CN117192064A - 基于环境污染源检测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于环境污染源检测方法,属于环境保护技术领域,包括以下步骤,选取检测区域并安装污染源检测设备,将若干污染源检测设备的上位机连接至控制终端,根据每一待测管路的污染源排放标准,设定控制终端中与每一待测管路对应的检测回路的报警上限值;设定每一待测管路的取样周期,取样单元按照取样周期对相应待测管路中的待测介质进行取样,再通过数据采集模块采集待测介质的数据采集信息,并经数据处理模块转换成数字信号后发送给上位机;上位机将污染源检测数据结果及时反馈给控制终端,便于快速对污染源进行溯源,不仅不需要人工去现场进行定期取样,降低了人力物力的消耗,还通过对污染源直接取样,保证了溯源结果的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及基于环境污染源检测方法和系统,属于环境保护技术领域。
背景技术
目前污水偷排以及事故性污染排放现象的存在,对水环境质量造成了十分严重的影响,比如偷排超排的化学需氧量(COD)、氨氮、总磷等污染物会对城市污水处理厂带来巨大冲击,对河道水质造成严重影响。如何快速查找污水来源依然是当前水污染预警及管理研究的重点和难点问题。
现有的污水溯源方法大多采用现场采样溯源法和数值模拟仿真法,现场采样溯源法有同位素示踪法、水纹识别法、光谱法,虽然该方法溯源结果可靠性较高,但需要人工去现场进行定期取样,使用起来需消耗大量人力物力;数值模拟仿真法包括确定性方法和不确定性方法,数值模拟仿真法是利用模型或算法权衡实测值与模拟值相似度的方法,该方法可实现快速溯源,但准确性往往不能得到保证。
因此,现有的污水溯源方法已无法满足使用需求,亟需提供一种可自动取样的污染源检测系统,对污染源进行随时取样检测,来弥补现有技术中存在的不足。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供基于环境污染源检测方法和系统,以解决现有技术中所提到的技术问题。
基于环境污染源检测方法,包括以下步骤:
S1、选取检测区域,并在所述检测区域内的每一待测管路上分别安装污染源检测设备;
S2、将若干所述污染源检测设备的上位机分别连接至控制终端,并根据每一所述待测管路的污染源排放标准,设定所述控制终端中与每一所述待测管路对应的检测回路的报警上限值;
S3、设定每一所述待测管路的取样周期,并控制取样单元按照取样周期对相应待测管路中的待测介质进行取样,再通过数据采集模块采集待测介质的若干数据采集信息,并将若干所述数据采集信息上传至所述数据处理模块转换成数字信号后,得到相应待测管路的污染源检测数据结果,再将所述污染源检测数据结果发送给所述上位机进行保存、显示,其中:
所述数据处理模块包括多个分析处理单元,每一所述分析处理单元用于将采集的对应所述数据采集信息转化为数字信号,并检测数字信号在连续的时间段内的信号频谱,根据信号频谱之间的间隔值进行平均运算以及异常信号过滤处理来对生成的数字信号进行修正;
S4、所述上位机将接收到的所述污染源检测数据结果发送给所述控制终端,所述控制终端根据与每一所述待测管路对应的检测回路的报警上限值,判断本次接收到的所述污染源检测数据结果是否超过报警上限值;
若本次接收到的所述污染源检测数据结果超过报警上限值,则所述控制终端发出报警信息,并记录本次报警信息,同时控制对应的所述污染源检测设备进行连续性检测,直至对应的所述污染源检测设备的所述污染源检测数据结果未超过报警上限值;
若本次接收到的所述污染源检测数据结果未超过报警上限值,则所述控制终端控制对应的所述污染源检测设备按照取样周期进行正常检测;
S5、以时间作为参照分别记录报警信息以及报警信息对应的污染源检测数据结果;
通过回路检测单元耦合至所述控制终端的检测回路,用于根据报警上限值来确定污染源检测数据结果与报警上限值之间的差值;
通过污染程度判断单元耦合至所述回路检测单元,用于基于所述差值来判断污染源的污染指数;
以时间作为参照轴,依次将记录的记录报警信息所确定的时间、污染指数输入至判断模型进行预测,得到一个以时间为参照的报警频率,通过报警频率之间的间隔值来确定报警信息之间的间隔时间是趋于发散还是趋于集中。
可选地,所述S3中,所述取样单元按照取样周期对相应待测管路中的待测介质进行取样的方法,包括:
所述上位机按照取样周期控制提升泵进行间断式启停,其中,在初始状态下,所述上位机控制第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀关闭,并控制电子换向阀将送料管和导流管连通;
在所述提升泵启动前,先将所述第一开关阀和所述第二开关阀打开,使得所述待测管路内的待测介质流过所述取样通道,再将所述第一开关阀和所述第二开关阀同时关闭,并启动所述提升泵,所述提升泵将所述取样通道内的待测介质泵入到检测腔室内,直至所述数据采集模块采集到所述检测腔室内待测介质的数据采集信息,控制所述提升泵停止,再将所述第三开关阀打开,将所述检测腔室内的待测介质从排料管排出,完成本次待测介质的取样。
可选地,所述S4中:
当本次所述污染源检测数据结果未超过报警上限值时,所述控制终端形成一级反馈指令信息,并发送给所述上位机,所述一级反馈指令信息设置为所述待测管路中的待测介质达到污染源排放标准,控制所述取样单元对所述数据采集模块的测试探头清洗1-2分钟;
当本次所述污染源检测数据结果超过报警上限值时,所述控制终端形成二级反馈指令信息,并发送给所述上位机,所述二级反馈指令信息设置为所述待测管路中的待测介质未达到污染源排放标准,控制所述取样单元对所述待测管路内的待测介质进行连续取样。
可选地,所述取样单元对所述数据采集模块的测试探头清洗方法,包括:
所述上位机控制电子换向阀将送料管和喷头连通,并打开第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀,再启动提升泵,使得所述提升泵将所述取样通道内的待测介质泵入到所述喷头内,通过所述喷头对所述数据采集模块的表面喷洒待测介质清洗1-2分钟,再将所述第一开关阀和所述第二开关阀关闭,并延迟30秒,再控制所述提升泵停止和所述第三开关阀关闭,以及控制所述电子换向阀将所述送料管和所述导流管连通。
基于环境污染源检测系统,利用上述所述检测方法对污染源的源头进行溯源,所述检测系统包括若干污染源检测设备,若干所述污染源检测设备通过控制终端进行统一控制,若干所述污染源检测设备分别安装在某一检测区域的每一待测管路上,用于溯源该检测区域内污染源的排放源头,其中,所述污染源检测设备包括:控制箱,所述控制箱内分别设置有控制腔室、检测腔室和取样通道,所述取样通道和所述待测管路连通,所述检测腔室和所述取样通道通过取样单元连通,所述取样单元用于将所述取样通道内的待测介质输送到所述检测腔室内;
检测单元,所述检测单元置于所述控制腔室内,所述检测单元包括数据采集模块、数据处理模块和上位机,所述数据采集模块用于采集所述检测腔室内待测介质的若干数据采集信息,并将若干所述数据采集信息上传至所述数据处理模块转换成数字信号后,得到相应待测管路的污染源检测数据结果,再将所述污染源检测数据结果发送给所述上位机进行保存、显示,其中:
所述数据处理模块包括多个分析处理单元,每一所述分析处理单元用于将采集的对应所述数据采集信息转化为数字信号,并检测数字信号在连续的时间段内的信号频谱,根据信号频谱之间的间隔值进行平均运算以及异常信号过滤处理来对生成的数字信号进行修正;
所述控制终端分别与若干所述上位机连接,所述控制终端用于接收若干所述上位机上传的所述污染源检测数据结果,并判断本次接收到的所述污染源检测数据结果是否超过报警上限值;
若本次接收到的所述污染源检测数据结果超过报警上限值,则所述控制终端发出报警信息,并记录本次报警信息,同时控制对应的所述污染源检测设备进行连续性检测,直至对应的所述污染源检测设备的所述污染源检测数据结果未超过报警上限值;
若本次接收到的所述污染源检测数据结果未超过报警上限值,则所述控制终端控制对应的所述污染源检测设备按照取样周期进行正常检测;
处理装置,所述处理装置具有:
记录单元,用于以时间作为参照分别记录报警信息以及报警信息对应的污染源检测数据结果;
回路检测单元,耦合至所述控制终端的检测回路,用于根据报警上限值来确定污染源检测数据结果与报警上限值之间的差值;
污染程度判断单元,耦合至所述回路检测单元,用于基于所述差值来判断污染源的污染指数;
判断模型,以时间作为参照轴,依次将记录的记录报警信息所确定的时间、污染指数输入至判断模型进行预测,得到一个以时间为参照的报警频率,通过报警频率之间的间隔值来确定报警信息之间的间隔时间是趋于发散还是趋于集中。
可选地,所述取样单元包括:
提升泵,所述提升泵内嵌在所述控制箱的外侧壁上,所述提升泵与所述上位机电连接;
进料管,所述进料管的一端安装在所述提升泵的进料端,所述进料管的另一端贯穿所述取样通道的内壁,并延伸至靠近所述取样通道的内壁底端;
