CN115407040A - 一种水环境污染监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种水环境污染监测方法及系统。采集若干位置的降水水样、若干市政收水口的收水水样、若干雨水排水口的排水水样，并送至检测模块对排水水样的酸碱度进行测试；根据各检测结果以及对应的各位置输出图像至输出模块进行显示；将污染区域输出图像至输出模块，同时进行雨水渗透污染告警。利用采集若干降水水样、若干收水水样以及若干排水水样的方式，利用对比其pH值并进行计算的方式，判断对应位置区域的电解质酸碱度与土壤酸碱度，进而确定受到污染的区域，在有效降低了对污染区域判定的难度的同时，有效提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种水环境污染监测方法及系统。
背景技术
随着工业的发展，水环境的污染不仅停留在地表以及江河湖泊，也越发深入地下；对于由雨雪携带大气中的电解质污染物渗入地下水环境的污染监测是极为困难的，基于此，对城市地下水环境可能受到污染的区域进行判断是极为重要的前置工作。
中国专利申请公开号：CN111460611A公开了一种水环境污染分析方法、装置、设备及存储介质，通过水环境污染事故模拟发生点，并获取水环境污染事故模拟发生点对应的地理位置信息；接收用户输入的水环境污染事故模拟发生时刻、模拟污染物以及模拟污染物的质量，并将地理位置信息以及用户输入的信息输入预置水环境污染扩散模型进行预测，得到模拟结果数据和河流断面数据；中国专利申请公开号：CN114547322A公开了一种用于识别水环境污染的知识图谱方法，利用构建Neo4j图数据，构建致污知识图谱；基于致污知识图谱，进行知识检索和知识更新，得到致污知识；根据致污知识，识别水环境的污染类型和污染源，对污染源解析结果定位。
由此可见，上述技术方案存在以下问题：
1、无法确定由降水携带大气中可溶电解质导致的水环境污染；
2、无法确定由长时间渗透导致的地下水环境污染。
发明内容
为此，本发明提供一种水环境污染监测方法及系统，用以克服现有技术中无法确定由降水携带大气中可溶电解质导致的水环境污染且无法确定由长时间渗透导致的地下水环境污染，从而导致水环境污染监测缺乏定位能力的问题。
一方面，本发明提供一种水环境污染监测方法，包括：
步骤S1，在待监测区域中预设若干降水水样取样点，在单次降水时利用采集模块分别采集各降水水样取样点的降水水样，分别将各水样送至检测模块以使检测模块依次对各降水水样的酸碱度进行测试；
步骤S2，当所述采集模块采集各所述降水水样取样点中水样的时长达到第一预设时长时，利用所述采集模块采集该次降水中对应的若干市政收水口的收水水样；当所述采集模块采集单个所述收水水样采集到预设体积时，利用服务器判定将该收水水样送至检测模块进行测试；
步骤S3，当所述采集模块采集各所述降水水样取样点中水样的时长达到第二预设时长时，利用所述采集模块采集该次降水中对应的若干雨水排水口的排水水样；当所述采集模块采集单个所述排水水样采集到预设体积时，所述服务器判定将该收水水样送至检测模块进行测试；
步骤S4，当所述检测模块完成对各所述降水水样、各所述收水水样以及各所述排水水样的测试时，所述检测模块将各检测结果以及与各检测结果对应的位置上传至服务器，服务器根据各检测结果以及与对应的各位置生成针对待监测区域的电解质污染分布图、根据分布图与所述各降水水样取样点的位置将待监测区域划分为若干二级区域并在划分完成后将该分布图输送至输出模块以使输出模块显示该分布图；
步骤S5，当所述服务器完成所述待监测区域中水环境污染的分析时，服务器根据所述单次降水的风向及风速计算待监测区域中污染偏移的各所述二级区域，并生成待检测区域的污染偏移分布图，同时，服务器将污染偏移分布图输出至所述输出模块以以使输出模块显示该分布图。
进一步地，当所述采集模块在单次降水中对所述降水水样取样点中的水样进行采集时，采集模块将若干采集末端以预设间距设置在城市降水范围内以采集降水直至降水过程结束，其中，在单次降水过程中，各采集末端能够采集到的降水量相同，当降水过程完成时，采集模块将依次将各采集末端采集到的降水水样送至所述检测模块以使检测模块对水样进行检测并在检测模块完成对水样的检测时将检测结果传输至所述服务器，服务器根据检测结果分别对各采集末端所处位置降水的电解质携带能力进行分类，对于第i个所述降水水样取样点采集到的降水水样，其酸碱度为pHi，其中，i=1，2，3，…，n，n为最大降水水样取样点的数量，所述服务器中设有第一预设酸碱度pHα以及第二预设酸碱度pHβ，其中，pHα＜7＜pHβ，服务器将pHi与pHα以及pHβ进行比较，以确定第i个位置的降水在流至对应汇水口时对地表可溶性电解质的携带能力，并根据携带能力对对应水样并将其分类，
若pHi＜pHα，所述服务器判定第i个所述降水水样取样点的降水能够携带可溶性碱性物质并将该位置降水的水样标记为A类水样；
若pHα＜pHi＜pHβ，所述服务器判定第i个所述降水水样取样点的降水不携带地表可溶性电解质并不对该位置降水的水样进行分类；
若pHβ＜pHi，所述服务器判定第i个所述降水水样取样点的降水能够携带可溶性酸性物质并将该位置降水的水样标记为B类水样。
