CN117825645A - 一种天然水的智能处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种天然水的智能处理方法及装置。所述天然水的智能处理方法包括：通过传感器采集目标区域内的天然水样本；控制水质分析仪器对所述天然水样本进行水质分析，获得所述目标区域内的天然水的水质参数；利用所述目标区域内的天然水的水质参数设置水质阈值参数；定时控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数，通过所述水质检测参数与所述水质阈值参数之间的比较关系判定所述目标区域内的天然水的水质状态。所述装置包括与所述方法步骤对应的模块。
Description
技术领域
本发明提出了一种天然水的智能处理方法及装置，属于天然水智能处理技术领域。
背景技术
天然水的智能处理系统是一种用于监测和维护天然水源水质和供水系统的系统。这种系统通常包括传感器、数据采集设备、数据传输通信设备、数据分析软件和用户界面等组件。其主要功能包括以下方面：
水质监测：使用传感器来实时监测水源或水管道中的水质，包括测量水的PH值、溶解氧、浊度、溶解物质等参数。
数据采集：收集来自不同地点的水质数据，并将其传输到中央数据库或云平台进行存储和分析。
数据分析和警报：利用数据分析软件，对水质数据进行实时分析，以检测任何异常或水质问题。如果发现问题，系统可以自动触发警报，通知相关人员采取必要的行动。
然而，现有技术中的天然水的质量处理和监控系统存在效率较低和样本采集准确性差的问题。
发明内容
本发明提供了一种天然水的智能处理方法及装置，用以解决现有技术中天然水的质量处理和监控效率较低和样本采集准确性差的问题，所采取的技术方案如下：
一种天然水的智能处理方法，所述天然水的智能处理方法包括：
通过传感器采集目标区域内的天然水样本；
控制水质分析仪器对所述天然水样本进行水质分析，获得所述目标区域内的天然水的水质参数；
利用所述目标区域内的天然水的水质参数设置水质阈值参数；
定时控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数，通过所述水质检测参数与所述水质阈值参数之间的比较关系判定所述目标区域内的天然水的水质状态。
进一步地，通过传感器采集目标区域内的天然水样本，包括：
提取所述目标区域内的天然水域类型；其中，所述天然水域类型包括流动水域和相对静态水域；所述流动水域具体是指山水溪流等实时流动水域；相对静止水域具体是指湖泊，水库等相似状态下的水域；
针对所述目标区域内的流动水域从上游到下游每间隔0.5km-1.5km进行一次水质采样，获得流动水域对应的多个天然水样本；
针对所述目标区域内的相对静态水域从上水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样，获得相对静态水域对应的多个天然水样本。
其中，所述从水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样的具体距离确定步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据当前水域的流动速度确定第一次水质采样的初始采样间隔距离；
其中，S(1)表示第一次水质采样的初始采样间隔距离；Q(t)表示当前水域的流动速度，当Q(t)＝0时表示所述水域为相对静态水域，当Q(t)>0时表示所述水域为流动水域；e表示自然常数；km表示千米单位；
步骤A2：每次进行水质采样时，利用公式(2)根据历史采样的采样间隔距离得到本次的水质采样间隔距离；
其中，S(a)表示本次即第a次的水质采样间隔距离；S(i)表示历史第i次的水质采样间隔距离；
步骤A3：利用公式(3)根据每次进行水质采样时的采样间隔距离控制本次采样的采集时间；
其中，T(a)表示本次即第a次的水质采样的采集时间间隔；T0表示预设初始采样的采集时间间隔；T(i)表示历史第i次的水质采样的采集时间间隔。
进一步地，控制水质分析仪器对所述天然水样本进行水质分析，获得所述目标区域内的天然水的水质参数，包括：
提取水质检测目标项；其中，水质检测目标项包括pH值、溶解氧、浊度、电导率、目标污染元素含量；
针对水质检测目标项所述控制所述水质分析仪器依次对所述目标区域内的流动水域和/或多个天然水样本进行水质分析，获得所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数。
进一步地，利用所述目标区域内的天然水的水质参数设置水质阈值参数，包括：
根据所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数判断当前目标区域内的天然水是否存在污染状况，如果存在污染状况即可进行污染预警；
当所述当前目标区域内的天然水不存在污染状况时，提取所述流动水域和相对静态水域的阈值比例参数，其中，所述流动水域的阈值比例参数A的取值范围为1.31-1.36；所述相对静态水域的阈值比例参数B的取值范围为1.27-1.32；
利用所述流动水域的阈值比例参数A设置流动水域的污染物阈值为AW，其中，W表示当前流动水域的水质参数中污染物含量；
利用所述相对静态水域的阈值比例参数B设置相对静态水域的污染物阈值为BV，其中，V表示当前相对静态水域的水质参数中污染物含量。
进一步地，定时控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数，通过所述水质检测参数与所述水质阈值参数之间的比较关系判定所述目标区域内的天然水的水质状态，包括：
设置采集目标区域内的天然水样本的参数采集时间间隔；
