CN116704721A - 一种基于水质环境监测数据的安全预警方法及预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水质环境监测技术领域，且公开了一种基于水质环境监测数据的安全预警方法及预警系统，步骤S1、水源单元内的采集模块采集水源的数据信息，并发送给处理单元计算出可用水量KY；步骤S2、阈值模块接收可用水量KY并与水量阈值S进行对比，向预警单元发送指令，预警单元接收指令并控制调节单元进行缺水处理；本发明通过设有水源单元、污染单元以及净化单元，首先对水源的总量进行检测，从而保证居民用水时有足够的用水量供其进行使用，并且在水源净化之前，对水源进行检测，并根据不同污染程度的水源采用不同的净化方式，避免资源浪费，且在水源净化后，会进行复检单元，从而保证居民用水要求。
Description
技术领域
本发明涉及水质环境监测技术领域，更具体地涉及一种基于水质环境监测数据的安全预警方法及预警系统。
背景技术
水质环境监测是以水环境为对象，运用物理的、化学的及生物的技术手段，对其中的污染物及其有关的组成成分进行定性、定量和系统的综合分析，以探索研究水环境质量的变化规律，水质环境监测是为水环境管理提供可靠的基础数据，并为治理措施的效果评价提供科学依据。
为了使监测数据能准确反映水环境的质量现况，预测水环境污染发展趋势，要求水环境监测数据应具有代表性、准确性、精密性等，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、悬浮物等；另一类是一些有毒物质，但是传统的水质环境检测存在以下问题：
居民在进行用水时，需要对所使用的水源进行检测，一般是进行酸碱度检测，而进行酸碱度检测时，仅能检测出水为酸性还是碱性，无法对水源中所含有的具体离子类型进行检测，如无法检测出水中是否含有钙离子、钠离子等，因此无法进行精确检测，水源需要进行净化后，方可作为居民用水进行使用，但是传统的一次净化方式无法针对不同的水源进行净化工作；
现如今一般仅是对水源内的污染物进行检测，但是水源自身的总量也会对居民用水造成影响，当水源自身总量不足时，此时无法保证居民用水的使用要求，但是传统的水质环境监测系统均未进行水源总量监测。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施条例提供一种基于水质环境监测数据的安全预警方法及预警系统，以解决背景技术中所提出的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于水质环境监测数据的安全预警方法及预警系统，包括以下步骤：
步骤S1、水源单元内的采集模块采集水源的数据信息，并发送给处理单元计算出可用水量KY；
步骤S2、阈值模块接收可用水量KY并与水量阈值S进行对比，向预警单元发送指令，预警单元接收指令并控制调节单元进行缺水处理；
步骤S3、检测模块检测水源内的污染信息并发送给中心模块，中心模块接收检测模块所检测的数据并计算出污染值W；
步骤S4、分析模块接收污染值W并与阈值Y对比后向预警单元发送指令，预警单元接收指令并控制净化单元工作；
步骤S5、复检单元检测净化处理后的居民用水信息，并通过管理单元进行储存与计算。
在一个优选的实施方式中，一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，包括水源单元、污染单元、预警单元、净化单元、调节单元、复检单元以及管理单元，所述水源单元用于水源信息检测并发送指令，且水源单元包括采集模块、处理模块以及阈值模块，所述污染单元用于水源污染检测并发送指令，且污染单元包括检测模块、中心模块与分析模块，所述预警单元接收水源单元与污染单元所发送的质量并控制净化单元、调节单元与管理单元进行工作，所述净化单元用于水源净化后供给居民进行使用，所述调节单元用于处理缺水的水源，所述复检单元用于净化单元处理后的水质检测，所述管理单元用于净化单元处理。
在一个优选的实施方式中，所述采集模块采集水源的水源量数据信息SY、用水量数据信息YS以及污染量数据信息WR，水源量数据信息SY为用水源的总水量，用水量数据信息YS为该水源的用水使用量，污染量数据信息WR为废水的排放量，所述采集模块将采集到的数据发送给处理模块，用水量数据信息YS的计算方式为：YS=2GG-JY+GC，式中GG为灌溉用水，JY为降雨量，GC为工程用水量，且用水量数据信息YS每日进行更新。