进一步地，当单个区域对应的单次降水时长达到所述第一预设时长时，所述服务器判断单个收水口采集的地表径流水质趋于稳定，并控制所述采集模块采集预设体积各收水口的水样并送至所述检测模块检测对应的酸碱度，对于第j个收水口，其水样的酸碱度为pHj，其中，j=1，2，3，…，m，m为最大收水口数量，所述服务器根据各收水口的酸碱度与对应各所述降水水样取样点的酸碱度的差进行判断，以确定在地表径流过程中单位体积的降水溶解地表可溶性电解质的能力，针对第j个收水口，所述服务器对流入至该收水口中的降水所处的降水水样取样点按照各所述降水水样取样点的编号进行二次编号，对于单个流入第j收水口中各降水水样取样点的雨水，其编号按照升序排名为a，服务器将该降水水样取样点降水的酸碱度所处的二级区域编号为aj，其中，a为自然数，且a=1，2，3，…，e，e为对应第j个收水口的降水水样取样点的个数，第a个所述降水水样取样点降水的酸碱度pHa与对应第j个收水口的酸碱度差值为pHaj，第a个所述降水水样取样点与第j个收水口的距离为Laj，其中，pHaj=pHj-pHa，所述服务器根据pHaj的值以及Laj的值判断由第a个降水水样取样点到第j个收水口的地表径流附近的可溶性电解质酸碱度，设定当不溶解任何物质时，第j个收水水样的理论酸碱度为δpHj，其中δpHj由式（1）确定：
所述服务器根据δpHj-pHj的值确定第j个收水口上游可溶性电解质的酸碱性并将其分类，
若δpHj-pHj＜0，所述服务器判定第j个收水口上游土壤中包含酸性可溶性电解质，并将第j个收水口上游土壤标记为A类土壤；
若δpHj-pHj=0，所述服务器根据第j个收水口上游土壤中无可溶性电解质，并不对其进行分类；
若δpHj-pHj＞0，所述服务器判定第j个收水口上游土壤中包含碱性可溶性电解质，并将第j个收水口上游土壤标记为B类土壤。
进一步地，当所述服务器完成对各所述降水水样取样点对应的降水水样以及各收水口对应收水水样的分类标记时，所述服务器根据第i个所述降水水样取样点的水样类别以及第j个所述收水口对应的土壤类别进行判断，并对第i个降水水样取样点对应的所述二级区域的污染等级进行划分，其中，各二级区域的污染等级划分包括0级，1级，2级，3级，
若第i个所述降水水样取样点的水样为A类水样，其对应的第j个所述收水口上游土壤为A类土壤，所述服务器将第i个降水水样取样点对应的所述二级区域的污染等级记为1级；
若第i个所述降水水样取样点的水样为A类水样，其对应的第j个所述收水口上游土壤为B类土壤，所述服务器将第i个降水水样取样点对应的所述二级区域的污染等级记为2级；
若第i个所述降水水样取样点的水样为B类水样，其对应的第j个所述收水口上游土壤为B类土壤，所述服务器将第i个降水水样取样点对应的所述二级区域的污染等级记为1级；
若第i个所述降水水样取样点的水样为B类水样，其对应的第j个所述收水口上游土壤为A类土壤，所述服务器将第i个降水水样取样点对应的所述二级区域的污染等级记为2级。
进一步地，当单个区域对应的单次降水时长达到所述第二预设时长时，所述服务器判断单个雨水排水口的水质波动幅度符合预设标准，且对应单个雨水排水口的各收水口流量波动幅度符合预设标准，服务器控制所述采集模块在各雨水排水口处采集所述雨水排水水样至所述预设体积时，服务器将该雨水排水水样输送至所述检测模块，同时，检测模块检测对应雨水排水水样的酸碱度，针对第k个雨水排水口，其对应的雨水排水水样酸碱度为pHk，服务器将对应第k个雨水排水口的收水口按序号各收水口的序号顺序进行二次排序，其编号按照升序排序为b，其中，b为自然数，b=1，2，3，…，f，f为第k个雨水排水口对应的收水口数量，第b个收水口对应的酸碱度为pHb，其与第k个雨水排水口的距离为Lbk，其中，k=1，2，3，…，q，q为最大雨水排水口数量，其理论酸碱度为pHk0，其中，pHk0由式（2）确定：
所述服务器根据pHk0-pHk的值确定第k个雨水排水口上游溶入电解质的酸碱性，并将其进行分类，服务器中设有第一预设排水酸碱度差pHkα以及第二预设排水酸碱度差pHkβ，其中，pHkα＜0＜pHkβ，第一预设排水酸碱度差pHkα为最大酸性污染阈值，第二预设排水酸碱度差pHkβ为最小碱性污染阈值，
若pHk0-pHK＜pHkα时，所述服务器判定雨水在流经第k个雨水排水口对应路径中溶入酸性电解质，并将其标记为A类水样，同时根据第k个雨水排水口对应各收水口上游的土壤酸碱度判断污染情况；
若pHkα＜pHk0-pHK＜pHkβ时，所述服务器判定雨水在流经第k个雨水排水口对应路径中未溶入可溶性电解质，并不对其进行分类；
若pHkβ＜pHk0-pHK时，所述服务器判定雨水在流经第k个雨水排水口对应路径中溶入碱性电解质，并将其标记为B类水样，同时根据第k个雨水排水口对应各收水口上游的土壤酸碱度判断污染情况。
进一步地，当所述服务器判定所述第k个雨水排水口的酸碱性时，服务器根据雨水在流经其对应路径中的第j个收水口上游对应的土壤酸碱性与第k个雨水口中溶入电解质的酸碱性进行对比，以判断所述单次降水对于土壤的污染情况，
若所述第k个雨水排水口对应A类水样的第j个收水口上游土壤为A类土壤，所述服务器判定第j个收水口对应上游的所述二级区域土壤未被所述单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级降低1级；
若所述第k个雨水排水口对应B类水样的第j个收水口上游土壤为B类土壤，所述服务器判定第j个收水口对应上游的所述二级区域土壤未被所述单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级降低1级；