根据所述天然水样本的参数采集时间间隔控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数；
将所述天然水样本的水质检测参数按照水域类型对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值进行比较；
当所述天然水样本的水质检测参数达到或超过对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值时，则进行污染报警。
一种天然水的智能处理装置，所述天然水的智能处理装置包括：
样本采集模块，用于通过传感器采集目标区域内的天然水样本；
水质分析控制模块，用于控制水质分析仪器对所述天然水样本进行水质分析，获得所述目标区域内的天然水的水质参数；
水质阈值参数设置模块，用于利用所述目标区域内的天然水的水质参数设置水质阈值参数；
水域监测控制模块，用于定时控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数，通过所述水质检测参数与所述水质阈值参数之间的比较关系判定所述目标区域内的天然水的水质状态。
进一步地，所述样本采集模块包括：
天然水域类型提取模块，用于提取所述目标区域内的天然水域类型；其中，所述天然水域类型包括流动水域和相对静态水域；所述流动水域具体是指江河溪流等实时流动水域；相对静止水域具体是指湖泊，湿地等相似状态下的水域；
第一采样规划模块，用于针对所述目标区域内的流动水域从上游到下游每间隔0.5km-1.5km进行一次水质采样，获得流动水域对应的多个天然水样本；
第二采样规划模块，用于针对所述目标区域内的相对静态水域从上水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样，获得相对静态水域对应的多个天然水样本。
其中，所述从水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样的具体距离确定步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据当前水域的流动速度确定第一次水质采样的初始采样间隔距离；
其中，S(1)表示第一次水质采样的初始采样间隔距离；Q(t)表示当前水域的流动速度，当Q(t)＝0时表示所述水域为相对静态水域，当Q(t)>0时表示所述水域为流动水域；e表示自然常数；km表示千米单位；
步骤A2：每次进行水质采样时，利用公式(2)根据历史采样的采样间隔距离得到本次的水质采样间隔距离；
其中，S(a)表示本次即第a次的水质采样间隔距离；S(i)表示历史第i次的水质采样间隔距离；
步骤A3：利用公式(3)根据每次进行水质采样时的采样间隔距离控制本次采样的采集时间；
其中，T(a)表示本次即第a次的水质采样的采集时间间隔；T0表示预设初始采样的采集时间间隔；T(i)表示历史第i次的水质采样的采集时间间隔。
进一步地，所述水质阈值参数设置模块，包括：
提取水质检测目标项；其中，水质检测目标项包括pH值、溶解氧、浊度、电导率、目标污染元素含量；
针对水质检测目标项所述控制所述水质分析仪器依次对所述目标区域内的流动水域和/或多个天然水样本进行水质分析，获得所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数。
进一步地，所述水域监测控制模块包括：
第一污染预警模块，用于根据所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数判断当前目标区域内的天然水是否存在污染状况，如果存在污染状况即可进行污染预警；
比例参数提取模块，用于当所述当前目标区域内的天然水不存在污染状况时，提取所述流动水域和相对静态水域的阈值比例参数，其中，所述流动水域的阈值比例参数A的取值范围为1.31-1.36；所述相对静态水域的阈值比例参数B的取值范围为1.27-1.32；
第一阈值设置模块，用于利用所述流动水域的阈值比例参数A设置流动水域的污染物阈值为AW，其中，W表示当前流动水域的水质参数中污染物含量；
第二阈值设置模块，用于利用所述相对静态水域的阈值比例参数B设置相对静态水域的污染物阈值为BV，其中，V表示当前相对静态水域的水质参数中污染物含量。
进一步地，所述水域监测控制模块包括：
时间间隔设置模块，用于设置采集目标区域内的天然水样本的参数采集时间间隔；
定时采样控制模块，用于根据所述天然水样本的参数采集时间间隔控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数；
阈值参数比较模块，用于将所述天然水样本的水质检测参数按照水域类型对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值进行比较；
第二污染预警模块，用于当所述天然水样本的水质检测参数达到或超过对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值时，则进行污染报警。
本发明有益效果：
本发明提出的一种天然水的智能处理方法和系统通过定时采样和分析水样本，系统能够实时监测目标区域内的天然水的水质状态，有助于迅速发现水质问题。设置水质阈值参数允许系统进行水质状态的预警。当水质问题发生时，系统可以发出警报，以便及时采取措施。同时，可以记录历史水质数据，用于分析水质的长期趋势和变化，以及制定改进水质的策略。基于水质参数和阈值的比较，系统可以自动化地判定水质状态，无需人工干预。进而，本发明提出的一种天然水的智能处理方法和系统有助于保护天然水资源的质量，特别是对饮用水和环境水资源的监测和管理非常有用。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图；
