專利名稱：景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水污染控制領(lǐng)域，涉及水污染控制與防治方法，具體說涉及景觀水體水質(zhì)監(jiān)測以及預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著近年來城市化進程的不斷深入，景觀水體在城市中大量涌現(xiàn)，因其具有調(diào)節(jié)局部氣候、吸塵降噪、美化環(huán)境等功能，對改善城市生態(tài)環(huán)境起到了重要作用。然而景觀水體多為靜止或流動性差的封閉緩流水體，其自我調(diào)節(jié)機能薄弱。以往由于缺乏有效的監(jiān)控與預(yù)測手段，在景觀水體的運行過程中無法全面了解其水質(zhì)情況，水體水質(zhì)容易發(fā)生惡化。本預(yù)警系統(tǒng)的建立，旨在掌握景觀水體的水質(zhì)變化規(guī)律，及早對水質(zhì)惡化趨勢進行預(yù)警預(yù)報，并指導(dǎo)運行管理者及時采取應(yīng)急措施防止水質(zhì)污染事故，避免水質(zhì)惡化對城市生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)，掌握水體水質(zhì)變化趨勢，及時對水質(zhì)惡化趨勢進行預(yù)警，保證城市景觀水體的水環(huán)境質(zhì)量，并對景觀水體運行過程中水質(zhì)數(shù)據(jù)的有效分析與管理提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支持。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)予以實現(xiàn)的技術(shù)方案是該系統(tǒng)由景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心和主控計算機組成；所述景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測景觀水體的水質(zhì)數(shù)據(jù)并與數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)傳輸，包括設(shè)置在水質(zhì)在線監(jiān)測點處的若干個遙測遠傳終端和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；所述若干個遙測遠傳終端分別位于景觀水體中水質(zhì)監(jiān)測點上，用于在線測量景觀水體的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并按約定的時間將采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)以有線或無線方式定時發(fā)送給數(shù)據(jù)中心；所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)用于遙測遠傳終端與數(shù)據(jù)中心的信息傳輸；所述數(shù)據(jù)中心用于控制景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，并存儲其發(fā)回的水體水質(zhì)數(shù)據(jù)，包括服務(wù)器和存儲在該服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫；所述服務(wù)器用于監(jiān)控所述遙測遠傳終端采集到的景觀水體的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸；所述數(shù)據(jù)庫用來存儲按時序監(jiān)測的景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述主控計算機通過調(diào)用并運行下述功能模塊，隨時處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)的分析與管理；當水體水質(zhì)發(fā)生惡化時，進行預(yù)測預(yù)警，并依據(jù)預(yù)警警情提出應(yīng)急預(yù)案；所述主控計算機中存儲有以下功能模塊I)數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息；2)在線監(jiān)測控制模塊，用于控制水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)按設(shè)定的時間對水體水質(zhì)進行循環(huán)監(jiān)測；3)水質(zhì)預(yù)測模塊，用于讀取數(shù)據(jù)庫中按時序監(jiān)測的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并將其作為輸入數(shù)據(jù)代入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行景觀水體水質(zhì)預(yù)測；4)水質(zhì)預(yù)警模塊，讀取水質(zhì)預(yù)測結(jié)果，用于分析水質(zhì)監(jiān)測與預(yù)測結(jié)果，分別對每項水質(zhì)參數(shù)異常監(jiān)測值進行預(yù)警，并進行預(yù)警警級的確定；5)專家應(yīng)急預(yù)案模塊用于針對各項水質(zhì)指標的預(yù)警警情提出應(yīng)急預(yù)案。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明由于采用了以上的技術(shù)方案，實現(xiàn)了景觀水體水質(zhì)在線分析與預(yù)警。第I步通過景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)對水體水質(zhì)進行測定，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心的服務(wù)器中進行存儲與分析 ’第2步利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型技術(shù)，建立當前水體水質(zhì)情況和未來水質(zhì)變化之間的非線性關(guān)系模型，用來預(yù)測景觀水體水質(zhì)變化趨勢；第3步在設(shè)定水質(zhì)參數(shù)的預(yù)警警級、警限后，對景觀水體水質(zhì)變化情況進行預(yù)警分析；第4步針對水質(zhì)指標的警情報告采取專家應(yīng)急預(yù)案以保證景觀水體水質(zhì)達標。由上所述，本發(fā)明可以準確和迅速地對景觀水體的水質(zhì)變化情況進行分析和預(yù)警，預(yù)警的精度較高，具有較高的實用價值，提高了對水體水質(zhì)變化異常情況的應(yīng)對能力， 同時實現(xiàn)了景觀水體運行情況相關(guān)數(shù)據(jù)的有效管理。