若所述第k个雨水排水口对应A类水样的第j个收水口上游土壤为B类土壤，所述服务器判定第j个收水口对应上游的所述二级区域土壤被所述单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级提升1级；
若所述第k个雨水排水口对应B类水样的第j个收水口上游土壤为A类土壤，所述服务器判定第j个收水口对应上游的所述二级区域土壤被所述单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级提升1级。
进一步地，当所述服务器完成各所述二级区域的污染等级划分时，服务器输出对应所述电解质污染分布图，并传输至所述输出模块进行显示；
当所述服务器将对应污染区域进行标记时，服务器根据风速与风向将对应污染区域进行响应的偏移，并将偏移的图像与所述电解质污染分布图进行叠加，形成渗透污染图像，同时传输至所述输出模块进行显示，并进行降水渗透污染报警；
当所述服务器连续对单个所述二级区域进行雨水渗透报警达到预设次数时，服务器对相应二级区域进行标记，形成地下水环境污染图像，同时，服务器对相应区域进行地下水环境污染报警。
另一方面，本发明提供一种水环境污染监测系统，包括：
采集模块，其包含若干采集末端，用以分别对雨水降水的各所述降水水样取样点、各所述收水口以及各所述雨水排水口的水样进行采集；
检测模块，其用以对各采集模块的水样进行检测；
服务器，其与所述采集模块以及所述检测模块相连，用以控制采集模块的采集时间以及根据检测模块的检测结果进行计算，同时根据计算结果进行图像输出和报警；
输出模块，其与所述服务器相连，用以显示服务器传输的图像。
进一步地，所述采集模块包括：
若干降水采集末端，其设置在地面上，用以采集降水水样；
若干收水口采集末端，其设置在各所述收水口内，用以采集收水水样；
若干雨水排水口采集末端，其设置在所述雨水排水口外，用以采集雨水排水水样。
进一步地，所述输出模块根据所述污染区域图像、所述渗透污染图像以及所述地下水环境污染图像进行记录，并根据其时间先后顺序逐帧播放。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用采集若干降水水样、若干收水水样以及若干排水水样的方式，利用对比其pH值并进行计算的方式，判断对应位置区域的雨水携带电解质的酸碱度与土壤酸碱度，进而确定受到污染的区域，在有效降低了对污染区域判定的难度的同时，有效提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
进一步地，利用对各降水水样对降水的酸碱度进行判断，在有效提升了对对应位置携带土壤中电解质的携带能力的判断准确性的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
进一步地，通过综合各降水水样对对应收水水样的酸碱度判断土壤的酸碱度，从而对土壤本身性质进行判定，在有效降低了土壤本身性质对污染判断干扰程度的同时，排除了雨水汇流带来的干扰，从而进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
进一步地，通过对二级区域污染程度进行标记并划分的方式，在有效提升了污染预警准确度的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
进一步地，通过综合各收水水样以及对应排水水样的酸碱度判断对应排水流域的污染程度，在有效放大了对雨水渗透带来污染的敏感度的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
进一步地，通过对土壤酸碱性与对应水样酸碱性的比较，判断对应的水环境污染区域，在有效提升了对可溶性电解质渗入土壤区域的准确性的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
进一步地，通过对风向以及风力的判断，将污染区域图像输出的方式，并通过设置预设次数的方式，对地下水环境污染进行预测，从而避免因若干不可测预见问题导致的地下水环境污染，在有效提升了检测系统鲁棒性的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
进一步地，利用设置采集模块、检测模块、服务器、以及输出模块的方式，采集并检测各类别水样并进行图像输出，在有效提升了对水环境污染监测的直观性的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
进一步地，利用设置若干降水采集末端、若干收水口采集末端以及若干雨水排水口采集末端的方式，多点位采集降水水样，在有效提升了区域覆盖程度的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
进一步地，利用输出模块将各图像依次进行记录并输出的方式，直观表现水环境污染的进行，在有效提升了对水环境污染表现的直观性的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
附图说明
图1为本发明水环境污染监测方法的流程图；
图2为本发明实施例水环境污染监测系统的系统构架图;
图3为本发明实施例水环境污染监测点位的分布示意图；
图4为本发明图像输出的示意图；
