CN109428902A - 一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理*** - Google Patents

一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理*** Download PDF

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黄震
张海楠
童建红
廖缓钰
汪继顺
张宁
姚凯
王伟
印德荣
瞿虎
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Abstract

本发明公开了一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，包括下游水质监测模块、下游水质参数数据模块、污染源采样及检测模块、污染源水质参数数据模块。该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，通过在监测点内的微处理器上电连接有水质数据采集模块，水质数据采集模块包括溶解氧传感器、浊度传感器、盐度传感器和ph传感器，能够检测下游水流内水质数据，能够实时的检测水域内水质，并通过无线信号收发模块一与无线信号收发模块二的无线电连接发送给监测总站，形成物联网络，有助于工作人员快速了解污染的发生及分布情况，有效的在应急处理***中利用了物联网技术，解决了背景技术中提出的问题。

Description

一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***
技术领域
本发明涉及水质监测及突发性水污染事件应急处理技术领域，具体为一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***。
背景技术
水污染是由有害化学物质造成水的使用价值降低或丧失，污染环境的水。污水中的酸、碱、氧化剂，以及铜、镉、汞、砷等化合物，苯、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物，会毒死水生生物，影响饮用水源、风景区景观。污水中的有机物被微生物分解时消耗水中的氧，影响水生生物的生命，水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、硫醇等难闻气体，使水质进一步恶化。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段，顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
随着重工业的发展，水污染问题越来越严峻，随着水污染治理的深入，水污染的扩散已经受到一定的遏制，但是大型水域的突发水污染仍然是难以控制的问题，突发水污染的应急处理也一直受到较大的关注与研究，但是现有的突发水污染应急处理***存在即时性差的情况，污染数据无法得到快速的汇集，影响应急方案的制定，而物联网作为一种全新的信息技术就能够做到这一点，但是现在还没有能够将物联网技术有效的结合在突发水污染应急处理***的技术方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，解决了背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，包括下游水质监测模块、下游水质参数数据模块、污染源采样及检测模块、污染源水质参数数据模块、污染源扩散情况分析模块、突发水污染情况报告生成模块、污染水流向预测模块、下游预警模块、历史应急方案数据模块、相似突发情况检索模块、历史应急方案执行模块、应急处理方案制定模块和方案执行模块。
所述下游水质检测模块包括监测总站和监测点，所述监控点不少于一个，且建立在河流分支处，所述监测总站和监测点无线电连接，由监测点监测污染源下游的水质，统一发送至监测总站，监测总站将水质参数数据发送至下游水质参数数据模块。
所述下游水质参数数据模块将下游水质监测参数进行汇总形成下游水质参数数据，并发送至污染源扩散情况分析模块。
所述污染源采样及检测模块用于检测污染源的污染类型与水质参数情况，并将检测信息发送至污染源水质参数数据模块。
所述污染源水质参数数据模块用于将污染源水质的污染类型及水质参数情况进行汇总，形成污染源水质参数数据，并发送至污染源扩散情况分析模块。