图2为本发明所述装置的系统框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提出了一种天然水的智能处理方法，如图1所示，所述天然水的智能处理方法包括：
S1、通过传感器采集目标区域内的天然水样本；
S2、控制水质分析仪器对所述天然水样本进行水质分析，获得所述目标区域内的天然水的水质参数；
S3、利用所述目标区域内的天然水的水质参数设置水质阈值参数；
S4、定时控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数，通过所述水质检测参数与所述水质阈值参数之间的比较关系判定所述目标区域内的天然水的水质状态。
上述技术方案的工作原理为：采集水样本：首先，通过传感器采集目标区域内的天然水样本。这些传感器可以放置在水源附近，定期采集水样本。
水质分析：采集的水样本送至水质分析仪器，该仪器会对水样本进行水质分析。水质分析通常包括测量多个水质参数，如pH值、溶解氧浓度、浊度、温度、电导率等。
设置水质阈值：根据水质分析结果，系统会设置水质阈值参数。这些阈值参数是水质参数的预定限制值，用于指示水质的良好或不良状态。
定时采集和分析：系统定时控制传感器采集天然水样本，并再次进行水质分析，获得水质检测参数。
水质状态判定：将水质检测参数与预设的水质阈值参数进行比较。如果水质检测参数超过了阈值，系统会判定目标区域内的天然水的水质状态为不良；如果在阈值范围内，系统则判定水质状态为良好。
上述技术方案的效果为：实时监测：通过定时采样和分析水样本，系统能够实时监测目标区域内的天然水的水质状态，有助于迅速发现水质问题。
预警功能：设置水质阈值参数允许系统进行水质状态的预警。当水质问题发生时，系统可以发出警报，以便及时采取措施。
数据记录和分析：系统可以记录历史水质数据，用于分析水质的长期趋势和变化，以及制定改进水质的策略。
自动化决策：基于水质参数和阈值的比较，系统可以自动化地判定水质状态，无需人工干预。
本实施例的技术方案有助于保护天然水资源的质量，特别是对饮用水和环境水资源的监测和管理非常有用。
本发明的一个实施例，通过传感器采集目标区域内的天然水样本，包括：
S101、提取所述目标区域内的天然水域类型；其中，所述天然水域类型包括流动水域和相对静态水域；所述流动水域具体是指江河溪流等实时流动水域；相对静止水域具体是指湖泊，湿地等相似状态下的水域；
S102、针对所述目标区域内的流动水域从上游到下游每间隔0.5km-1.5km进行一次水质采样，获得流动水域对应的多个天然水样本；
S103、针对所述目标区域内的相对静态水域从上水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样，获得相对静态水域对应的多个天然水样本。
当然，实际中也可以将源水供水管道作为目标区域，对源水供水管道的水质进行监测。
具体的，所述从水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样的具体距离确定步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据当前水域的流动速度确定第一次水质采样的初始采样间隔距离；
其中，S(1)表示第一次水质采样的初始采样间隔距离；Q(t)表示当前水域的流动速度，当Q(t)＝0时表示所述水域为相对静态水域，当Q(t)>0时表示所述水域为流动水域；e表示自然常数；km表示千米单位；
步骤A2：每次进行水质采样时，利用公式(2)根据历史采样的采样间隔距离得到本次的水质采样间隔距离；
其中，S(a)表示本次即第a次的水质采样间隔距离；S(i)表示历史第i次的水质采样间隔距离；
步骤A3：利用公式(3)根据每次进行水质采样时的采样间隔距离控制本次采样的采集时间；
其中，T(a)表示本次即第a次的水质采样的采集时间间隔；T0表示预设初始采样的采集时间间隔；T(i)表示历史第i次的水质采样的采集时间间隔。
利用步骤A1的公式(1)根据当前水域的流动速度确定第一次水质采样的初始采样间隔距离，从而根据水流流动状态选择初始采样位置，确保采集到的水质为适中位置；再利用步骤A2的公式(2)根据历史采样的采样间隔距离得到本次的水质采样间隔距离，从而根据历史采集情况进行动态调控，在保证随机性的情况下又能适中采集水质；最后利用步骤A3的公式(3)根据每次进行水质采样时的采样间隔距离控制本次采样的采集时间，从而根据历史采样间隔距离的情况下，确保距离长时多采集一段时间，距离短时减小采集时间，确保采集水质的可靠性。
上述技术方案的工作原理为：识别水域类型：首先，系统会识别目标区域内的天然水域类型，即流动水域(如江河溪流等)和相对静态水域(如湖泊、湿地等)。这一步骤有助于确定采样策略。
流动水域采样：针对流动水域，系统会制定采样策略。通常，采样点会从上游到下游以一定间隔(0.5km-1.5km)进行选择，并采集水样本。这些样本代表了流动水域的不同位置。
相对静态水域采样：对于相对静态水域，采样策略会有所不同。通常，采样点会从水域的中心向岸边每隔一定距离(0.5km-1.2km)进行选择，并采集水样本。这些样本代表了相对静态水域的不同位置。
水质分析：采集的水样本将被送至水质分析仪器进行水质分析。这些分析通常包括测量各种水质参数，如pH值、溶解氧浓度、浊度、温度、电导率等。
上述技术方案的效果为：多样本覆盖：通过从不同位置采集多个水样本，系统能够更全面地了解目标水域的水质状况，而不仅仅是一个单一的采样点。
反映水质差异：不同位置的水质样本可以反映出水域内部的水质差异，例如流动水域的上下游差异或相对静态水域的中心与岸边差异。