其中：1：降水水样取样点；2：收水水样取样点；3：排水路径；4：排水水样取样点；5：风向指示标。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，还需要说明的是，在本发明的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
步骤S1，在待监测区域中预设若干降水水样取样点，在单次降水时利用采集模块分别采集各降水水样取样点的降水水样，分别将各水样送至检测模块以使检测模块依次对各降水水样的酸碱度进行测试；
步骤S2，当采集模块采集各降水水样取样点中水样的时长达到第一预设时长时，利用采集模块采集该次降水中对应的若干市政收水口的收水水样；当采集模块采集单个收水水样采集到预设体积时，利用服务器判定将该收水水样送至检测模块进行测试；
步骤S3，当采集模块采集各降水水样取样点中水样的时长达到第二预设时长时，利用采集模块采集该次降水中对应的若干雨水排水口的排水水样；当采集模块采集单个排水水样采集到预设体积时，服务器判定将该收水水样送至检测模块进行测试；
步骤S4，当检测模块完成对各降水水样、各收水水样以及各排水水样的测试时，检测模块将各检测结果以及与各检测结果对应的位置上传至服务器，服务器根据各检测结果以及与对应的各位置生成针对待监测区域的电解质污染分布图、根据分布图与各降水水样取样点的位置将待监测区域划分为若干二级区域并在划分完成后将该分布图输送至输出模块以使输出模块显示该分布图；
步骤S5，当服务器完成待监测区域中水环境污染的分析时，服务器根据单次降水的风向及风速计算待监测区域中污染偏移的各二级区域，并生成待检测区域的污染偏移分布图，同时，服务器将污染偏移分布图输出至输出模块以以使输出模块显示该分布图。
利用采集若干降水水样、若干收水水样以及若干排水水样的方式，利用对比其pH值并进行计算的方式，判断对应位置区域的雨水携带电解质的酸碱度与土壤酸碱度，进而确定受到污染的区域，在有效降低了对污染区域判定的难度的同时，有效提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
具体而言，当采集模块在单次降水中对降水水样取样点中的水样进行采集时，采集模块将若干采集末端以预设间距设置在城市降水范围内以采集降水直至降水过程结束，其中，在单次降水过程中，各采集末端能够采集到的降水量相同，当降水过程完成时，采集模块将依次将各采集末端采集到的降水水样送至检测模块以使检测模块对水样进行检测并在检测模块完成对水样的检测时将检测结果传输至服务器，服务器根据检测结果分别对各采集末端所处位置降水的电解质携带能力进行分类，对于第i个降水水样取样点采集到的降水水样，其酸碱度为pHi，其中，i=1，2，3，…，n，n为最大降水水样取样点的数量，服务器中设有第一预设酸碱度pHα以及第二预设酸碱度pHβ，其中，pHα＜7＜pHβ，服务器将pHi与pHα以及pHβ进行比较，以确定第i个位置的降水在流至对应汇水口时对地表可溶性电解质的携带能力，并根据携带能力对对应水样并将其分类，
若pHi＜pHα，服务器判定第i个降水水样取样点的降水能够携带可溶性碱性物质并将该位置降水的水样标记为A类水样；
若pHα＜pHi＜pHβ，服务器判定第i个降水水样取样点的降水不携带地表可溶性电解质并不对该位置降水的水样进行分类；
若pHβ＜pHi，服务器判定第i个降水水样取样点的降水能够携带可溶性酸性物质并将该位置降水的水样标记为B类水样。
利用对各降水水样对降水的酸碱度进行判断，在有效提升了对对应位置携带土壤中电解质的携带能力的判断准确性的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
具体而言，当单个区域对应的单次降水时长达到第一预设时长时，服务器判断单个收水口采集的地表径流水质趋于稳定，并控制采集模块采集预设体积各收水口的水样并送至检测模块检测对应的酸碱度，对于第j个收水口，其水样的酸碱度为pHj，其中，j=1，2，3，…，m，m为最大收水口数量，服务器根据各收水口的酸碱度与对应各降水水样取样点的酸碱度的差进行判断，以确定在地表径流过程中单位体积的降水溶解地表可溶性电解质的能力，针对第j个收水口，服务器对流入至该收水口中的降水所处的降水水样取样点按照各降水水样取样点的编号进行二次编号，对于单个流入第j收水口中各降水水样取样点的雨水，其编号按照升序排名为a，服务器将该降水水样取样点降水的酸碱度所处的二级区域编号为aj，其中，a为自然数，且a=1，2，3，…，e，e为对应第j个收水口的降水水样取样点的个数，第a个降水水样取样点降水的酸碱度pHa与对应第j个收水口的酸碱度差值为pHaj，第a个降水水样取样点与第j个收水口的距离为Laj，其中，pHaj=pHj-pHa，服务器根据pHaj的值以及Laj的值判断由第a个降水水样取样点到第j个收水口的地表径流附近的可溶性电解质酸碱度，设定当不溶解任何物质时，第j个收水水样的理论酸碱度为δpHj，其中δpHj由式（1）确定：
服务器根据δpHj-pHj的值确定第j个收水口上游可溶性电解质的酸碱性并将其分类，
若δpHj-pHj＜0，服务器判定第j个收水口上游土壤中包含酸性可溶性电解质，并将第j个收水口上游土壤标记为A类土壤；
若δpHj-pHj=0，服务器根据第j个收水口上游土壤中无可溶性电解质，并不对其进行分类；