在一个优选的实施方式中，所述处理模块接收采集模块的数据，并计算出实际的可用水量KY，可用水量KY的计算公式为：KY=θ[SY-YS-（1+η）WR]，式中η为废水处理时废水与所需水量的相关系数，θ为用水总量与可用水量之间的相关系数，所述处理模块将计算出的可用水量KY发送给阈值模块。
在一个优选的实施方式中，所述阈值模块接收可用水量KY并与其内部的水量阈值S进行对比，当可用水量KY高于水量阈值S时，此时阈值模块处于待机状态，当用水量KY不高于水量阈值S时，此时阈值模块发送缺水指令给预警单元，所述预警单元接收缺水指令并控制调节单元进行缺水处理。
在一个优选的实施方式中，所述检测模块检测水源内的酸碱度信息PH、溶解氧数据信息DO、含磷量数据信息TP以及高锰酸盐的含量数据信息COM，所述中心模块接收检测模块的全部检测数据并计算出污染值W，中心模块内污染值W的计算公式为：，式中k1与k2均为权重，且0≤k1≤1，0≤k2≤1，k1+k2=1，所述中心模块将计算出的污染值W发送给分析单元。
在一个优选的实施方式中，所述分析模块接收污染值W并与其内部的阈值Y进行对比，阈值Y包括上阈值Y1以及下阈值Y2，当污染值W大于上阈值Y1时，此时发送禁止指令给预警单元，当污染值W小于等于上阈值Y1且大于下阈值Y2时，发送多级净化指令给预警单元，当污染值W小于等于下阈值Y2时，此时发送单级净化指令给预警单元，所述预警单元接收禁止指令时，预警单元停止水源的供水工作。
在一个优选的实施方式中，所述净化单元包括单级净化模块与多级净化模块，所述单级净化模块用于将水进行单次净化处理，所述多级净化模块用于将水源进行多次净化处理，所述预警单元接收多级净化指令，控制多级净化模块进行工作，所述预警单元接收单机净化指令，控制单机净化模块进行工作。
在一个优选的实施方式中，所述复检单元用于检测净化处理后的居民用水信息，其检测方式包括居民用水的色度信息、浑浊度信息以及臭味信息，当色度信息、浑浊度信息以及臭味信息中任意一条信息不符合要求时，复检单元均发送停水指令给预警单元，且复检单元将该居民用水信息的检测信息发送给管理单元，所述预警单元接收停水指令，并控制净化单元再次进行水质净化处理，直至其通过复检单元的检测。
在一个优选的实施方式中，所述管理单元用于接收居民用水信息的检测信息，并将该检测信息进行储存与计算，当净化单元在连续三次及以上的水质净化处理未符合要求时，此时对净化单元进行处罚，且管理单元进行检测信息储存时，检测信息按照时间顺序进行永久储存。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过设有水源单元、污染单元以及净化单元，首先对水源的总量进行检测，从而保证居民用水时有足够的用水量供其进行使用，并且在水源净化之前，对水源进行检测，并根据不同污染程度的水源采用不同的净化方式，避免资源浪费，且在水源净化后，会进行复检单元，从而保证居民用水要求；
2、本发明通过设有处理模块，采用水源量数据信息SY、用水量数据信息YS以及污染量数据信息WR，算出的可用水量KY更加准确，当可用水量低于水量阈值S时，此时会对居民的正常用水造成影响，预警单元会及时进行预警，此时调节单元会进行缺水处理，保证居民用水充足；
3、本发明通过设有复检单元与管理单元，进行度信息、浑浊度信息以及臭味信息，保证居民用水符合要求，避免居民使用不符合要求的居民用水，并且管理单元会对检测信息进行储存与记录，并及时对净化单元进行处罚，保证其后续的净化处理可满足用水要求，按照时间进行用于储存，便于进行后续的查找。
附图说明
图1为本发明的整体流程步骤示意图；
图2为本发明的整体系统组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的一种基于水质环境监测数据的安全预警方法及预警系统并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明提供了一种基于水质环境监测数据的安全预警方法，包括以下步骤：
步骤S1、水源单元内的采集模块采集水源的数据信息，并发送给处理单元计算出可用水量KY；
步骤S2、阈值模块接收可用水量KY并与水量阈值S进行对比，向预警单元发送指令，预警单元接收指令并控制调节单元进行缺水处理；