水质监测数据：通过水质分析，系统可以获取水质参数的测量数据，用于评估水质状态。这些数据可以用于监测水质变化并采取必要的措施，如水资源管理或环境保护。
本实施例的技术方案应用有助于实时监测和评估目标区域内的天然水体的水质状况，为保护水资源、环境保护和灾害预防提供了有用的工具。
本发明的一个实施例，控制水质分析仪器对所述天然水样本进行水质分析，获得所述目标区域内的天然水的水质参数，包括：
S201、提取水质检测目标项；其中，水质检测目标项包括pH值、溶解氧、浊度、电导率、目标污染元素含量；
S202、针对水质检测目标项所述控制所述水质分析仪器依次对所述目标区域内的流动水域和/或多个天然水样本进行水质分析，获得所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数。
上述技术方案的工作原理为：提取水质检测目标项：首先，系统会确定需要检测的水质参数，这些参数通常根据监测需求和水体特性而定。在这个方案中，水质检测目标项包括pH值、溶解氧、浊度、电导率、目标污染元素含量。
水质分析仪器控制：系统会依次控制水质分析仪器对目标区域内的水样本进行水质分析。这些水样本可以来自流动水域或多个天然水样本，具体的选择取决于监测目的和水质参数的要求。
水质分析：在水质分析仪器的控制下，每个水样本将被分析以测量水质参数。不同的仪器和方法可用于不同参数的测量。例如，用于测量pH值的仪器将测定水样的酸碱性，而用于测量溶解氧的仪器将测定水样中的氧气含量。
上述技术方案的效果为：全面的水质数据：通过对多个水质参数的测量，系统可以提供关于目标区域内天然水的全面水质数据。这些数据可以用于评估水体的健康状况和环境质量。
早期污染检测：通过监测目标污染元素含量，系统可以帮助早期检测潜在的污染问题，从而采取及早的环境保护措施。
水资源管理：获取准确的水质数据有助于水资源管理，包括供水、农业灌溉和环境保护。
环境保护：通过实时监测水质，可以更好地保护自然水体，预防和处理水污染事件，有助于维护健康的生态系统和水资源。
本实施例的技术方案的应用领域涵盖了环境监测、水质保护、水资源管理和生态保护等多个领域，有助于确保水体的安全和可持续利用。
本发明的一个实施例，利用所述目标区域内的天然水的水质参数设置水质阈值参数，包括：
S301、根据所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数判断当前目标区域内的天然水是否存在污染状况，如果存在污染状况即可进行污染预警；
S302、当所述当前目标区域内的天然水不存在污染状况时，提取所述流动水域和相对静态水域的阈值比例参数，其中，所述流动水域的阈值比例参数A的取值范围为1.31-1.36；所述相对静态水域的阈值比例参数B的取值范围为1.27-1.32；
S303、利用所述流动水域的阈值比例参数A设置流动水域的污染物阈值为AW，其中，W表示当前流动水域的水质参数中污染物含量；
S304、利用所述相对静态水域的阈值比例参数B设置相对静态水域的污染物阈值为BV，其中，V表示当前相对静态水域的水质参数中污染物含量。
上述技术方案的工作原理为：污染状况判断：首先，系统会根据所测得的水质参数来判断当前目标区域内的天然水是否存在污染状况。这可以通过比较实际测量值与预设阈值来实现。如果水质参数超过了设定的阈值，系统将判断存在污染状况，触发污染预警。
阈值比例参数提取：如果当前的水质参数没有显示污染迹象，系统将提取流动水域和相对静态水域的阈值比例参数。这些比例参数可以用来根据水体的特性动态调整阈值，以更精确地反映水质的变化。
设置污染物阈值：利用提取的阈值比例参数，系统将为流动水域和相对静态水域设置相应的污染物阈值。这些阈值将用于将来的水质监测和污染预警。
上述技术方案的效果为：污染监测和预警：该系统允许及时监测目标区域内的天然水体的水质情况，并在发现污染迹象时进行预警。这有助于快速采取措施来减少或阻止污染的扩散，从而保护水体和环境。
动态阈值调整：通过使用阈值比例参数，系统可以动态地调整污染物阈值，以适应不同水体的变化。这有助于更准确地检测水质变化，并减少误报或漏报的风险。
资源保护：通过确保天然水的水质达到可接受的标准，该系统有助于保护自然水体，维护生态平衡，保护供水资源，并支持可持续发展。
本实施例技术方案适用于环境监测、水质管理、污染预警等领域，有助于保护和管理水资源，减少对水体的不良影响。
本发明的一个实施例，定时控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数，通过所述水质检测参数与所述水质阈值参数之间的比较关系判定所述目标区域内的天然水的水质状态，包括：
S401、设置采集目标区域内的天然水样本的参数采集时间间隔；
S402、根据所述天然水样本的参数采集时间间隔控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数；
S403、将所述天然水样本的水质检测参数按照水域类型对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值进行比较；
S404、当所述天然水样本的水质检测参数达到或超过对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值时，则进行污染报警。
上述技术方案的工作原理为：参数采集时间间隔设置：首先，系统需要设置采集目标区域内的天然水样本的参数采集时间间隔。这个时间间隔决定了多久采集一次水质样本，以确保持续监测。
采样和参数获取：根据设置的时间间隔，传感器定时采集目标区域内的天然水样本。采集的样本将经过水质分析仪器进行水质分析，获得水质检测参数，例如pH值、溶解氧、浊度、电导率等。