若δpHj-pHj＞0，服务器判定第j个收水口上游土壤中包含碱性可溶性电解质，并将第j个收水口上游土壤标记为B类土壤。
通过综合各降水水样对对应收水水样的酸碱度判断土壤的酸碱度，从而对土壤本身性质进行判定，在有效降低了土壤本身性质对污染判断干扰程度的同时，排除了雨水汇流带来的干扰，从而进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
具体而言，当服务器完成对各降水水样取样点对应的降水水样以及各收水口对应收水水样的分类标记时，服务器根据第i个降水水样取样点的水样类别以及第j个收水口对应的土壤类别进行判断，并对第i个降水水样取样点对应的二级区域的污染等级进行划分，其中，各二级区域的污染等级划分包括0级，1级，2级，3级，
若第i个降水水样取样点的水样为A类水样，其对应的第j个收水口上游土壤为A类土壤，服务器将第i个降水水样取样点对应的二级区域的污染等级记为1级；
若第i个降水水样取样点的水样为A类水样，其对应的第j个收水口上游土壤为B类土壤，服务器将第i个降水水样取样点对应的二级区域的污染等级记为2级；
若第i个降水水样取样点的水样为B类水样，其对应的第j个收水口上游土壤为B类土壤，服务器将第i个降水水样取样点对应的二级区域的污染等级记为1级；
若第i个降水水样取样点的水样为B类水样，其对应的第j个收水口上游土壤为A类土壤，服务器将第i个降水水样取样点对应的二级区域的污染等级记为2级。
通过对二级区域污染程度进行标记并划分的方式，在有效提升了污染预警准确度的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
具体而言，当单个区域对应的单次降水时长达到第二预设时长时，服务器判断单个雨水排水口的水质波动幅度符合预设标准，且对应单个雨水排水口的各收水口流量波动幅度符合预设标准，服务器控制采集模块在各雨水排水口处采集雨水排水水样至预设体积时，服务器将该雨水排水水样输送至检测模块，同时，检测模块检测对应雨水排水水样的酸碱度，针对第k个雨水排水口，其对应的雨水排水水样酸碱度为pHk，服务器将对应第k个雨水排水口的收水口按序号各收水口的序号顺序进行二次排序，其编号按照升序排序为b，其中，b为自然数，b=1，2，3，…，f，f为第k个雨水排水口对应的收水口数量，第b个收水口对应的酸碱度为pHb，其与第k个雨水排水口的距离为Lbk，其中，k=1，2，3，…，q，q为最大雨水排水口数量，其理论酸碱度为pHk0，其中，pHk0由式（2）确定：
服务器根据pHk0-pHk的值确定第k个雨水排水口上游溶入电解质的酸碱性，并将其进行分类，服务器中设有第一预设排水酸碱度差pHkα以及第二预设排水酸碱度差pHkβ，其中，pHkα＜0＜pHkβ，第一预设排水酸碱度差pHkα为最大酸性污染阈值，第二预设排水酸碱度差pHkβ为最小碱性污染阈值，
若pHk0-pHK＜pHkα时，服务器判定雨水在流经第k个雨水排水口对应路径中溶入酸性电解质，并将其标记为A类水样，同时根据第k个雨水排水口对应各收水口上游的土壤酸碱度判断污染情况；
若pHkα＜pHk0-pHK＜pHkβ时，服务器判定雨水在流经第k个雨水排水口对应路径中未溶入可溶性电解质，并不对其进行分类；
若pHkβ＜pHk0-pHK时，服务器判定雨水在流经第k个雨水排水口对应路径中溶入碱性电解质，并将其标记为B类水样，同时根据第k个雨水排水口对应各收水口上游的土壤酸碱度判断污染情况。
通过综合各收水水样以及对应排水水样的酸碱度判断对应排水流域的污染程度，在有效放大了对雨水渗透带来污染的敏感度的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
具体而言，当服务器判定第k个雨水排水口的酸碱性时，服务器根据雨水在流经其对应路径中的第j个收水口上游对应的土壤酸碱性与第k个雨水口中溶入电解质的酸碱性进行对比，以判断单次降水对于土壤的污染情况，
若第k个雨水排水口对应A类水样的第j个收水口上游土壤为A类土壤，服务器判定第j个收水口对应上游的二级区域土壤未被单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级降低1级；
若第k个雨水排水口对应B类水样的第j个收水口上游土壤为B类土壤，服务器判定第j个收水口对应上游的二级区域土壤未被单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级降低1级；
若第k个雨水排水口对应A类水样的第j个收水口上游土壤为B类土壤，服务器判定第j个收水口对应上游的二级区域土壤被单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级提升1级；
若第k个雨水排水口对应B类水样的第j个收水口上游土壤为A类土壤，服务器判定第j个收水口对应上游的二级区域土壤被单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级提升1级。
通过对土壤酸碱性与对应水样酸碱性的比较，判断对应的水环境污染区域，在有效提升了对可溶性电解质渗入土壤区域的准确性的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
具体而言，当服务器完成各二级区域的污染等级时，服务器输出对应电解质污染分布图，并传输至输出模块进行显示；