送料管,所述送料管的一端安装在所述提升泵的出料端,所述送料管的另一端贯穿所述检测腔室的内壁;
排料管,所述排料管安装在所述检测腔室的外侧,用于将所述检测腔室内的待测介质排出;
第三开关阀,所述第三开关阀安装在所述排料管上,用于控制所述排料管的通断。
可选地,所述取样通道置于所述待测管路内,所述取样通道的进料口设置有第一开关阀,所述取样通道的出料口设置有第二开关阀,所述第一开关阀和所述第二开关阀分别与所述上位机电连接,所述上位机用于控制所述第一开关阀和所述第二开关阀的启闭。
可选地,所述送料管位于所述检测腔室内侧的一端通过电子换向阀安装有喷头和导流管,所述电子换向阀用于将所述送料管与所述喷头连通进行清洗,或将所述送料管与所述导流管连通进行取样;
所述喷头的喷洒方向朝向所述数据采集模块设置,所述喷头用于对所述数据采集模块的表面喷洒待测介质进行清洗。
可选地,所述数据采集模块设置有若干传感器,若干所述传感器的测试探头均置于所述检测腔室内;
所述传感器包括PH检测传感器、水质ORP检测传感器、COD检测传感器、核辐射检测传感器、氨氮检测传感器、总磷检测传感器中的其中一种或多种。
可选地,所述控制腔室内还设置有电池组件,所述电池组件与所述上位机和所述提升泵电连接,用于对所述污染源检测设备提供移动电源;
所述电池组件外接有光伏发电板,所述光伏发电板安装在所述控制箱的顶端,所述光伏发电板朝向远离所述控制箱的一侧凸出设置。
本发明能产生的有益效果包括:
本发明所提供的基于环境污染源检测方法和系统,通过设计污染源检测设备,用于对某一检测区域内的所有待测管路进行统一检测,并将污染源检测数据结果及时反馈给控制终端,便于快速对污染源进行溯源,不仅不需要人工去现场进行定期取样,降低了人力物力的消耗,还通过对污染源直接取样,保证了溯源结果的可靠性。
附图说明
图1为本发明基于环境污染源检测方法的流程图;
图2为本发明基于环境污染源检测系统的结构示意图;
图3为本发明基于环境污染源检测系统控制原理图;
图中:1、待测管路,2、控制箱,21、控制腔室,22、检测腔室,23、取样通道,3、检测单元,31、数据采集模块,32、数据处理模块,33、上位机,4、取样单元,41、提升泵,42、进料管,43、送料管,44、排料管,5、第三开关阀,6、第一开关阀,7、第二开关阀,8、电子换向阀,9、喷头,10、导流管,11、电池组件,12、光伏发电板,13、泄压管,14、单向阀,15、控制终端,16、处理装置。
实施方式
下面结合实施例详述本发明,但本发明并不局限于这些实施例。
实施例
如图1所示,本发明提供一种基于环境污染源检测方法,包括以下步骤:
步骤一、选取检测区域,并在检测区域内的每一待测管路1上分别安装污染源检测设备。
步骤二、将若干污染源检测设备的上位机33分别连接至控制终端15,并根据每一待测管路1的污染源排放标准,设定控制终端15中与每一待测管路1对应的检测回路的报警上限值。
步骤三、设定每一待测管路1的取样周期,并控制取样单元4按照取样周期对相应待测管路1中的待测介质进行取样,再通过数据采集模块31采集待测介质的若干数据采集信息,并将若干数据采集信息上传至数据处理模块32转换成数字信号后,得到相应待测管路1的污染源检测数据结果,再将污染源检测数据结果发送给上位机33进行保存、显示,其中:
数据处理模块32包括多个分析处理单元,每一分析处理单元用于将采集的对应数据采集信息转化为数字信号,并检测数字信号在连续的时间段内的信号频谱,根据信号频谱之间的间隔值进行平均运算以及异常信号过滤处理来对生成的数字信号进行修正,保证污染源检测数据结果的准确性。
具体的,取样单元4按照取样周期对相应待测管路1中的待测介质进行取样的方法,包括:
上位机33按照取样周期控制提升泵41进行间断式启停,其中,在初始状态下,上位机33控制第一开关阀6、第二开关阀7和第三开关阀5关闭,并控制电子换向阀8将送料管43和导流管10连通;
在提升泵41启动前,先将第一开关阀6和第二开关阀7打开,使得待测管路1内的待测介质流过取样通道23,再将第一开关阀6和第二开关阀7同时关闭,并启动提升泵41,提升泵41将取样通道23内的待测介质泵入到检测腔室22内,直至数据采集模块31采集到检测腔室22内待测介质的数据采集信息,控制提升泵41停止,再将第三开关阀5打开,将检测腔室22内的待测介质从排料管44排出,完成本次待测介质的取样。