所述污染源扩散情况分析模块用于对比下游水质参数数据模块和污染源扩散情况分析模块发送的信息，分析污染源水流的在下游的扩散情况，并作为突发水污染情况报告生成模块的数据参考。
所述突发水污染情况报告生成模块用于汇总突发水污染的信息以形成水污染情况报告，并且用于污染水流向预测模块的参考，且水污染情况报告用于相似突发情况检索模块的参考。
所述污染水流向预测模块以突发水污染情况报告生成模块生成的突发水污染情况报告作为参考，预测污染水流向。
所述下游预警模块用于向污染水流向预测模块预测的下游进行预警，提请做好应急准备。
所述历史应急方案数据模块为往年突发水污染时方案和污染情况数据的备案，发送至相似突发情况检索模块。
所述相似突发情况检索模块用于检索对比本次突发水污染数据报告与历史应急方案数据的相似性，作为后续行动的参考。
所述历史应急方案执行模块是在相似突发情况检索模块对本次突发水污染数据报告与历史应急方案数据进行对比后得到相似结果时实行，可以直接应用使用相似情况下的历史应急方案以应对本次突发水污染。
所述应急处理方案制定模块是在相似突发情况检索模块对本次突发水污染数据报告与历史应急方案数据进行对比后得到不相似结果时实行，用于针对本次发生的水污染情况制定应急方案。
所述方案执行模块用于执行应急处理方案制定模块制定的应急方案，并发布到以预警的下游。
优选的，所述监测总站包括处理器，所述处理器分别双向电连接有无线信号收发模块一和存储模块，所述处理器的输出端电连接有视频信号转换模块一的输入端，所述视频信号转换模块一的输出端电连接有显示屏的输入端。
优选的，所述监测点包括微处理器，所述微处理器的输入端分别电连接有GPS模块、视频信号转换模块二和水质数据采集模块的输出端，且微处理器和处理器的输入端均电连接有电网，所述视频信号转换模块二的输入端电连接有监控器的输出端，所述微处理器双向电连接有无线信号收发模块二。
优选的，所述水质数据采集模块包括溶解氧传感器、浊度传感器、盐度传感器和ph传感器，所述溶解氧传感器、浊度传感器、盐度传感器和ph传感器的输出端均与微处理器的输入端电连接。
优选的，所述存储模块的输出端电连接有USB模块的输入端，所述无线信号收发模块一和无线信号收发模块二无线电连接。
优选的，所述应急处理方案制定模块包括专家讨论、结合历史经验和决策，由专家根据本次突发水污染报告提出相应的方案，并且在结合历史应急方案进行决策以得到本次应急处理方案。
优选的，所述溶解氧传感器的型号为499ADO，测量范围为0-20ppm，所述浊度传感器的型号为HZX4000，测量范围为0-3999.9NTU，所述盐度传感器的型号为SAL-BTA，测量范围为0-50ppt，所述ph传感器的型号为JF-PH-485，测量范围为0-14PH。
优选的，所述处理器的型号为IntelXeonE5-2650，所述处理器具备八个核心，主频为2.0GHz，插槽类型为LGA2011-3。
优选的，所述微处理器的型号为MSP430G2x53、MSP430G2x13混合信号微处理器，所述微处理器的封装引脚为32脚，所述微处理器的最高工作频率为16MHZ，所述微处理器具有24个支持触摸感测的I/O引脚，所述微处理器的工作电压范围为1.8至3.6伏。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，具备以下有益效果：
(1)、该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，通过在监测点内的微处理器上电连接有水质数据采集模块，水质数据采集模块包括溶解氧传感器、浊度传感器、盐度传感器和ph传感器，能够检测下游水流内水质数据，能够实时的检测水域内水质，并通过无线信号收发模块一与无线信号收发模块二的无线电连接发送给监测总站，形成物联网络，有助于工作人员快速了解污染的发生及分布情况，有效的在应急处理***中利用了物联网技术，解决了背景技术中提出的问题。
(2)、该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，通过污染源扩散情况分析模块的设置，能够通过水质与污染源水质的对比快速分析污染的实际情况，加快突发水污染报告的生成，在污染发生时能够做到及时了解、快速反应。
(3)、该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，通过污染水流向预测模块的设置，能够以突发水污染情况报告为基础分析出污染水的流向，进而通过下游预警模块对即将被污染的下游处进行预警，做好突发水污染应急准备工作。