当服务器将对应污染区域进行标记时，服务器根据风速与风向将对应污染区域进行响应的偏移，并将偏移的图像与电解质污染分布图进行叠加，形成渗透污染图像，同时传输至输出模块进行显示，并进行降水渗透污染报警；
当服务器连续对单个二级区域进行雨水渗透报警达到预设次数时，服务器对相应二级区域进行标记，形成地下水环境污染图像，同时，服务器对相应区域进行地下水环境污染报警。
通过对风向以及风力的判断，将污染区域图像输出的方式，并通过设置预设次数的方式，对地下水环境污染进行预测，从而避免因若干不可测预见问题导致的地下水环境污染，在有效提升了检测系统鲁棒性的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
请参阅图2所示，其为本发明实施例水环境污染监测系统的系统构架图，包括：
采集模块，其包含若干采集末端，用以分别对雨水降水的各降水水样取样点、各收水口以及各雨水排水口的水样进行采集；
检测模块，其用以对各采集模块的水样进行检测；
服务器，其与采集模块以及检测模块相连，用以控制采集模块的采集时间以及根据检测模块的检测结果进行计算，同时根据计算结果进行图像输出和报警；
输出模块，其与服务器相连，用以显示服务器传输的图像。
利用设置采集模块、检测模块、服务器、以及输出模块的方式，采集并检测各类别水样并进行图像输出，在有效提升了对水环境污染监测的直观性的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
具体而言，采集模块包括：
若干降水采集末端，其设置在地面上，用以采集降水水样；
若干收水口采集末端，其设置在各收水口内，用以采集收水水样；
若干雨水排水口采集末端，其设置在雨水排水口外，用以采集雨水排水水样。
利用设置若干降水采集末端、若干收水口采集末端以及若干雨水排水口采集末端的方式，多点位采集降水水样，在有效提升了区域覆盖程度的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。
具体而言，输出模块根据污染区域图像、渗透污染图像以及地下水环境污染图像进行记录，并根据其时间先后顺序逐帧播放。
利用输出模块将各图像依次进行记录并输出的方式，直观表现水环境污染的进行，在有效提升了对水环境污染表现的直观性的同时，进一步提升了因降水导致水环境污染监测定位的准确度。利用本发明技术方案进行水环境污染监测的具体方式如下：
请参阅图3所示，其为本发明实施例水环境污染监测点位的分布示意图，当出现降水时，采集模块开始采集各降水水样取样点1的水样，直至降水结束，以图3中所示范围为例其中各降水水样取样点距最近的收水水样取样点2的距离不同，其在经过一段时间的汇流后，会达到最大流量，以图中所示，若图中标注1点与其左侧两个点以及下侧一个点共同汇入距离1点最近的收水口中，其最远点的水汇入其中的时刻即为该收水口的取样时刻；
同理，图中所示该排水路径3中存在四个收水水样取样点2，其由排水路径3汇入排水水样取样点4处，当距离排水水样取样点4最远处的收水水样取样点的水开始流入排水水样点4中时，采集模块开始采样。
请参阅图4所示，其为本发明图像输出的示意图，
当根据本申请技术方案对各水样进行测试后，能够判断各降水水样取样点的范围内土壤受到水中所携带可溶性电解质的污染情况，此时，
请参阅图4中的（a）图，其为服务器在地图上标注的颜色深度示意图，
服务器将图中影像从输出模块进行图像输出，并根据当地该次降水的地表风速，
请参阅图4中的（b）图，其为服务器根据地表风速在地图上标注的颜色深度示意图，
服务器将对应的污染情况根据风向指示标5对污染区域进行偏移，并输出至输出模块进行显示；此步骤为消减因采集雨水位置与地面存在高差而进行。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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)
1.一种水环境污染监测方法，其特征在于，包括：
步骤S1，在待监测区域中预设若干降水水样取样点，在单次降水时利用采集模块分别采集各降水水样取样点的降水水样，分别将各水样送至检测模块以使检测模块依次对各降水水样的酸碱度进行测试；
步骤S2，当所述采集模块采集各所述降水水样取样点中水样的时长达到第一预设时长时，利用所述采集模块采集该次降水中对应的若干市政收水口的收水水样；当所述采集模块采集单个所述收水水样采集到预设体积时，利用服务器判定将该收水水样送至检测模块进行测试；
步骤S3，当所述采集模块采集各所述降水水样取样点中水样的时长达到第二预设时长时，利用所述采集模块采集该次降水中对应的若干雨水排水口的排水水样；当所述采集模块采集单个所述排水水样采集到预设体积时，所述服务器判定将该收水水样送至检测模块进行测试；
步骤S4，当所述检测模块完成对各所述降水水样、各所述收水水样以及各所述排水水样的测试时，所述检测模块将各检测结果以及与各检测结果对应的位置上传至服务器，服务器根据各检测结果以及与对应的各位置生成针对待监测区域的电解质污染分布图、根据分布图与所述各降水水样取样点的位置将待监测区域划分为若干二级区域并在划分完成后将该分布图输送至输出模块以使输出模块显示该分布图；
步骤S5，当所述服务器完成所述待监测区域中水环境污染的分析时，服务器根据所述单次降水的风向及风速计算待监测区域中污染偏移的各所述二级区域，并生成待检测区域的污染偏移分布图，同时，服务器将污染偏移分布图输出至所述输出模块以以使输出模块显示该分布图。