与阈值比较：系统将获得的水质检测参数与预先设置的水质阈值参数进行比较。这些阈值参数是根据水域类型(流动水域或相对静态水域)和污染物阈值设置的。
污染报警：如果水质检测参数达到或超过了与水域类型相对应的污染物阈值，系统将触发污染报警。这表示水质状况可能存在问题，需要采取进一步的行动来应对污染情况。
上述技术方案的效果为：实时水质监测：通过定时采集和分析水质样本，系统能够实时监测目标区域内的天然水体的水质状况。
污染报警：当水质参数超过阈值时，系统能够及时触发污染报警，使相关部门或个人能够采取措施来应对污染事件。
节约成本：自动化的水质监测系统可以降低监测成本，减少对人力资源的依赖，并提供连续的水质数据，有助于更有效地管理水资源。
环境保护：通过及时的污染报警和管理，这个系统有助于保护自然水体，减少污染对生态系统和人类健康的影响。
本实施例的技术方案适用于水质监测、环境保护、供水管理等领域，有助于维护水体的质量和可持续使用。
本发明实施例提出了一种天然水的智能处理装置，如图2所示，所述天然水的智能处理装置包括：
样本采集模块，用于通过传感器采集目标区域内的天然水样本；
水质分析控制模块，用于控制水质分析仪器对所述天然水样本进行水质分析，获得所述目标区域内的天然水的水质参数；
水质阈值参数设置模块，用于利用所述目标区域内的天然水的水质参数设置水质阈值参数；
水域监测控制模块，用于定时控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数，通过所述水质检测参数与所述水质阈值参数之间的比较关系判定所述目标区域内的天然水的水质状态。
上述技术方案的工作原理为：采集水样本：首先，通过传感器采集目标区域内的天然水样本。这些传感器可以放置在水源附近，定期采集水样本。
水质分析：采集的水样本送至水质分析仪器，该仪器会对水样本进行水质分析。水质分析通常包括测量多个水质参数，如pH值、溶解氧浓度、浊度、温度、电导率等。
设置水质阈值：根据水质分析结果，系统会设置水质阈值参数。这些阈值参数是水质参数的预定限制值，用于指示水质的良好或不良状态。
定时采集和分析：系统定时控制传感器采集天然水样本，并再次进行水质分析，获得水质检测参数。
水质状态判定：将水质检测参数与预设的水质阈值参数进行比较。如果水质检测参数超过了阈值，系统会判定目标区域内的天然水的水质状态为不良；如果在阈值范围内，系统则判定水质状态为良好。
上述技术方案的效果为：实时监测：通过定时采样和分析水样本，系统能够实时监测目标区域内的天然水的水质状态，有助于迅速发现水质问题。
预警功能：设置水质阈值参数允许系统进行水质状态的预警。当水质问题发生时，系统可以发出警报，以便及时采取措施。
数据记录和分析：系统可以记录历史水质数据，用于分析水质的长期趋势和变化，以及制定改进水质的策略。
自动化决策：基于水质参数和阈值的比较，系统可以自动化地判定水质状态，无需人工干预。
本实施例的技术方案有助于保护天然水资源的质量，特别是对饮用水和环境水资源的监测和管理非常有用。
本发明的一个实施例，所述样本采集模块包括：
天然水域类型提取模块，用于提取所述目标区域内的天然水域类型；其中，所述天然水域类型包括流动水域和相对静态水域；所述流动水域具体是指山泉溪流等实时流动水域；相对静止水域具体是指湖泊，水库等相似状态下的水域；
第一采样规划模块，用于针对所述目标区域内的流动水域从上游到下游每间隔0.5km-1.5km进行一次水质采样，获得流动水域对应的多个天然水样本；
第二采样规划模块，用于针对所述目标区域内的相对静态水域从上水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样，获得相对静态水域对应的多个天然水样本。
其中，所述从水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样的具体距离确定步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据当前水域的流动速度确定第一次水质采样的初始采样间隔距离；
其中，S(1)表示第一次水质采样的初始采样间隔距离；Q(t)表示当前水域的流动速度，当Q(t)＝0时表示所述水域为相对静态水域，当Q(t)>0时表示所述水域为流动水域；e表示自然常数；km表示千米单位；
步骤A2：每次进行水质采样时，利用公式(2)根据历史采样的采样间隔距离得到本次的水质采样间隔距离；
其中，S(a)表示本次即第a次的水质采样间隔距离；S(i)表示历史第i次的水质采样间隔距离；
步骤A3：利用公式(3)根据每次进行水质采样时的采样间隔距离控制本次采样的采集时间；
其中，T(a)表示本次即第a次的水质采样的采集时间间隔；T0表示预设初始采样的采集时间间隔；T(i)表示历史第i次的水质采样的采集时间间隔。
利用步骤A1的公式(1)根据当前水域的流动速度确定第一次水质采样的初始采样间隔距离，从而根据水流流动状态选择初始采样位置，确保采集到的水质为适中位置；再利用步骤A2的公式(2)根据历史采样的采样间隔距离得到本次的水质采样间隔距离，从而根据历史采集情况进行动态调控，在保证随机性的情况下又能适中采集水质；最后利用步骤A3的公式(3)根据每次进行水质采样时的采样间隔距离控制本次采样的采集时间，从而根据历史采样间隔距离的情况下，确保距离长时多采集一段时间，距离短时减小采集时间，确保采集水质的可靠性。
上述技术方案的工作原理为：识别水域类型：首先，系统会识别目标区域内的天然水域类型，即流动水域(如山水溪流等)和相对静态水域(如湖泊、水库等)。这一步骤有助于确定采样策略。