步骤四、上位机33将接收到的污染源检测数据结果发送给控制终端15,控制终端15根据与每一待测管路1对应的检测回路的报警上限值,判断本次接收到的污染源检测数据结果是否超过报警上限值;
若本次接收到的污染源检测数据结果超过报警上限值,则控制终端15发出报警信息,并记录本次报警信息,同时控制对应的污染源检测设备进行连续性检测,直至对应的污染源检测设备的污染源检测数据结果未超过报警上限值;
若本次接收到的污染源检测数据结果未超过报警上限值,则控制终端15控制对应的污染源检测设备按照取样周期进行正常检测。
具体的,当本次污染源检测数据结果未超过报警上限值时,控制终端15形成一级反馈指令信息,并发送给上位机33,其中,一级反馈指令信息设置为待测管路1中的待测介质达到污染源排放标准,控制取样单元4对数据采集模块31的测试探头清洗1-2分钟;
当本次污染源检测数据结果超过报警上限值时,控制终端15形成二级反馈指令信息,并发送给上位机33,其中,二级反馈指令信息设置为待测管路1中的待测介质未达到污染源排放标准,控制取样单元4对待测管路1内的待测介质进行连续性取样。
步骤五、以时间作为参照分别记录报警信息以及报警信息对应的污染源检测数据结果;
通过回路检测单元耦合至控制终端15的检测回路,用于根据报警上限值来确定污染源检测数据结果与报警上限值之间的差值;
通过污染程度判断单元耦合至所述回路检测单元,用于基于所述差值来判断污染源的污染指数;
以时间作为参照轴,依次将记录的记录报警信息所确定的时间、污染指数输入至判断模型进行预测,得到一个以时间为参照的报警频率,通过报警频率之间的间隔值来确定报警信息之间的间隔时间是趋于发散还是趋于集中。
进一步地,取样单元4对数据采集模块31的测试探头清洗的方法,包括:
上位机33控制电子换向阀8将送料管43和喷头9连通,并打开第一开关阀6、第二开关阀7和第三开关阀5,再启动提升泵41,使得提升泵41将取样通道23内的待测介质泵入到喷头9内,通过喷头9对数据采集模块31的表面喷洒待测介质清洗1-2分钟,再将第一开关阀6和第二开关阀7关闭,并延迟30秒,再控制提升泵41停止和第三开关阀5关闭,以及控制电子换向阀8将送料管43和导流管10连通。
实施例
如图2-图3所示,本发明还提供一种基于环境污染源检测系统,利用上述检测方法对污染源的源头进行溯源,检测系统包括若干污染源检测设备,若干污染源检测设备通过控制终端15进行统一控制,若干污染源检测设备分别安装在某一检测区域的每一待测管路1上,用于溯源该检测区域内污染源的排放源头,其中,污染源检测设备包括:
控制箱2,控制箱2内分别设置有控制腔室21、检测腔室22和取样通道23,取样通道23与待测管路1连通,检测腔室22和取样通道23通过取样单元4连通,取样单元4用于将取样通道23内的待测介质输送到检测腔室22内;
检测单元3,检测单元3置于控制腔室21内,检测单元3包括数据采集模块31、数据处理模块32和上位机33,数据采集模块31用于采集检测腔室22内待测介质的若干数据采集信息,并将若干数据采集信息上传至数据处理模块32转换成数字信号后,得到相应待测管路1的污染源检测数据结果,再将污染源检测数据结果发送给上位机33进行保存、显示,其中:
数据处理模块32包括多个分析处理单元,每一分析处理单元用于将采集的对应数据采集信息转化为数字信号,并检测数字信号在连续的时间段内的信号频谱,根据信号频谱之间的间隔值进行平均运算以及异常信号过滤处理来对生成的数字信号进行修正;
控制终端15分别与若干上位机33连接,控制终端15用于接收若干上位机33上传的污染源检测数据结果,并判断本次接收到的污染源检测数据结果是否超过报警上限值;
若本次接收到的污染源检测数据结果超过报警上限值,则控制终端15发出报警信息,并记录本次报警信息,同时控制对应的污染源检测设备进行连续性检测,直至对应的污染源检测设备的污染源检测数据结果未超过报警上限值;
若本次接收到的污染源检测数据结果未超过报警上限值,则控制终端15控制对应的污染源检测设备按照取样周期进行正常检测。
在本实施例中,可以利用控制终端15记录的数据信息来对报警是否频繁进行判断,如果过于频繁,则还需要查看:报警信息之间的间隔时间是趋于发散还是趋于集中,若是集中,证明污染是存在连续性的,可能存在污染泄露问题;如果发散,则说明报警频繁但是不连续,说明污染有可能是因为其他原因造成的,比如污水处理时存在工艺问题导致的,可以进行现场查验,对相应问题进行逐一确认。
由此,本发明还提供对于报警信息进行处理的处理装置16,其中,处理装置16具有:
记录单元,用于以时间作为参照分别记录报警信息以及报警信息对应的污染源检测数据结果;
回路检测单元,耦合至控制终端15的检测回路,用于根据报警上限值来确定污染源检测数据结果与报警上限值之间的差值;
污染程度判断单元,耦合至所述回路检测单元,用于基于所述差值来判断污染源的污染指数;
判断模型,以时间作为参照轴,依次将记录的记录报警信息所确定的时间、污染指数输入至判断模型进行预测,得到一个以时间为参照的报警频率,通过报警频率之间的间隔值(间隔时间)来确定报警信息之间的间隔时间是趋于发散还是趋于集中;同时通过污染指数来预测报警信息随报警间隔值的变化,若,报警信息之间的间隔时间是趋于发散,无论污染指数如何变化,说明污染不存在连续性,此时,可以根据判断污染指数得到每次报警污染程度,如果污染指数越大,说明具有污染源且在某段时间段具有大量的外泄,通过导入工艺处理模型,以查看工艺处理过程中是否存在阶段性或者工艺步骤中一个或者多个关键节点存在工艺问题。
其中,对于工艺处理模型,在处理装置16中还设置有一监控单元,监控单元用于导入工艺处理模型,并监测工艺处理过程中是否存在阶段性或者工艺步骤中一个或者多个关键节点存在工艺问题;对于这些问题,在处理装置16中还设置有一工艺纠正学习模型;工艺纠正学习模型用于根据记录报警信息所确定的时间、污染指数进行迭代训练得到,通过工艺纠正学习模型可以得到如下结果:a:若记录报警信息的时间间隔相同,且存在一定跨度,同时污染指数保持在设定的区间内,则证明工艺处理过程中,存在阶段性的泄露问题,且阶段性的泄露问题是由于处理工艺循环过程中出现的;b:若记录报警信息的时间间隔不连续,则导致工艺问题是不确定性的,并不能明确工艺处理过程出现的问题,此时需要人工进行排查。
如果报警信息之间的间隔时间是趋于集中的,且污染指数的统计结果在一个相对稳定的区间进行波动,说明此时由于工艺过程存在工艺步骤的严重问题,导致污染源持续性的泄露。污染指数的统计结果不断趋于变大,说明工艺过程完全失效,有可能出现人为排污现象。
作为另一种实施例,本发明中的工艺纠正学习模型实际上还可以用于对未触发报警状态下的污染源进行预警学习,具体包括如下步骤:
通过记录单元以时间作为参照分别记录报警信息以及报警信息对应的污染源检测数据结果;
通过回路检测单元耦合至控制终端15的检测回路,用于根据报警上限值来确定污染源检测数据结果与报警上限值之间的差值;
通过污染程度判断单元耦合至所述回路检测单元,用于基于所述差值来判断污染源的污染指数;
将所述污染指数以时间为参照依次输入至工艺纠正学习模型中,工艺纠正学习模型对所述污染指数进行模拟预测,在未触发预警的前提下,污染指数的统计结果不断趋于变大,并接近达到报警上限值对应的污染指数时,说明此时趋于接近报警。如果上述的是在一段时间内连续的,同时也说明了工艺处理趋于出现问题,此时,可以进行现场排查,也可以将工艺纠正学习模型预测到的信息反馈给监控单元,用于呈现工艺处理过程中是否存在阶段性工艺问题或者工艺步骤中一个或者多个关键节点存在工艺问题。
需要说明的是,上位机33内置有存储模块和显示模块,存储模块用于保存污染源检测数据结果,防止上位机33与控制终端15进行远程数据传输时,造成数据丢失;同时通过显示模块用于对污染源检测数据结果进行实时显示,便于检测人员进行现场查验。
进一步地,取样单元4包括:
提升泵41,提升泵41内嵌在控制箱2的外侧壁上,提升泵41与上位机33电连接;
进料管42,进料管42的一端安装在提升泵41的进料端,进料管42的另一端贯穿取样通道23的内壁,并延伸至靠近取样通道23的内壁底端;
送料管43,送料管43的一端安装在提升泵41的出料端,送料管43的另一端贯穿检测腔室22的内壁;
排料管44,排料管44安装在检测腔室22的外侧,用于将检测腔室22内的待测介质排出;
第三开关阀5,第三开关阀5安装在排料管44上,用于控制排料管44的通断。
在取样过程中,启动提升泵41,使得提升泵41通过进料管42和送料管43将流入取样通道23内的待测介质泵入检测腔室22内,通过数据采集模块31采集检测腔室22内待测介质的数据采集信息,等数据采集模块31采集到数据采集信息后,控制提升泵41停止,并打开第三开关阀5,将检测腔室22内的待测介质排出,避免待测介质中的有害物质对数据采集模块31造成腐蚀、生锈,提高数据采集模块31的使用寿命。
需要说明的是:本实施例中的取样单元4用于检测长期排放污染源的待测管路1;若用于检测间歇式排放污染源的待测管路1时,容易造成提升泵41出现空吸现象,导致提升泵41烧坏,且影响后续的正常检测,因此,需要在待测管路1中位于污染源检测设备的前端设置一流量计,用于检测待测管路1中是否有待测介质流过,其中:
若流量计检测到待测管路1中位于污染源检测设备的前端有待测介质流过时,控制污染源检测设备按照取样周期进行取样检测;
若流量计检测到待测管路1中位于污染源检测设备的前端没有待测介质流过时,控制污染源检测设备跳过本次取样检测,且当污染源检测设备跳过取样检测的次数大于2次时,调整污染源检测设备的取样周期,使得流量计检测到待测管路1中位于污染源检测设备的前端有待测介质流过时,再控制污染源检测设备进入下一周期的取样检测。
进一步地,取样通道23置于待测管路1内,取样通道23的进料口安装有第一开关阀6,取样通道23的出料口安装有第二开关阀7,第一开关阀6和第二开关阀7分别与上位机33电连接,上位机33用于控制第一开关阀6和第二开关阀7的启闭,来控制取样通道23的通断,使得待测管路1中的待测介质仅在污染源检测设备需要取样和清洗过程中,流入取样通道23内,能够进一步防止待测介质中的有害物质对污染源检测设备内的元件造成腐蚀。
需要说明的是:本实施例中检测腔室22的体积小于取样通道23的体积,用于保证第一开关阀6和第二开关阀7关闭后,取样通道23内储存的待测介质的容量满足检测腔室22内数据采集模块31的检测需求;同时,如图2所示,将数据采集模块31中各传感器的测试探头朝下设置,能够避免待测介质渗透到控制腔室21内,从而保证控制电路的安全性。
进一步地,送料管43位于检测腔室22内侧的一端通过电子换向阀8安装有喷头9和导流管10,电子换向阀8用于将送料管43与喷头9连通进行清洗,或将送料管43与导流管10连通进行取样,喷头9的喷洒方向朝向数据采集模块31设置,喷头9用于对数据采集模块31的表面喷洒待测介质进行清洗。
进一步地,数据采集模块31设置有若干传感器,若干传感器的测试探头均置于检测腔室22内;其中,传感器包括PH检测传感器、水质ORP检测传感器、COD检测传感器、核辐射检测传感器、氨氮检测传感器、总磷检测传感器中的其中一种或多种。
进一步地,控制腔室21内还设置有电池组件11,电池组件11与上位机33和提升泵41电连接,用于对污染源检测设备提供移动电源;电池组件11外接有光伏发电板12,光伏发电板12安装在控制箱2的顶端,光伏发电板12朝向远离控制箱2的一侧凸出设置,避免杂物掉落在光伏发电板12的表面,影响光能的吸收。
本实施例中,为了避免传感器发生损坏后,提升泵41持续性向检测腔室22内泵入待测介质,导致检测腔室22内压力过大产生爆炸的风险,在取样通道23与检测腔室22之间安装有泄压管13,泄压管13的两端分别与取样通道23与检测腔室22连通,且泄压管13内安装有单向阀14,单向阀14的流向设置为由检测腔室22流向取样通道23,使得检测腔室22内待测介质注满后,将单向阀14顶开回流到取样通道23内,进行泄压。
本发明通过设计污染源检测设备,用于对某一检测区域内的所有待测管路1进行统一检测,并将污染源检测数据结果及时反馈给控制终端15,便于快速对污染源进行溯源,不仅不需要人工去现场进行定期取样,降低了人力物力的消耗,还通过对污染源直接取样,保证了溯源结果的可靠性。
Claims (7)
1.基于环境污染源检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、选取检测区域,并在所述检测区域内的每一待测管路(1)上分别安装污染源检测设备;
S2、将若干所述污染源检测设备的上位机(33)分别连接至控制终端(15),并根据每一所述待测管路(1)的污染源排放标准,设定所述控制终端(15)中与每一所述待测管路(1)对应的检测回路的报警上限值;
S3、设定每一所述待测管路(1)的取样周期,并控制取样单元(4)按照取样周期对相应待测管路(1)中的待测介质进行取样,再通过数据采集模块(31)采集待测介质的若干数据采集信息,并将若干所述数据采集信息上传至数据处理模块(32)转换成数字信号后,得到相应待测管路(1)的污染源检测数据结果,再将所述污染源检测数据结果发送给所述上位机(33)进行保存、显示,其中:
所述数据处理模块(32)包括多个分析处理单元,每一所述分析处理单元用于将采集的对应所述数据采集信息转化为数字信号,并检测数字信号在连续的时间段内的信号频谱,根据信号频谱之间的间隔值进行平均运算以及异常信号过滤处理来对生成的数字信号进行修正;
所述取样单元(4)按照取样周期对相应待测管路(1)中的待测介质进行取样的方法,包括:
所述上位机(33)按照取样周期控制提升泵(41)进行间断式启停,其中,在初始状态下,所述上位机(33)控制第一开关阀(6)、第二开关阀(7)和第三开关阀(5)关闭,并控制电子换向阀(8)将送料管(43)和导流管(10)连通;
在所述提升泵(41)启动前,先将所述第一开关阀(6)和所述第二开关阀(7)打开,使得所述待测管路(1)内的待测介质流过取样通道(23),再将所述第一开关阀(6)和所述第二开关阀(7)同时关闭,并启动所述提升泵(41),所述提升泵(41)将所述取样通道(23)内的待测介质泵入到检测腔室(22)内,直至所述数据采集模块(31)采集到所述检测腔室(22)内待测介质的数据采集信息,控制所述提升泵(41)停止,再将所述第三开关阀(5)打开,将所述检测腔室(22)内的待测介质从排料管(44)排出,完成本次待测介质的取样;
S4、所述上位机(33)将接收到的所述污染源检测数据结果发送给所述控制终端(15),所述控制终端(15)根据与每一所述待测管路(1)对应的检测回路的报警上限值,判断本次接收到的所述污染源检测数据结果是否超过报警上限值;
若本次接收到的所述污染源检测数据结果超过报警上限值,则所述控制终端(15)发出报警信息,并记录本次报警信息,同时控制对应的所述污染源检测设备进行连续性检测,直至对应的所述污染源检测设备的所述污染源检测数据结果未超过报警上限值;
若本次接收到的所述污染源检测数据结果未超过报警上限值,则所述控制终端(15)控制对应的所述污染源检测设备按照取样周期进行正常检测;
S5、以时间作为参照分别记录报警信息以及报警信息对应的污染源检测数据结果;
通过回路检测单元耦合至所述控制终端(15)的检测回路,用于根据报警上限值来确定污染源检测数据结果与报警上限值之间的差值;
通过污染程度判断单元耦合至所述回路检测单元,用于基于所述差值来判断污染源的污染指数;
以时间作为参照轴,依次将记录的记录报警信息所确定的时间、污染指数输入至判断模型进行预测,得到一个以时间为参照的报警频率,通过报警频率之间的间隔值来确定报警信息之间的间隔时间是趋于发散还是趋于集中。
2.根据权利要求1所述的基于环境污染源检测方法,其特征在于,所述S4中:
当本次所述污染源检测数据结果未超过报警上限值时,所述控制终端(15)形成一级反馈指令信息,并发送给所述上位机(33),所述一级反馈指令信息设置为所述待测管路(1)中的待测介质达到污染源排放标准,控制所述取样单元(4)对所述数据采集模块(31)的测试探头的表面喷洒待测介质清洗1-2分钟;
当本次所述污染源检测数据结果超过报警上限值时,所述控制终端(15)形成二级反馈指令信息,并发送给所述上位机(33),所述二级反馈指令信息设置为所述待测管路(1)中的待测介质未达到污染源排放标准,控制所述取样单元(4)对所述待测管路(1)内的待测介质进行连续取样。
3.根据权利要求2所述的基于环境污染源检测方法,其特征在于,所述取样单元(4)对所述数据采集模块(31)的测试探头清洗方法,包括:
所述上位机(33)控制电子换向阀(8)将送料管(43)和喷头(9)连通,并打开第一开关阀(6)、第二开关阀(7)和第三开关阀(5),再启动提升泵(41),使得所述提升泵(41)将所述取样通道(23)内的待测介质泵入到所述喷头(9)内,通过所述喷头(9)对所述数据采集模块(31)的表面喷洒待测介质清洗1-2分钟,再将所述第一开关阀(6)和所述第二开关阀(7)关闭,并延迟30秒,再控制所述提升泵(41)停止和所述第三开关阀(5)关闭,以及控制所述电子换向阀(8)将所述送料管(43)和所述导流管(10)连通。
4.基于环境污染源检测系统,其特征在于,利用权利要求1-3任一项所述检测方法对污染源的源头进行溯源,所述检测系统包括若干污染源检测设备,若干所述污染源检测设备通过控制终端(15)进行统一控制,若干所述污染源检测设备分别安装在某一检测区域的每一待测管路(1)上,用于溯源该检测区域内污染源的排放源头,其中,所述污染源检测设备包括:控制箱(2),所述控制箱(2)内分别设置有控制腔室(21)、检测腔室(22)和取样通道(23),所述取样通道(23)和所述待测管路(1)连通,所述检测腔室(22)和所述取样通道(23)通过取样单元(4)连通,所述取样单元(4)用于将所述取样通道(23)内的待测介质输送到所述检测腔室(22)内;