(4)、该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，通过相似突发情况检索模块和历史应急方案数据模块的设置，能够通过相似突发情况检索模块对本次突发水污染和历史突发水污染的情况进行对比，在存在相似情况的情况下直接使用历史方案，能够有效提高应急处理的及时性。
(5)、该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，通过应急处理方案制定模块的设置，在相似突发情况检索模块对比中不存在相似情况的情况下能够快速的制定针对本次污染应急情况的方案，并且结合历史经验做出决策。
附图说明
图1为本发明应急处理***模块连接示意图；
图2为本发明监测总站***结构示意图；
图3为本发明监测点***结构示意图。
图中：1处理器、2无线信号收发模块一、3存储模块、4视频信号转换模块一、5显示屏、6微处理器、7GPS模块、8视频信号转换模块二、9水质数据采集模块、10电网、11监控器、12无线信号收发模块二、13溶解氧传感器、14浊度传感器、15盐度传感器、16ph传感器、17USB模块。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，包括下游水质监测模块、下游水质参数数据模块、污染源采样及检测模块、污染源水质参数数据模块、污染源扩散情况分析模块、突发水污染情况报告生成模块、污染水流向预测模块、下游预警模块、历史应急方案数据模块、相似突发情况检索模块、历史应急方案执行模块、应急处理方案制定模块和方案执行模块。
下游水质检测模块包括监测总站和监测点，所述监控点不少于一个，且建立在河流分支处，对水域中的多个节点进行实时监测，在突发污染时能够及时监测到信息，又助于应急工作的快速进行，监测总站和监测点无线电连接，由监测点监测污染源下游的水质，统一发送至监测总站，监测总站将水质参数数据发送至下游水质参数数据模块。
下游水质参数数据模块将下游水质监测参数进行汇总形成下游水质参数数据，并发送至污染源扩散情况分析模块。
污染源采样及检测模块用于检测污染源的污染类型与水质参数情况，并将检测信息发送至污染源水质参数数据模块。
污染源水质参数数据模块用于将污染源水质的污染类型及水质参数情况进行汇总，形成污染源水质参数数据，并发送至污染源扩散情况分析模块。
污染源扩散情况分析模块用于对比下游水质参数数据模块和污染源扩散情况分析模块发送的信息，分析污染源水流的在下游的扩散情况，并作为突发水污染情况报告生成模块的数据参考。
突发水污染情况报告生成模块用于汇总突发水污染的信息以形成水污染情况报告，并且用于污染水流向预测模块的参考，且水污染情况报告用于相似突发情况检索模块的参考。
污染水流向预测模块以突发水污染情况报告生成模块生成的突发水污染情况报告作为参考，预测污染水流向。
下游预警模块用于向污染水流向预测模块预测的下游进行预警，提请做好应急准备。
历史应急方案数据模块为往年突发水污染时方案和污染情况数据的备案，发送至相似突发情况检索模块。
相似突发情况检索模块用于检索对比本次突发水污染数据报告与历史应急方案数据的相似性，作为后续行动的参考。
历史应急方案执行模块是在相似突发情况检索模块对本次突发水污染数据报告与历史应急方案数据进行对比后得到相似结果时实行，可以直接应用使用相似情况下的历史应急方案以应对本次突发水污染。
应急处理方案制定模块是在相似突发情况检索模块对本次突发水污染数据报告与历史应急方案数据进行对比后得到不相似结果时实行，用于针对本次发生的水污染情况制定应急方案，应急处理方案制定模块包括专家讨论、结合历史经验和决策，由专家根据本次突发水污染报告提出相应的方案，并且在结合历史应急方案进行决策以得到本次应急处理方案。
方案执行模块用于执行应急处理方案制定模块制定的应急方案，并发布到以预警的下游。