步骤S3、检测模块检测水源内的污染信息并发送给中心模块，中心模块接收检测模块所检测的数据并计算出污染值W；
步骤S4、分析模块接收污染值W并与阈值Y对比后向预警单元发送指令，预警单元接收指令并控制净化单元工作；
步骤S5、复检单元检测净化处理后的居民用水信息，并通过管理单元进行储存与计算。
参照图2，一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，包括水源单元、污染单元、预警单元、净化单元、调节单元、复检单元以及管理单元，所述水源单元用于水源信息检测并发送指令，且水源单元包括采集模块、处理模块以及阈值模块，所述污染单元用于水源污染检测并发送指令，且污染单元包括检测模块、中心模块与分析模块，所述预警单元接收水源单元与污染单元所发送的质量并控制净化单元、调节单元与管理单元进行工作，所述净化单元用于水源净化后供给居民进行使用，所述调节单元用于处理缺水的水源，所述复检单元用于净化单元处理后的水质检测，所述管理单元用于净化单元处理。
本申请实施例中，通过设有水源单元、污染单元以及净化单元，首先对水源的总量进行检测，从而保证居民用水时有足够的用水量供其进行使用，并且在水源净化之前，对水源进行检测，并根据不同污染程度的水源采用不同的净化方式，避免资源浪费，且在水源净化后，会进行复检单元，从而保证居民用水要求，并在出现问题时，及时进行预警，进而减少损失。
进一步的，所述采集模块采集水源的水源量数据信息SY、用水量数据信息YS以及污染量数据信息WR，水源量数据信息SY为用水源的总水量，用水量数据信息YS为该水源的用水使用量，污染量数据信息WR为废水的排放量，所述采集模块将采集到的数据发送给处理模块，用水量数据信息YS的计算方式为：YS=2GG-JY+GC，式中GG为灌溉用水，JY为降雨量，GC为工程用水量，且用水量数据信息YS每日进行更新，在进行用水量数据信息YS的计算时，灌溉用水的利用率50%，因此需要一立方米的灌溉用水量时，此时需要从水源处引入两立方米的水方可满足其使用要求，工程用水为进行建设时所需要的水，而降雨量会对用水量进行补充，进行公示中将其进行去除，最终所计算出的用水量数据信息YS更加准确，保证后续计算结果的准确性。
进一步的，所述处理模块接收采集模块的数据，并计算出实际的可用水量KY，可用水量KY的计算公式为：KY=θ[SY-YS-（1+η）WR]，式中η为废水处理时废水与所需水量的相关系数，θ为用水总量与可用水量之间的相关系数，所述处理模块将计算出的可用水量KY发送给阈值模块，所述阈值模块接收可用水量KY并与其内部的水量阈值S进行对比，当可用水量KY高于水量阈值S时，此时阈值模块处于待机状态，当用水量KY不高于水量阈值S时，此时阈值模块发送缺水指令给预警单元，所述预警单元接收缺水指令并控制调节单元进行缺水处理。
本申请实施例中，处理模块进行可用水量KY的计算，可用水量KY为居民正常生活需要的用水量，当可用水量KY不足时，此时会对居民的正常生活造成不良影响，因此本申请所计算出的可用水量KY中，考虑水源量数据信息SY、用水量数据信息YS以及污染量数据信息WR，最终所计算出的可用水量KY更加准确，在进行废水处理时，需要大量的水进行处理，因此需要采用废水处理时废水与所需水量的相关系数η进行计算，当可用水量低于水量阈值S时，此时会对居民的正常用水造成影响，预警单元会及时进行预警，此时调节单元会进行缺水处理，保证居民用水充足，此外，需要说明的是，水量阈值S为可满足居民正常使用的一点二倍水量，因此当其低于水量阈值S时，进行预警，给予调节单元一定的处理时间，在处理阶段内，居民可正常进行生活。
进一步的，所述检测模块检测水源内的酸碱度信息PH、溶解氧数据信息DO、含磷量数据信息TP以及高锰酸盐的含量数据信息COM，所述中心模块接收检测模块的全部检测数据并计算出污染值W，中心模块内污染值W的计算公式为：，式中k1与k2均为权重，且0≤k1≤1，0≤k2≤1，k1+k2=1，所述中心模块将计算出的污染值W发送给分析单元，所述分析模块接收污染值W并与其内部的阈值Y进行对比，阈值Y包括上阈值Y1以及下阈值Y2，当污染值W大于上阈值Y1时，此时发送禁止指令给预警单元，当污染值W小于等于上阈值Y1且大于下阈值Y2时，发送多级净化指令给预警单元，当污染值W小于等于下阈值Y2时，此时发送单级净化指令给预警单元，所述预警单元接收禁止指令时，预警单元停止水源的供水工作。