检测单元(3),所述检测单元(3)置于所述控制腔室(21)内,所述检测单元(3)包括数据采集模块(31)、数据处理模块(32)和上位机(33),所述数据采集模块(31)用于采集所述检测腔室(22)内待测介质的若干数据采集信息,并将若干所述数据采集信息上传至所述数据处理模块(32)转换成数字信号后,得到相应待测管路(1)的污染源检测数据结果,再将所述污染源检测数据结果发送给所述上位机(33)进行保存、显示,其中:
所述数据处理模块(32)包括多个分析处理单元,每一所述分析处理单元用于将采集的对应所述数据采集信息转化为数字信号,并检测数字信号在连续的时间段内的信号频谱,根据信号频谱之间的间隔值进行平均运算以及异常信号过滤处理来对生成的数字信号进行修正;
所述控制终端(15)分别与若干所述上位机(33)连接,所述控制终端(15)用于接收若干所述上位机(33)上传的所述污染源检测数据结果,并判断本次接收到的所述污染源检测数据结果是否超过报警上限值;
若本次接收到的所述污染源检测数据结果超过报警上限值,则所述控制终端(15)发出报警信息,并记录本次报警信息,同时控制对应的所述污染源检测设备进行连续性检测,直至对应的所述污染源检测设备的所述污染源检测数据结果未超过报警上限值;
若本次接收到的所述污染源检测数据结果未超过报警上限值,则所述控制终端(15)控制对应的所述污染源检测设备按照取样周期进行正常检测;
处理装置(16),所述处理装置(16)具有:
记录单元,用于以时间作为参照分别记录报警信息以及报警信息对应的污染源检测数据结果;
回路检测单元,耦合至所述控制终端(15)的检测回路,用于根据报警上限值来确定污染源检测数据结果与报警上限值之间的差值;
污染程度判断单元,耦合至所述回路检测单元,用于基于所述差值来判断污染源的污染指数;
判断模型,以时间作为参照轴,依次将记录的记录报警信息所确定的时间、污染指数输入至判断模型进行预测,得到一个以时间为参照的报警频率,通过报警频率之间的间隔值来确定报警信息之间的间隔时间是趋于发散还是趋于集中;
所述取样单元(4)包括:
提升泵(41),所述提升泵(41)内嵌在所述控制箱(2)的外侧壁上,所述提升泵(41)与所述上位机(33)电连接;
进料管(42),所述进料管(42)的一端安装在所述提升泵(41)的进料端,所述进料管(42)的另一端贯穿所述取样通道(23)的内壁,并延伸至靠近所述取样通道(23)的内壁底端;
送料管(43),所述送料管(43)的一端安装在所述提升泵(41)的出料端,所述送料管(43)的另一端贯穿所述检测腔室(22)的内壁;
排料管(44),所述排料管(44)安装在所述检测腔室(22)的外侧,用于将所述检测腔室(22)内的待测介质排出;
第三开关阀(5),所述第三开关阀(5)安装在所述排料管(44)上,用于控制所述排料管(44)的通断;
所述取样通道(23)置于所述待测管路(1)内,所述取样通道(23)的进料口设置有第一开关阀(6),所述取样通道(23)的出料口设置有第二开关阀(7),所述第一开关阀(6)和所述第二开关阀(7)分别与所述上位机(33)电连接,所述上位机(33)用于控制所述第一开关阀(6)和所述第二开关阀(7)的启闭。
5.根据权利要求4所述的基于环境污染源检测系统,其特征在于,所述送料管(43)位于所述检测腔室(22)内侧的一端通过电子换向阀(8)安装有喷头(9)和导流管(10),所述电子换向阀(8)用于将所述送料管(43)与所述喷头(9)连通进行清洗,或将所述送料管(43)与所述导流管(10)连通进行取样;
所述喷头(9)的喷洒方向朝向所述数据采集模块(31)设置,所述喷头(9)用于对所述数据采集模块(31)的表面喷洒待测介质进行清洗。
6.根据权利要求5所述的基于环境污染源检测系统,其特征在于,所述数据采集模块(31)设置有若干传感器,若干所述传感器的测试探头均置于所述检测腔室(22)内;
所述传感器包括PH检测传感器、水质ORP检测传感器、COD检测传感器、核辐射检测传感器、氨氮检测传感器、总磷检测传感器中的其中一种或多种。
7.根据权利要求4所述的基于环境污染源检测系统,其特征在于,所述控制腔室(21)内还设置有电池组件(11),所述电池组件(11)与所述上位机(33)和所述提升泵(41)电连接,用于对所述污染源检测设备提供移动电源;
所述电池组件(11)外接有光伏发电板(12),所述光伏发电板(12)安装在所述控制箱(2)的顶端,所述光伏发电板(12)朝向远离所述控制箱(2)的一侧凸出设置。
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