圖1是本發(fā)明的景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖；圖中1-水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，2-數(shù)據(jù)中心，3-主控計算機，4-遙測遠傳終端(RTU)，5-數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，6-服務(wù)器，7-數(shù)據(jù)庫；圖2是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型拓撲結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)的運行流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細地描述。如圖1所示，本發(fā)明景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)，由景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)中心2和主控計算機3組成。所述景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)I用于監(jiān)測景觀水體的水質(zhì)數(shù)據(jù)并與數(shù)據(jù)中心2進行數(shù)據(jù)傳輸，主要包括設(shè)置在水質(zhì)在線監(jiān)測點處的若干個遙測遠傳終端4和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)5 ;所述若干個遙測遠傳終端4分別位于景觀水體中水質(zhì)監(jiān)測點上，用于在線測量景觀水體的水質(zhì)數(shù)據(jù)，所述水質(zhì)數(shù)據(jù)至少包括水溫T、溶解氧D0、化學(xué)需氧量C0D、氨氮N和葉綠素a Chla水質(zhì)參數(shù)。并按約定的時間將采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)以有線或無線方式定時發(fā)送給數(shù)據(jù)中心2 ;所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)5用于遙測遠傳終端4與數(shù)據(jù)中心2的水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸，可采用有線或無線方式。所述數(shù)據(jù)中心2用于控制景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，并存儲其發(fā)回的水體水質(zhì)數(shù)據(jù)，主要包括服務(wù)器6和存儲在該服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫7 ;所述服務(wù)器6用于監(jiān)控所述遙測遠傳終端4采集到的景觀水體的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)5進行數(shù)據(jù)傳輸；所述數(shù)據(jù)庫7用來存儲按時序監(jiān)測的景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述主控計算機3中存儲有景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警程序，通過運行該景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警程序及隨時處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)的分析與管理；當水體水質(zhì)發(fā)生惡化時，進行預(yù)測預(yù)警，并依據(jù)預(yù)警警情提出應(yīng)急預(yù)案，該景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警程序包含以下功能模塊
I)數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警的以下數(shù)據(jù)和信息，主要包括景觀水體的基礎(chǔ)情況與數(shù)據(jù)，例如景觀水體的地圖信息以及水文、水質(zhì)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等；景觀水體的在線監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)，包括水溫T、溶解氧D0、化學(xué)需氧量C0D、氨氮N、葉綠素aChla五項水質(zhì)參數(shù)。2)在線監(jiān)測控制模塊，用于控制水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)按設(shè)定的時間對水體水質(zhì)進行循環(huán)監(jiān)測；3)水質(zhì)預(yù)測模塊，基于上述景觀水體在線監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)建立的歷史水質(zhì)數(shù)據(jù)庫，并利用已建數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)樣本訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,水質(zhì)預(yù)測模塊讀取數(shù)據(jù)庫中的實時水質(zhì)數(shù)據(jù)，并代入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中進行景觀水體水質(zhì)預(yù)測；所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是指建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是一個包括輸入層、隱含層和輸出層的三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；其中，需要輸入到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型模型中的數(shù)據(jù)為水溫T、溶解氧D0、化學(xué)需氧量C0D、氨氮N和葉綠素a Chla五項水質(zhì)參數(shù),輸入層節(jié)點為5 ;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)采用tansig函數(shù),輸出層傳遞函數(shù)選用purelin函數(shù),輸出結(jié)果為五項水質(zhì)參數(shù)的預(yù)測值，輸出層節(jié)點為5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型利用數(shù)據(jù)庫中的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)為樣本訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，然后將預(yù)測時刻之前某一連續(xù)時間段內(nèi)的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入到已訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行預(yù)測，即得到預(yù)測時刻的水體水質(zhì)參數(shù)；網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練函數(shù)采用trainlm函數(shù)，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)函數(shù)采用BP學(xué)習(xí)規(guī)則learngd ；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型由一個輸入層、一個隱含層、一個輸出層組成，輸入層、輸出層分別包含5個節(jié)點，各層之間由傳遞函數(shù)連接；模型運行過程中向輸入層輸入水溫T、溶解氧D0、化學(xué)需氧量C0D、氨氮N和葉綠素a Chla五項水質(zhì)參數(shù)的實測數(shù)據(jù)，輸出層輸出該五項水質(zhì)參數(shù)的預(yù)測值；；所述水質(zhì)預(yù)測模型的表達式為Q預(yù)測(t)=F(Q(t_l), Q(t_2), ···, Q(t-n))其中，Qh#j (t)是t時刻水體水質(zhì)參數(shù)的預(yù)測值向量，該向量包含水溫T、溶解氧D0、化學(xué)需氧量C0D、氛氣N和葉綠素a Chla五項水質(zhì)參數(shù)；Q(t_n)是(t_n)時刻水體水質(zhì)參數(shù)的實測值向量，該向量包含水溫T、溶解氧D0、化學(xué)需氧量C0D、氨氮N和葉綠素a Chla五項水質(zhì)參數(shù)；11為連續(xù)時間段內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測的時間步長；F為由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定的輸入-輸出映射關(guān)系。4)水質(zhì)預(yù)警模塊，讀取水質(zhì)預(yù)測結(jié)果，用于分析水質(zhì)監(jiān)測與預(yù)測結(jié)果，分別對每項水質(zhì)參數(shù)異常監(jiān)測值(即對發(fā)生異常變化的水質(zhì)指標按照其波動程度)進行預(yù)警，并進行預(yù)警警級的確定；所述預(yù)警警級包括無警警級，水質(zhì)參數(shù)在歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)同期月份平均值的±15%范圍內(nèi)波動；輕警警級，水質(zhì)參數(shù)波動值超出歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)同期月份平均值的±15%范圍，但未超出±30%范圍，且未超出地面水環(huán)境質(zhì)量標準(GB 3838-2002)中V類水體有關(guān)要求，還不足以影響水體水質(zhì)總體情況；中警警級，水質(zhì)參數(shù)波動值已經(jīng)超出歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)同期月份平均值的±30%范圍，但未超出±40%范圍，且未超出地面水環(huán)境質(zhì)量標準(GB 3838-2002)中V類水體有關(guān)要求，，有可能導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化；重警警級，水質(zhì)參數(shù)波動值超出歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)同期月份平均值的±40%范圍，或超出地面水環(huán)境質(zhì)量標準(GB 3838-2002)中V類水體有關(guān)要求，表明水體發(fā)生水質(zhì)惡化。5)專家應(yīng)急預(yù)案模塊用于針對各項水質(zhì)指標的預(yù)警警情提出應(yīng)急預(yù)案，即針對水質(zhì)指標的預(yù)警警級，提出相應(yīng)的專家應(yīng)急預(yù)案，保證景觀水體的水質(zhì)達標；所述專家應(yīng)急預(yù)案根據(jù)警級采取下列水質(zhì)監(jiān)測和水質(zhì)保持措施預(yù)警警級為無警時，進行常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測；預(yù)警警級為輕警時，表明水質(zhì)參數(shù)波動有異常傾向，需采取密切監(jiān)控措施，監(jiān)測密度增加為平時的二倍，及時掌握水質(zhì)變化情況；預(yù)警警級為中警時，對景觀水體運行方案進行調(diào)整，即增加新鮮水源補充、暫停再生水、雨水等含有污染物的水源補充，同時對景觀水體進行污染源排查，并繼續(xù)密切監(jiān)控水質(zhì)變化情況；預(yù)警警級為重警時，查找可能的超標排污污染源，對景觀水體采取人工強化水質(zhì)凈化措施。例如，某景觀水體在進行在線水質(zhì)預(yù)警過程中，若系統(tǒng)對水體化學(xué)需氧量COD發(fā)出警報輕警情況時，可暫時不采取措施，通過密切監(jiān)控監(jiān)測點化學(xué)需氧量COD及時掌握水質(zhì)變化趨勢；中警情況時，暫停再生水補水，通知景觀水體維護部門對水體周邊進行污染源排查，同時繼續(xù)監(jiān)控水質(zhì)變化情況；重警情況時通知景觀水體維護部門進行超標排污污染源排查，可開啟或增設(shè)景觀水體曝氣增氧裝置以消減化學(xué)需氧量COD濃度，改善水體水質(zhì)。下面結(jié)合圖3進一步詳細說明本發(fā)明景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)的實際操作步驟。景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警程序流程圖如圖3所示，實現(xiàn)在線預(yù)警的過程包括以下步驟(I)啟動主控計算機3，開始運行景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)；(2)系統(tǒng)定時讀取服務(wù)器數(shù)據(jù)庫7中存儲的水體監(jiān)測點處水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。(3)系統(tǒng)讀取離當前最近的水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)并與設(shè)定好的警級、警限數(shù)據(jù)進行對比分析，評價當前的水質(zhì)情況。(4)系統(tǒng)將水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入到已訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，進行水質(zhì)預(yù)測，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出結(jié)果為水溫T、溶解氧D0、化學(xué)需氧量C0D、氨氮N和葉綠素aChla五項水質(zhì)參數(shù)的預(yù)測值；將預(yù)測得到的水體水質(zhì)變化情況與警級、警限數(shù)據(jù)進行對比分析，評價未來水質(zhì)的情況。(5)系統(tǒng)根據(jù)當前水質(zhì)和未來水質(zhì)的評價情況，判斷是否做出水質(zhì)預(yù)警；若無警情則繼續(xù)進行水質(zhì)監(jiān)測，系統(tǒng)自動返回上述步驟(2)，等待下一次獲取水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)并對其進行分析預(yù)警；反之，若某項水質(zhì)參數(shù)偏離允許波動范圍，意味著景觀水體存在不同程度的水質(zhì)異常，判斷需要預(yù)警，并進行下一步操作。(6)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定好的警級、警限數(shù)據(jù)進行預(yù)警分級操作，將警情分為無警、輕警、中警和重警，并報告警情。(7)系統(tǒng)根據(jù)警情分析提出專家應(yīng)急預(yù)案。針對不同警級采取不同水體水質(zhì)保持應(yīng)急措施。