流动水域采样：针对流动水域，系统会制定采样策略。通常，采样点会从上游到下游以一定间隔(0.5km-1.5km)进行选择，并采集水样本。这些样本代表了流动水域的不同位置。
相对静态水域采样：对于相对静态水域，采样策略会有所不同。通常，采样点会从水域的中心向岸边每隔一定距离(0.5km-1.2km)进行选择，并采集水样本。这些样本代表了相对静态水域的不同位置。
水质分析：采集的水样本将被送至水质分析仪器进行水质分析。这些分析通常包括测量各种水质参数，如pH值、溶解氧浓度、浊度、温度、电导率等。
上述技术方案的效果为：多样本覆盖：通过从不同位置采集多个水样本，系统能够更全面地了解目标水域的水质状况，而不仅仅是一个单一的采样点。
反映水质差异：不同位置的水质样本可以反映出水域内部的水质差异，例如流动水域的上下游差异或相对静态水域的中心与岸边差异。
水质监测数据：通过水质分析，系统可以获取水质参数的测量数据，用于评估水质状态。这些数据可以用于监测水质变化并采取必要的措施，如水资源管理或环境保护。
本实施例的技术方案应用有助于实时监测和评估目标区域内的天然水体的水质状况，为保护水资源、环境保护和灾害预防提供了有用的工具。
本发明的一个实施例，所述水质阈值参数设置模块，包括：
提取水质检测目标项；其中，水质检测目标项包括pH值、溶解氧、浊度、电导率、目标污染元素含量；
针对水质检测目标项所述控制所述水质分析仪器依次对所述目标区域内的流动水域和/或多个天然水样本进行水质分析，获得所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数。
上述技术方案的工作原理为：提取水质检测目标项：首先，系统会确定需要检测的水质参数，这些参数通常根据监测需求和水体特性而定。在这个方案中，水质检测目标项包括pH值、溶解氧、浊度、电导率、目标污染元素含量。
水质分析仪器控制：系统会依次控制水质分析仪器对目标区域内的水样本进行水质分析。这些水样本可以来自流动水域或多个天然水样本，具体的选择取决于监测目的和水质参数的要求。
水质分析：在水质分析仪器的控制下，每个水样本将被分析以测量水质参数。不同的仪器和方法可用于不同参数的测量。例如，用于测量pH值的仪器将测定水样的酸碱性，而用于测量溶解氧的仪器将测定水样中的氧气含量。
上述技术方案的效果为：全面的水质数据：通过对多个水质参数的测量，系统可以提供关于目标区域内天然水的全面水质数据。这些数据可以用于评估水体的健康状况和环境质量。
早期污染检测：通过监测目标污染元素含量和微生物含量，系统可以帮助早期检测潜在的污染问题，从而采取及早的环境保护措施。
水资源管理：获取准确的水质数据有助于水资源管理，包括供水和环境保护。
环境保护：通过实时监测水质，可以更好地保护自然水体，预防和处理水污染事件，有助于维护健康的生态系统和水资源。
本实施例的技术方案的应用领域涵盖了环境监测、水质保护、水资源管理和生态保护等多个领域，有助于确保水体的安全和可持续利用。
本发明的一个实施例，所述水域监测控制模块包括：
第一污染预警模块，用于根据所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数判断当前目标区域内的天然水是否存在污染状况，如果存在污染状况即可进行污染预警；
比例参数提取模块，用于当所述当前目标区域内的天然水不存在污染状况时，提取所述流动水域和相对静态水域的阈值比例参数，其中，所述流动水域的阈值比例参数A的取值范围为1.31-1.36；所述相对静态水域的阈值比例参数B的取值范围为1.27-1.32；
第一阈值设置模块，用于利用所述流动水域的阈值比例参数A设置流动水域的污染物阈值为AW，其中，W表示当前流动水域的水质参数中污染物含量；
第二阈值设置模块，用于利用所述相对静态水域的阈值比例参数B设置相对静态水域的污染物阈值为BV，其中，V表示当前相对静态水域的水质参数中污染物含量。
上述技术方案的工作原理为：污染状况判断：首先，系统会根据所测得的水质参数来判断当前目标区域内的天然水是否存在污染状况。这可以通过比较实际测量值与预设阈值来实现。如果水质参数超过了设定的阈值，系统将判断存在污染状况，触发污染预警。
阈值比例参数提取：如果当前的水质参数没有显示污染迹象，系统将提取流动水域和相对静态水域的阈值比例参数。这些比例参数可以用来根据水体的特性动态调整阈值，以更精确地反映水质的变化。
设置污染物阈值：利用提取的阈值比例参数，系统将为流动水域和相对静态水域设置相应的污染物阈值。这些阈值将用于将来的水质监测和污染预警。
上述技术方案的效果为：污染监测和预警：该系统允许及时监测目标区域内的天然水体的水质情况，并在发现污染迹象时进行预警。这有助于快速采取措施来减少或阻止污染的扩散，从而保护水体和环境。
动态阈值调整：通过使用阈值比例参数，系统可以动态地调整污染物阈值，以适应不同水体的变化。这有助于更准确地检测水质变化，并减少误报或漏报的风险。
资源保护：通过确保天然水的水质达到可接受的标准，该系统有助于保护自然水体，维护生态平衡，保护供水资源，并支持可持续发展。
本实施例技术方案适用于水质管理、环境监测、污染预警等领域，有助于保护和管理水资源，减少对水体的不良影响。
本发明的一个实施例，所述水域监测控制模块包括：
时间间隔设置模块，用于设置采集目标区域内的天然水样本的参数采集时间间隔；
定时采样控制模块，用于根据所述天然水样本的参数采集时间间隔控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数；
阈值参数比较模块，用于将所述天然水样本的水质检测参数按照水域类型对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值进行比较；