监测总站包括处理器1，处理器1分别双向电连接有无线信号收发模块一2和存储模块3，处理器1的输出端电连接有视频信号转换模块一4的输入端，视频信号转换模块一4的输出端电连接有显示屏5的输入端，监测点包括微处理器6，微处理器6的输入端分别电连接有GPS模块7、视频信号转换模块二8和水质数据采集模块9的输出端，且微处理器6和处理器1的输入端均电连接有电网10，视频信号转换模块二8的输入端电连接有监控器11的输出端，微处理器6双向电连接有无线信号收发模块二12，水质数据采集模块9包括溶解氧传感器13、浊度传感器14、盐度传感器15和ph传感器16，溶解氧传感器13、浊度传感器14、盐度传感器15和ph传感器16的输出端均与微处理器6的输入端电连接，存储模块3的输出端电连接有USB模块17的输入端，无线信号收发模块一2和无线信号收发模块二12无线电连接，溶解氧传感器13的型号为499ADO，测量范围为0-20ppm，浊度传感器14的型号为HZX4000，测量范围为0-3999.9NTU，盐度传感器15的型号为SAL-BTA，测量范围为0-50ppt，ph传感器16的型号为JF-PH-485，测量范围为0-14PH，处理器1的型号为IntelXeonE5-2650，处理器1具备八个核心，主频为2.0GHz，插槽类型为LGA2011-3，微处理器6的型号为MSP430G2x53、MSP430G2x13混合信号微处理器，微处理器6的封装引脚为32脚，微处理器6的最高工作频率为16MHZ，微处理器6具有24个支持触摸感测的I/O引脚，微处理器6的工作电压范围为1.8至3.6伏。
综上所述，该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，在监测点内的微处理器6上电连接有水质数据采集模块9，水质数据采集模块9包括溶解氧传感器13、浊度传感器14、盐度传感器15和ph传感器16，能够检测下游水流内水质数据，能够实时的检测水域内水质，并通过无线信号收发模块一2与无线信号收发模块二12的无线电连接发送给监测总站，形成物联网络，有助于工作人员快速了解污染的发生及分布情况，有效的在应急处理***中利用了物联网技术，解决了背景技术中提出的问题。
该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，通过污染源扩散情况分析模块的设置，能够通过水质与污染源水质的对比快速分析污染的实际情况，加快突发水污染报告的生成，在污染发生时能够做到及时了解、快速反应。
该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，通过污染水流向预测模块的设置，能够以突发水污染情况报告为基础分析出污染水的流向，进而通过下游预警模块对即将被污染的下游处进行预警，做好突发水污染应急准备工作。
该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，通过相似突发情况检索模块和历史应急方案数据模块的设置，能够通过相似突发情况检索模块对本次突发水污染和历史突发水污染的情况进行对比，在存在相似情况的情况下直接使用历史方案，能够有效提高应急处理的及时性。
该基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，通过应急处理方案制定模块的设置，在相似突发情况检索模块对比中不存在相似情况的情况下能够快速的制定针对本次污染应急情况的方案，并且结合历史经验做出决策。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，其特征在于：包括下游水质监测模块、下游水质参数数据模块、污染源采样及检测模块、污染源水质参数数据模块、污染源扩散情况分析模块、突发水污染情况报告生成模块、污染水流向预测模块、下游预警模块、历史应急方案数据模块、相似突发情况检索模块、历史应急方案执行模块、应急处理方案制定模块和方案执行模块；
所述下游水质检测模块包括监测总站和监测点，所述监控点不少于一个，且建立在河流分支处，所述监测总站和监测点无线电连接，由监测点监测污染源下游的水质，统一发送至监测总站，监测总站将水质参数数据发送至下游水质参数数据模块；
所述下游水质参数数据模块将下游水质监测参数进行汇总形成下游水质参数数据，并发送至污染源扩散情况分析模块；
所述污染源采样及检测模块用于检测污染源的污染类型与水质参数情况，并将检测信息发送至污染源水质参数数据模块；
所述污染源水质参数数据模块用于将污染源水质的污染类型及水质参数情况进行汇总，形成污染源水质参数数据，并发送至污染源扩散情况分析模块；
所述污染源扩散情况分析模块用于对比下游水质参数数据模块和污染源扩散情况分析模块发送的信息，分析污染源水流的在下游的扩散情况，并作为突发水污染情况报告生成模块的数据参考；
所述突发水污染情况报告生成模块用于汇总突发水污染的信息以形成水污染情况报告，并且用于污染水流向预测模块的参考，且水污染情况报告用于相似突发情况检索模块的参考；