本申请实施例中，检测模块将水源进行检测，检测水源内的酸碱度信息PH、溶解氧数据信息DO、含磷量数据信息TP以及高锰酸盐的含量数据信息COM，最终所计算出的污染值W，可以准确的表达水源是否存在污染的情况，当污染值W大于上阈值Y1时，此时水源内污染物过多，无法进行正常的用水，此时需要改变水源供应点，防止水源对附近的居民造成伤害，而当其仅大于下阈值Y2时时，此时水源内污染物较多，净化单元进行多次净化处理即可进行使用，而污染值W小于等于下阈值Y2，此时水源内的污染物较少，进行简单处理即可满足使用要求。
进一步的，所述净化单元包括单级净化模块与多级净化模块，所述单级净化模块用于将水进行单次净化处理，所述多级净化模块用于将水源进行多次净化处理，所述预警单元接收多级净化指令，控制多级净化模块进行工作，所述预警单元接收单机净化指令，控制单机净化模块进行工作，净化单元包括单级净化模块与多级净化模块，当水源内的水质较好时，此时若是采用多次净化的方式进行水处理时，多次净化处理后的水质也不会提升，因此会造成资源浪费，而水质较差时，则单次净化无法保证处理后的水质达到要求，因此本申请采用不同的模式来适应不同的使用要求，无需多次处理时，部分设备可关闭，需要处理时再运行，起到节省资源的效果。
进一步的，所述复检单元用于检测净化处理后的居民用水信息，其检测方式包括居民用水的色度信息、浑浊度信息以及臭味信息，当色度信息、浑浊度信息以及臭味信息中任意一条信息不符合要求时，复检单元均发送停水指令给预警单元，且复检单元将该居民用水信息的检测信息发送给管理单元，所述预警单元接收停水指令，并控制净化单元再次进行水质净化处理，直至其通过复检单元的检测，所述管理单元用于接收居民用水信息的检测信息，并将该检测信息进行储存与计算，当净化单元在连续三次及以上的水质净化处理未符合要求时，此时对净化单元进行处罚，且管理单元进行检测信息储存时，检测信息按照时间顺序进行永久储存。
本申请实施例中，复检单元的居民用水的最后一道检测，因此其需要进行度信息、浑浊度信息以及臭味信息，保证居民用水符合要求，避免居民使用不符合要求的居民用水，并且管理单元会对检测信息进行储存与记录，并及时对净化单元进行处罚，保证其后续的净化处理可满足用水要求，而储存时，按照时间进行用于储存，便于进行后续的查找，此外，需要说明的是，色度信息、浑浊度信息以及臭味信息中任意一条信息不符合要求，其要求为国家所制定的居民用水要求，净化单元的处罚包括罚款等措施。
上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质、光介质或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
最后：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，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)
1.一种基于水质环境监测数据的安全预警方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、水源单元内的采集模块采集水源的数据信息，并发送给处理单元计算出可用水量KY；
步骤S2、阈值模块接收可用水量KY并与水量阈值S进行对比，向预警单元发送指令，预警单元接收指令并控制调节单元进行缺水处理；
步骤S3、检测模块检测水源内的污染信息并发送给中心模块，中心模块接收检测模块所检测的数据并计算出污染值W；
步骤S4、分析模块接收污染值W并与阈值Y对比后向预警单元发送指令，预警单元接收指令并控制净化单元工作；
步骤S5、复检单元检测净化处理后的居民用水信息，并通过管理单元进行储存与计算。
2.一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，其特征在于：包括水源单元、污染单元、预警单元、净化单元、调节单元、复检单元以及管理单元，所述水源单元用于水源信息检测并发送指令，且水源单元包括采集模块、处理模块以及阈值模块，所述污染单元用于水源污染检测并发送指令，且污染单元包括检测模块、中心模块与分析模块，所述预警单元接收水源单元与污染单元所发送的质量并控制净化单元、调节单元与管理单元进行工作，所述净化单元用于水源净化后供给居民进行使用，所述调节单元用于处理缺水的水源，所述复检单元用于净化单元处理后的水质检测，所述管理单元用于净化单元处理。