第二污染预警模块，用于当所述天然水样本的水质检测参数达到或超过对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值时，则进行污染报警。
上述技术方案的工作原理为：参数采集时间间隔设置：首先，系统需要设置采集目标区域内的天然水样本的参数采集时间间隔。这个时间间隔决定了多久采集一次水质样本，以确保持续监测。
采样和参数获取：根据设置的时间间隔，传感器定时采集目标区域内的天然水样本。采集的样本将经过水质分析仪器进行水质分析，获得水质检测参数，例如pH值、溶解氧、浊度、电导率等。
与阈值比较：系统将获得的水质检测参数与预先设置的水质阈值参数进行比较。这些阈值参数是根据水域类型(流动水域或相对静态水域)和污染物阈值设置的。
污染报警：如果水质检测参数达到或超过了与水域类型相对应的污染物阈值，系统将触发污染报警。这表示水质状况可能存在问题，需要采取进一步的行动来应对污染情况。
上述技术方案的效果为：实时水质监测：通过定时采集和分析水质样本，系统能够实时监测目标区域内的天然水体的水质状况。
污染报警：当水质参数超过阈值时，系统能够及时触发污染报警，使相关部门或个人能够采取措施来应对污染事件。
节约成本：自动化的水质监测系统可以降低监测成本，减少对人力资源的依赖，并提供连续的水质数据，有助于更有效地管理水资源。
环境保护：通过及时的污染报警和管理，这个系统有助于保护自然水体，减少污染对生态系统和人类健康的影响。
本实施例的技术方案适用于水质监测、环境保护、供水管理等领域，有助于维护水体的质量和可持续使用。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种天然水的智能处理方法，其特征在于，所述天然水的智能处理方法包括：
通过传感器采集目标区域内的天然水样本；
控制水质分析仪器对所述天然水样本进行水质分析，获得所述目标区域内的天然水的水质参数；
利用所述目标区域内的天然水的水质参数设置水质阈值参数；
定时控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数，通过所述水质检测参数与所述水质阈值参数之间的比较关系判定所述目标区域内的天然水的水质状态。
2.根据权利要求1所述天然水的智能处理方法，其特征在于，通过传感器采集目标区域内的天然水样本，包括：
提取所述目标区域内的天然水域类型；其中，所述天然水域类型包括流动水域和相对静态水域；
针对所述目标区域内的流动水域从上游到下游每间隔0.5km-1.5km进行一次水质采样，获得流动水域对应的多个天然水样本；
针对所述目标区域内的相对静态水域从水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样，获得相对静态水域对应的多个天然水样本。
其中，所述从水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样的具体距离确定步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据当前水域的流动速度确定第一次水质采样的初始采样间隔距离；
其中，S(1)表示第一次水质采样的初始采样间隔距离；Q(t)表示当前水域的流动速度，当Q(t)＝0时表示所述水域为相对静态水域，当Q(t)>0时表示所述水域为流动水域；e表示自然常数；km表示千米单位；
步骤A2：每次进行水质采样时，利用公式(2)根据历史采样的采样间隔距离得到本次的水质采样间隔距离；
其中，S(a)表示本次即第a次的水质采样间隔距离；S(i)表示历史第i次的水质采样间隔距离；
步骤A3：利用公式(3)根据每次进行水质采样时的采样间隔距离控制本次采样的采集时间；
其中，T(a)表示本次即第a次的水质采样的采集时间间隔；T0表示预设初始采样的采集时间间隔；T(i)表示历史第i次的水质采样的采集时间间隔。
3.根据权利要求1所述天然水的智能处理方法，其特征在于，控制水质分析仪器对所述天然水样本进行水质分析，获得所述目标区域内的天然水的水质参数，包括：
提取水质检测目标项；其中，水质检测目标项包括pH值、溶解氧、浊度、电导率、目标污染元素含量；
针对水质检测目标项所述控制所述水质分析仪器依次对所述目标区域内的流动水域和/或多个天然水样本进行水质分析，获得所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数。
4.根据权利要求1所述天然水的智能处理方法，其特征在于，利用所述目标区域内的天然水的水质参数设置水质阈值参数，包括：
根据所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数判断当前目标区域内的天然水是否存在污染状况，如果存在污染状况即可进行污染预警；
当所述当前目标区域内的天然水不存在污染状况时，提取所述流动水域和相对静态水域的阈值比例参数，其中，所述流动水域的阈值比例参数A的取值范围为1.31-1.36；所述相对静态水域的阈值比例参数B的取值范围为1.27-1.32；
利用所述流动水域的阈值比例参数A设置流动水域的污染物阈值为AW，其中，W表示当前流动水域的水质参数中污染物含量；
利用所述相对静态水域的阈值比例参数B设置相对静态水域的污染物阈值为BV，其中，V表示当前相对静态水域的水质参数中污染物含量。
5.根据权利要求1所述天然水的智能处理方法，其特征在于，定时控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数，通过所述水质检测参数与所述水质阈值参数之间的比较关系判定所述目标区域内的天然水的水质状态，包括：