2.根据权利要求1所述的水环境污染监测方法，其特征在于，当所述采集模块在单次降水中对所述降水水样取样点中的水样进行采集时，采集模块将若干采集末端以预设间距设置在城市降水范围内以采集降水直至降水过程结束，其中，在单次降水过程中，各采集末端能够采集到的降水量相同，当降水过程完成时，采集模块将依次将各采集末端采集到的降水水样送至所述检测模块以使检测模块对水样进行检测并在检测模块完成对水样的检测时将检测结果传输至所述服务器，服务器根据检测结果分别对各采集末端所处位置降水的电解质携带能力进行分类，对于第i个所述降水水样取样点采集到的降水水样，其酸碱度为pHi，其中，i=1，2，3，…，n，n为最大降水水样取样点的数量，所述服务器中设有第一预设酸碱度pHα以及第二预设酸碱度pHβ，其中，pHα＜7＜pHβ，服务器将pHi与pHα以及pHβ进行比较，以确定第i个位置的降水在流至对应汇水口时对地表可溶性电解质的携带能力，并根据携带能力对对应水样并将其分类，
若pHi＜pHα，所述服务器判定第i个所述降水水样取样点的降水能够携带可溶性碱性物质并将该位置降水的水样标记为A类水样；
若pHα＜pHi＜pHβ，所述服务器判定第i个所述降水水样取样点的降水不携带地表可溶性电解质并不对该位置降水的水样进行分类；
若pHβ＜pHi，所述服务器判定第i个所述降水水样取样点的降水能够携带可溶性酸性物质并将该位置降水的水样标记为B类水样。
3.根据权利要求2所述的水环境污染监测方法，其特征在于，当单个区域对应的单次降水时长达到所述第一预设时长时，所述服务器判断单个收水口采集的地表径流水质趋于稳定，并控制所述采集模块采集预设体积各收水口的水样并送至所述检测模块检测对应的酸碱度，对于第j个收水口，其水样的酸碱度为pHj，其中，j=1，2，3，…，m，m为最大收水口数量，所述服务器根据各收水口的酸碱度与对应各所述降水水样取样点的酸碱度的差进行判断，以确定在地表径流过程中单位体积的降水溶解地表可溶性电解质的能力，针对第j个收水口，所述服务器对流入至该收水口中的降水所处的降水水样取样点按照各所述降水水样取样点的编号进行二次编号，对于单个流入第j收水口中各降水水样取样点的雨水，其编号按照升序排名为a，服务器将该降水水样取样点降水的酸碱度所处的二级区域编号为aj，其中，a为自然数，且a=1，2，3，…，e，e为对应第j个收水口的降水水样取样点的个数，第a个所述降水水样取样点降水的酸碱度pHa与对应第j个收水口的酸碱度差值为pHaj，第a个所述降水水样取样点与第j个收水口的距离为Laj，其中，pHaj=pHj-pHa，所述服务器根据pHaj的值以及Laj的值判断由第a个降水水样取样点到第j个收水口的地表径流附近的可溶性电解质酸碱度，设定当不溶解任何物质时，第j个收水水样的理论酸碱度为δpHj，其中δpHj由式（1）确定：
所述服务器根据δpHj-pHj的值确定第j个收水口上游可溶性电解质的酸碱性并将其分类，
若δpHj-pHj＜0，所述服务器判定第j个收水口上游土壤中包含酸性可溶性电解质，并将第j个收水口上游土壤标记为A类土壤；
若δpHj-pHj=0，所述服务器根据第j个收水口上游土壤中无可溶性电解质，并不对其进行分类；
若δpHj-pHj＞0，所述服务器判定第j个收水口上游土壤中包含碱性可溶性电解质，并将第j个收水口上游土壤标记为B类土壤。
4.根据权利要求3所述的水环境污染监测方法，其特征在于，当所述服务器完成对各所述降水水样取样点对应的降水水样以及各收水口对应收水水样的分类标记时，所述服务器根据第i个所述降水水样取样点的水样类别以及第j个所述收水口对应的土壤类别进行判断，并对第i个降水水样取样点对应的所述二级区域的污染等级进行划分，其中，各二级区域的污染等级划分包括0级，1级，2级，3级，
若第i个所述降水水样取样点的水样为A类水样，其对应的第j个所述收水口上游土壤为A类土壤，所述服务器将第i个降水水样取样点对应的所述二级区域的污染等级记为1级；
若第i个所述降水水样取样点的水样为A类水样，其对应的第j个所述收水口上游土壤为B类土壤，所述服务器将第i个降水水样取样点对应的所述二级区域的污染等级记为2级；
若第i个所述降水水样取样点的水样为B类水样，其对应的第j个所述收水口上游土壤为B类土壤，所述服务器将第i个降水水样取样点对应的所述二级区域的污染等级记为1级；
若第i个所述降水水样取样点的水样为B类水样，其对应的第j个所述收水口上游土壤为A类土壤，所述服务器将第i个降水水样取样点对应的所述二级区域的污染等级记为2级。
5.根据权利要求4所述的水环境污染监测方法，其特征在于，当单个区域对应的单次降水时长达到所述第二预设时长时，所述服务器判断单个雨水排水口的水质波动幅度符合预设标准，且对应单个雨水排水口的各收水口流量波动幅度符合预设标准，服务器控制所述采集模块在各雨水排水口处采集所述雨水排水水样至所述预设体积时，服务器将该雨水排水水样输送至所述检测模块，同时，检测模块检测对应雨水排水水样的酸碱度，针对第k个雨水排水口，其对应的雨水排水水样酸碱度为pHk，服务器将对应第k个雨水排水口的收水口按序号各收水口的序号顺序进行二次排序，其编号按照升序排序为b，其中，b为自然数，b=1，2，3，…，f，f为第k个雨水排水口对应的收水口数量，第b个收水口对应的酸碱度为pHb，其与第k个雨水排水口的距离为Lbk，其中，k=1，2，3，…，q，q为最大雨水排水口数量，其理论酸碱度为pHk0，其中，pHk0由式（2）确定：