3.根据权利要求2所述的一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，其特征在于：所述采集模块采集水源的水源量数据信息SY、用水量数据信息YS以及污染量数据信息WR，水源量数据信息SY为用水源的总水量，用水量数据信息YS为该水源的用水使用量，污染量数据信息WR为废水的排放量，所述采集模块将采集到的数据发送给处理模块，用水量数据信息YS的计算方式为：YS=2GG-JY+GC，式中GG为灌溉用水，JY为降雨量，GC为工程用水量，且用水量数据信息YS每日进行更新。
4.根据权利要求3所述的一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，其特征在于：所述处理模块接收采集模块的数据，并计算出实际的可用水量KY，可用水量KY的计算公式为：KY=θ[SY-YS-（1+η）WR]，式中η为废水处理时废水与所需水量的相关系数，θ为用水总量与可用水量之间的相关系数，所述处理模块将计算出的可用水量KY发送给阈值模块。
5.根据权利要求2所述的一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，其特征在于：所述阈值模块接收可用水量KY并与其内部的水量阈值S进行对比，当可用水量KY高于水量阈值S时，此时阈值模块处于待机状态，当用水量KY不高于水量阈值S时，此时阈值模块发送缺水指令给预警单元，所述预警单元接收缺水指令并控制调节单元进行缺水处理。
6.根据权利要求2所述的一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，其特征在于：所述检测模块检测水源内的酸碱度信息PH、溶解氧数据信息DO、含磷量数据信息TP以及高锰酸盐的含量数据信息COM，所述中心模块接收检测模块的全部检测数据并计算出污染值W，中心模块内污染值W的计算公式为：，式中k1与k2均为权重，且0≤k1≤1，0≤k2≤1，k1+k2=1，所述中心模块将计算出的污染值W发送给分析单元。
7.根据权利要求6所述的一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，其特征在于：所述分析模块接收污染值W并与其内部的阈值Y进行对比，阈值Y包括上阈值Y1以及下阈值Y2，当污染值W大于上阈值Y1时，此时发送禁止指令给预警单元，当污染值W小于等于上阈值Y1且大于下阈值Y2时，发送多级净化指令给预警单元，当污染值W小于等于下阈值Y2时，此时发送单级净化指令给预警单元，所述预警单元接收禁止指令时，预警单元停止水源的供水工作。
8.根据权利要求2所述的一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，其特征在于：所述净化单元包括单级净化模块与多级净化模块，所述单级净化模块用于将水进行单次净化处理，所述多级净化模块用于将水源进行多次净化处理，所述预警单元接收多级净化指令，控制多级净化模块进行工作，所述预警单元接收单机净化指令，控制单机净化模块进行工作。
9.根据权利要求2所述的一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，其特征在于：所述复检单元用于检测净化处理后的居民用水信息，其检测方式包括居民用水的色度信息、浑浊度信息以及臭味信息，当色度信息、浑浊度信息以及臭味信息中任意一条信息不符合要求时，复检单元均发送停水指令给预警单元，且复检单元将该居民用水信息的检测信息发送给管理单元，所述预警单元接收停水指令，并控制净化单元再次进行水质净化处理，直至其通过复检单元的检测。
10.根据权利要求9所述的一种基于水质环境监测数据的安全预警系统，其特征在于：所述管理单元用于接收居民用水信息的检测信息，并将该检测信息进行储存与计算，当净化单元在连续三次及以上的水质净化处理未符合要求时，此时对净化单元进行处罚，且管理单元进行检测信息储存时，检测信息按照时间顺序进行永久储存。
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