设置采集目标区域内的天然水样本的参数采集时间间隔；
根据所述天然水样本的参数采集时间间隔控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数；
将所述天然水样本的水质检测参数按照水域类型对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值进行比较；
当所述天然水样本的水质检测参数达到或超过对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值时，则进行污染报警。
6.一种天然水的智能处理装置，其特征在于，所述天然水的智能处理装置包括：
样本采集模块，用于通过传感器采集目标区域内的天然水样本；
水质分析控制模块，用于控制水质分析仪器对所述天然水样本进行水质分析，获得所述目标区域内的天然水的水质参数；
水质阈值参数设置模块，用于利用所述目标区域内的天然水的水质参数设置水质阈值参数；
水域监测控制模块，用于定时控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数，通过所述水质检测参数与所述水质阈值参数之间的比较关系判定所述目标区域内的天然水的水质状态。
7.根据权利要求6所述天然水的智能处理装置，其特征在于，所述样本采集模块包括：
天然水域类型提取模块，用于提取所述目标区域内的天然水域类型；其中，所述天然水域类型包括流动水域和相对静态水域；
第一采样规划模块，用于针对所述目标区域内的流动水域从上游到下游每间隔0.5km-1.5km进行一次水质采样，获得流动水域对应的多个天然水样本；
第二采样规划模块，用于针对所述目标区域内的相对静态水域从上水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样，获得相对静态水域对应的多个天然水样本；
其中，所述从水域中心向水域岸边每间隔0.5km-1.2km进行一次水质采样的具体距离确定步骤包括，
步骤A1：利用公式(1)根据当前水域的流动速度确定第一次水质采样的初始采样间隔距离；
其中，S(1)表示第一次水质采样的初始采样间隔距离；Q(t)表示当前水域的流动速度，当Q(t)＝0时表示所述水域为相对静态水域，当Q(t)>0时表示所述水域为流动水域；e表示自然常数；km表示千米单位；
步骤A2：每次进行水质采样时，利用公式(2)根据历史采样的采样间隔距离得到本次的水质采样间隔距离；
其中，S(a)表示本次即第a次的水质采样间隔距离；S(i)表示历史第i次的水质采样间隔距离；
步骤A3：利用公式(3)根据每次进行水质采样时的采样间隔距离控制本次采样的采集时间；
其中，T(a)表示本次即第a次的水质采样的采集时间间隔；T0表示预设初始采样的采集时间间隔；T(i)表示历史第i次的水质采样的采集时间间隔。
8.根据权利要求6所述天然水的智能处理装置，其特征在于，所述水质阈值参数设置模块，包括：
提取水质检测目标项；其中，水质检测目标项包括pH值、溶解氧、浊度、电导率、目标污染元素含量；
针对水质检测目标项所述控制所述水质分析仪器依次对所述目标区域内的流动水域和/或多个天然水样本进行水质分析，获得所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数。
9.根据权利要求6所述天然水的智能处理装置，其特征在于，所述水域监测控制模块包括：
第一污染预警模块，用于根据所述水质检测目标项对应的天然水的水质参数判断当前目标区域内的天然水是否存在污染状况，如果存在污染状况即可进行污染预警；
比例参数提取模块，用于当所述当前目标区域内的天然水不存在污染状况时，提取所述流动水域和相对静态水域的阈值比例参数，其中，所述流动水域的阈值比例参数A的取值范围为1.31-1.36；所述相对静态水域的阈值比例参数B的取值范围为1.27-1.32；
第一阈值设置模块，用于利用所述流动水域的阈值比例参数A设置流动水域的污染物阈值为AW，其中，W表示当前流动水域的水质参数中污染物含量；
第二阈值设置模块，用于利用所述相对静态水域的阈值比例参数B设置相对静态水域的污染物阈值为BV，其中，V表示当前相对静态水域的水质参数中污染物含量。
10.根据权利要求6所述天然水的智能处理装置，其特征在于，所述水域监测控制模块包括：
时间间隔设置模块，用于设置采集目标区域内的天然水样本的参数采集时间间隔；
定时采样控制模块，用于根据所述天然水样本的参数采集时间间隔控制传感器采集目标区域内的天然水样本，并获得所述天然水样本的水质检测参数；
阈值参数比较模块，用于将所述天然水样本的水质检测参数按照水域类型对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值进行比较；
第二污染预警模块，用于当所述天然水样本的水质检测参数达到或超过对应与所述流动水域的污染物阈值和相对静态水域的污染物阈值时，则进行污染报警。
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|---|---|---|---|
| CN202311439777.3A CN117825645A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种天然水的智能处理方法及装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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2023
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