖板620以及旋转轴630、转块640、滚轮650以及滚动板660，在横向调节组件进行工作的时候，第二活动块530进行移动时，会带动连接座610以及其上的旋转轴630进行移动，此时，滚轮650会在倾斜面670上进行滚动，因为倾斜面670是倾斜的，所以滚轮650在移动的过程中，旋转轴630与倾斜面670的距离会慢慢增大或者减小，转块640旋转就会带动旋转轴630旋转，旋转轴630是连接在取样组件上的，就会带动取样组件旋转，首先，取样组件中抽筒270位于输出管340下方，便于进行抽样，然后，取样组件旋转，此时，输出管340位于抽筒270下方，便于水样的传输，这样做能够在横向移动的过程中较为平缓地进行旋转，比起直接连接旋转气缸，能够保护水样，防止水样摇晃幅度较大，最终造成水样检测的误差，使检测精度更高，并且便于人员拿取取样试管740，通过多个结构相互配合，提高了使用性能。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种水体污染源监测装置用预警装置，包括升降座(110)，其特征在于，所述升降座(110)上设置有纵向调节组件、横向调节组件、旋转组件以及取样组件，所述纵向调节组件设置在升降座(110)上，所述横向调节组件设置在纵向调节组件，所述旋转组件设置在横向调节组件上，所述取样组件设置在旋转组件上；

所述取样组件包括取样筒(210)、动力部、取样部以及释放部，所述动力部包括用于分隔取样筒(210)的分隔板(220)、双缸气缸(230)以及通杆(240)，所述分隔板(220)安装在取样筒(210)内壁上，且将取样筒(210)内部分为取样腔(250)以及监测腔(260)，所述双缸气缸(230)安装在分隔板(220)上，且若干通杆(240)活动设置在双缸气缸(230)两端，所述取样部包括复位件、抽筒(270)、中转箱(280)、抽杆(290)以及活塞(211)，所述取样筒(210)上设有安装槽，所述复位件设置在安装槽内，所述抽筒(270)与复位件连接，所述活塞(211)活动设置在抽筒(270)内部，所述抽杆(290)一端与通杆(240)连接，所述抽杆(290)另一端穿过抽筒(270)与活塞(211)连接，所述中转箱(280)设置在取样腔(250)内部，所述抽筒(270)设置有若干输出孔(212)，所述中转箱(280)上开设有开槽，若干所述输出孔(212)与开槽位置对应，所述通杆(240)的长度大于抽筒(270)的长度；

所述释放部包括连杆(310)、输入软管(320)、输出软管(330)、输出管(340)以及抽气管(350)，所述连杆(310)活动设置在监测腔(260)内部，所述连杆(310)内部设置有输水腔室(360)，所述输水腔室(360)为“L”型结构，所述输入软管(320)将输水腔室(360)与中转箱280连通，所述取样筒(210)内壁上设有开口，所述开口处设置有输出软管(330)，若干所述输出管(340)安装在取样筒(210)底部，若干所述输出管(340)均设置有液体通道(370)、进液口以及出液孔(380)，所述输出软管(330)与进液口适配，所述抽气管(350)设置在取样筒(210)底部且与取样筒(210)内部连通。

2.根据权利要求1所述的一种水体污染源监测装置用预警装置，其特征在于：所述升降座(110)内部中空，且底部设置有若干承载件(120)。

3.根据权利要求1所述的一种水体污染源监测装置用预警装置，其特征在于：所述纵向调节组件包括第一驱动电机(410)、第一丝杠(420)、第一活动块(430)、滑块(460)以及第一连接件(440)，所述第一驱动电机(410)设置在升降座(110)内部，所述第一丝杠(420)连接在第一驱动电机(410)输出端，所述第一活动块(430)活动设置在第一丝杠(420)上，所述升降座(110)上设有滑轨(450)，所述滑块(460)与滑轨(450)滑动配合，所述第一连接件(440)一端与滑块(460)连接。

4.根据权利要求3所述的一种水体污染源监测装置用预警装置，其特征在于：所述横向调节组件包括第二驱动电机(510)、第二丝杠(520)、第二活动块(530)以及第二连接件(540)，所述第一连接件(440)另一端连接有安装座(550)，所述第二驱动电机(510)安装在安装座(550)上，所述第二丝杠(520)连接在第二驱动电机(510)输出端，所述第二活动块(530)活动设置在第二丝杠(520)上，所述第二连接件(540)一端与第二活动块(530)连接。

5.根据权利要求4所述的一种水体污染源监测装置用预警装置，其特征在于：所述安装座(550)上设有外壳(560)，所述横向调节组件位于外壳(560)内部。

6.根据权利要求5所述的一种水体污染源监测装置用预警装置，其特征在于：所述旋转组件包括连接部以及旋转部，所述连接部包括连接座(610)、竖板(620)以及旋转轴(630)，所述第二连接件(540)另一端连接在连接座(610)上，所述竖板(620)设置在连接座(610)上，所述旋转轴(630)活动设置在竖板(620)上，所述旋转部包括转块(640)、滚轮(650)以及滚动板(660)，所述转块(640)连接在旋转轴(630)上，所述转块(640)上设置有滚轮(650)，所述滚动板(660)固定连接在外壳(560)上，所述滚动板(660)上设有倾斜面(670)，所述滚轮(650)与倾斜面(670)滑动配合。

7.根据权利要求1所述的一种水体污染源监测装置用预警装置，其特征在于：所述复位件包括复位弹簧(710)以及连接环(720)，若干所述复位弹簧(710)设置在安装槽中，所述连接环(720)连接在复位弹簧(710)上，所述连接环(720)内壁与取样筒(210)外壁连接。

8.根据权利要求1所述的一种水体污染源监测装置用预警装置，其特征在于：所述抽筒(270)上设置有与其连通的抽水管(730)，所述取样筒(210)上卡设有试管(740)以及探头机构(750)，其中一个所述输出管(340)以及抽气管(350)位于试管(740)内部，所述探头机构(750)安装在另一个所述输出管(340)上，所述升降座(110)上设有报警机构(760)。

9.根据权利要求8所述的一种水体污染源监测装置用的预警方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：获取水质参数时间序列：

在一个水体的起始位置以及终点位置设置若干个预警装置，通过在不同时间进行取样，对试管(740)中的水样进行检测，得到在不同时间的不同水质参数，这些不同的水质参数按照时间线性排列，则能够得到若干个水质参数的时间序列；

S2：变换计算：

S2.1：利用傅里叶变换对每个站点若干个常规水质参数的时间序列进行周期性分析，确定水质参数的年、季、月、日、小时的周期性变化趋势识别出水质数据中周期性异常；

S2.2：同时，再采用连续小波变换对时间序列进行小波分析，通过局部性调整小波尺度确定小波异常出现的具体位置、小波的异常持续时间及强度，识别出水质数据中非周期性异常；

S3：确定异常模式：

选取离水体河口距离较远预警装置验证是否与河流感潮有关，通过降雨量数据结合土地利用数据与小波变换做对比，确定是否与降雨径流有关系；

S4：进行预警：

当在线高频数据不断上传，加入到程序数据中后进行再次分析，不断的运行确定出现异常后进行异常因子识别，确定异常产生的原因进行报警；

S5：进行荧光响应溯源：

启动取样组件自动留样，用荧光解析技术分析当前水样荧光图谱特征确定异常的源头。

10.根据权利要求9所述的一种水体污染源监测装置用的预警方法，其特征在于：所述S2.1中采用傅里叶变换中的功率谱密度对流量、水温、PH、DO、电导率、NOx-N、浊度进行功率谱分析。

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