所述服务器根据pHk0-pHk的值确定第k个雨水排水口上游溶入电解质的酸碱性，并将其进行分类，服务器中设有第一预设排水酸碱度差pHkα以及第二预设排水酸碱度差pHkβ，其中，pHkα＜0＜pHkβ，第一预设排水酸碱度差pHkα为最大酸性污染阈值，第二预设排水酸碱度差pHkβ为最小碱性污染阈值，
若pHk0-pHK＜pHkα时，所述服务器判定雨水在流经第k个雨水排水口对应路径中溶入酸性电解质，并将其标记为A类水样，同时根据第k个雨水排水口对应各收水口上游的土壤酸碱度判断污染情况；
若pHkα＜pHk0-pHK＜pHkβ时，所述服务器判定雨水在流经第k个雨水排水口对应路径中未溶入可溶性电解质，并不对其进行分类；
若pHkβ＜pHk0-pHK时，所述服务器判定雨水在流经第k个雨水排水口对应路径中溶入碱性电解质，并将其标记为B类水样，同时根据第k个雨水排水口对应各收水口上游的土壤酸碱度判断污染情况。
6.根据权利要求5所述的水环境污染监测方法，其特征在于，当所述服务器判定所述第k个雨水排水口的酸碱性时，服务器根据雨水在流经其对应路径中的第j个收水口上游对应的土壤酸碱性与第k个雨水口中溶入电解质的酸碱性进行对比，以判断所述单次降水对于土壤的污染情况，
若所述第k个雨水排水口对应A类水样的第j个收水口上游土壤为A类土壤，所述服务器判定第j个收水口对应上游的所述二级区域土壤未被所述单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级降低1级；
若所述第k个雨水排水口对应B类水样的第j个收水口上游土壤为B类土壤，所述服务器判定第j个收水口对应上游的所述二级区域土壤未被所述单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级降低1级；
若所述第k个雨水排水口对应A类水样的第j个收水口上游土壤为B类土壤，所述服务器判定第j个收水口对应上游的所述二级区域土壤被所述单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级提升1级；
若所述第k个雨水排水口对应B类水样的第j个收水口上游土壤为A类土壤，所述服务器判定第j个收水口对应上游的所述二级区域土壤被所述单次降水污染，并将对应二级区域的污染等级提升1级。
7.根据权利要求6所述的水环境污染监测方法，其特征在于，当所述服务器完成各所述二级区域的污染等级划分时，服务器输出对应所述电解质污染分布图，并传输至所述输出模块进行显示；
当所述服务器将对应污染区域进行标记时，服务器根据风速与风向将对应污染区域进行响应的偏移，并将偏移的图像与所述电解质污染分布图进行叠加，形成渗透污染图像，同时传输至所述输出模块进行显示，并进行降水渗透污染报警；
当所述服务器连续对单个所述二级区域进行雨水渗透报警达到预设次数时，服务器对相应二级区域进行标记，形成地下水环境污染图像，同时，服务器对相应区域进行地下水环境污染报警。
8.一种使用权利要求1-7任一权利要求所述方法的水环境污染监测系统，其特征在于，包括：
采集模块，其包含若干采集末端，用以分别对雨水降水的各所述降水水样取样点、各所述收水口以及各所述雨水排水口的水样进行采集；
检测模块，其用以对各采集模块的水样进行检测；
服务器，其与所述采集模块以及所述检测模块相连，用以控制采集模块的采集时间以及根据检测模块的检测结果进行计算，同时根据计算结果进行图像输出和报警；
输出模块，其与所述服务器相连，用以显示服务器传输的图像。
9.根据权利要求8所述的水环境污染监测系统，其特征在于，所述采集模块包括：
若干降水采集末端，其设置在地面上，用以采集降水水样；
若干收水口采集末端，其设置在各所述收水口内，用以采集收水水样；
若干雨水排水口采集末端，其设置在所述雨水排水口外，用以采集雨水排水水样。
10.根据权利要求9所述的水环境污染监测系统，其特征在于，所述输出模块根据所述污染区域图像、所述渗透污染图像以及所述地下水环境污染图像进行记录，并根据其时间先后顺序逐帧播放。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116559401A (zh) * | 2023-07-11 | 2023-08-08 | 四川新环科技有限公司 | 一种水质检测方法 |
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2022
- 2022-11-02 CN CN202211360021.5A patent/CN115407040B/zh active Active
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| CN116559401B (zh) * | 2023-07-11 | 2023-09-19 | 四川新环科技有限公司 | 一种水质检测方法 |
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| CN115407040B (zh) | 2023-02-28 |
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