所述污染水流向预测模块以突发水污染情况报告生成模块生成的突发水污染情况报告作为参考，预测污染水流向；
所述下游预警模块用于向污染水流向预测模块预测的下游进行预警，提请做好应急准备；
所述历史应急方案数据模块为往年突发水污染时方案和污染情况数据的备案，发送至相似突发情况检索模块；
所述相似突发情况检索模块用于检索对比本次突发水污染数据报告与历史应急方案数据的相似性，作为后续行动的参考；
所述历史应急方案执行模块是在相似突发情况检索模块对本次突发水污染数据报告与历史应急方案数据进行对比后得到相似结果时实行，可以直接应用使用相似情况下的历史应急方案以应对本次突发水污染；
所述应急处理方案制定模块是在相似突发情况检索模块对本次突发水污染数据报告与历史应急方案数据进行对比后得到不相似结果时实行，用于针对本次发生的水污染情况制定应急方案；
所述方案执行模块用于执行应急处理方案制定模块制定的应急方案，并发布到以预警的下游。
2.根据权利要求1所述的一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，其特征在于：所述监测总站包括处理器(1)，所述处理器(1)分别双向电连接有无线信号收发模块一(2)和存储模块(3)，所述处理器(1)的输出端电连接有视频信号转换模块一(4)的输入端，所述视频信号转换模块一(4)的输出端电连接有显示屏(5)的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，其特征在于：所述监测点包括微处理器(6)，所述微处理器(6)的输入端分别电连接有GPS模块(7)、视频信号转换模块二(8)和水质数据采集模块(9)的输出端，且微处理器(6)和处理器(1)的输入端均电连接有电网(10)，所述视频信号转换模块二(8)的输入端电连接有监控器(11)的输出端，所述微处理器(6)双向电连接有无线信号收发模块二(12)。
4.根据权利要求1所述的一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，其特征在于：所述水质数据采集模块(9)包括溶解氧传感器(13)、浊度传感器(14)、盐度传感器(15)和ph传感器(16)，所述溶解氧传感器(13)、浊度传感器(14)、盐度传感器(15)和ph传感器(16)的输出端均与微处理器(6)的输入端电连接。
5.根据权利要求2或3所述的一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，其特征在于：所述存储模块(3)的输出端电连接有USB模块(17)的输入端，所述无线信号收发模块一(2)和无线信号收发模块二(12)无线电连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，其特征在于：所述应急处理方案制定模块包括专家讨论、结合历史经验和决策，由专家根据本次突发水污染报告提出相应的方案，并且在结合历史应急方案进行决策以得到本次应急处理方案。
7.根据权利要求4所述的一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，其特征在于：所述溶解氧传感器(13)的型号为499ADO，测量范围为0-20ppm，所述浊度传感器(14)的型号为HZX4000，测量范围为0-3999.9NTU，所述盐度传感器(15)的型号为SAL-BTA，测量范围为0-50ppt，所述ph传感器(16)的型号为JF-PH-485，测量范围为0-14PH。
8.根据权利要求2所述的一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，其特征在于：所述处理器(1)的型号为IntelXeonE5-2650，所述处理器(1)具备八个核心，主频为2.0GHz，插槽类型为LGA2011-3。
9.根据权利要求3所述的一种基于物料网的大型水域突发水污染应急处理***，其特征在于：所述微处理器(6)的型号为MSP430G2x53、MSP430G2x13混合信号微处理器，所述微处理器(6)的封装引脚为32脚，所述微处理器(6)的最高工作频率为16MHZ，所述微处理器(6)具有24个支持触摸感测的I/O引脚，所述微处理器(6)的工作电压范围为1.8至3.6伏。
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