系統(tǒng)自動形成專家應(yīng)急預(yù)案報告，通知預(yù)警警級和專家應(yīng)急預(yù)案內(nèi)容，并及時發(fā)送或打印下發(fā)到相關(guān)景觀水體管理及運行維護部門。(8)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)對水質(zhì)參數(shù)進行循環(huán)采集，即按照指定時間間隔自動對監(jiān)測點進行水質(zhì)監(jiān)測。(9)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)隨時傳送到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫存儲實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，可通過圖表方式顯示歷史和趨勢數(shù)據(jù)，且控制中心可隨時對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行查看、修改、添加、刪除等操作。(10)根據(jù)用戶需求判斷系統(tǒng)是否繼續(xù)進行。盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)，由景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心和主控計算機組成；其特征在于 所述景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測景觀水體的水質(zhì)數(shù)據(jù)并與數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)傳輸，包括設(shè)置在水質(zhì)在線監(jiān)測點處的若干個遙測遠傳終端和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；所述若干個遙測遠傳終端分別位于景觀水體中水質(zhì)監(jiān)測點上，用于在線測量景觀水體的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并按約定的時間將采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)以有線或無線方式定時發(fā)送給數(shù)據(jù)中心；所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)用于遙測遠傳終端與數(shù)據(jù)中心的信息傳輸； 所述數(shù)據(jù)中心用于控制景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，并存儲其發(fā)回的水體水質(zhì)數(shù)據(jù)，包括服務(wù)器和存儲在該服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫；所述服務(wù)器用于監(jiān)控所述遙測遠傳終端采集到的景觀水體的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸；所述數(shù)據(jù)庫用來存儲按時序監(jiān)測的景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)； 所述主控計算機通過調(diào)用并運行下述功能模塊，隨時處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)的分析與管理；當水體水質(zhì)發(fā)生惡化時，進行預(yù)測預(yù)警，并依據(jù)預(yù)警警情提出應(yīng)急預(yù)案； 所述主控計算機中存儲有以下功能模塊 1)數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息； 2)在線監(jiān)測控制模塊，用于控制水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)按設(shè)定的時間對水體水質(zhì)進行循環(huán)監(jiān)測； 3)水質(zhì)預(yù)測模塊，用于讀取數(shù)據(jù)庫中按時序監(jiān)測的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并將其作為輸入數(shù)據(jù)代入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行景觀水體水質(zhì)預(yù)測； 4)水質(zhì)預(yù)警模塊，讀取水質(zhì)預(yù)測結(jié)果，用于分析水質(zhì)監(jiān)測與預(yù)測結(jié)果，分別對每項水質(zhì)參數(shù)異常監(jiān)測值進行預(yù)警，并進行預(yù)警警級的確定； 5)專家應(yīng)急預(yù)案模塊用于針對各項水質(zhì)指標的預(yù)警警情提出應(yīng)急預(yù)案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述水質(zhì)數(shù)據(jù)至少包括水溫(T)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(N)和葉綠素a (Chla)水質(zhì)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述相關(guān)數(shù)據(jù)至少包括景觀水體的地圖信息以及水文、水質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，景觀水體的在線監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)，包括溫(T)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(N)、葉綠素a (Chla)五項水質(zhì)參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是指建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是一個包括輸入層、隱含層和輸出層的三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；其中，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型需要輸入的數(shù)據(jù)為水溫(T)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(N)和葉綠素a (Chla)五項水質(zhì)參數(shù)，輸入層節(jié)點為5;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)采用tansig函數(shù),輸出層傳遞函數(shù)選用purelin函數(shù),輸出結(jié)果為五項水質(zhì)參數(shù)的預(yù)測值，輸出層節(jié)點為5 ;該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型利用數(shù)據(jù)庫中的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)為樣本訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，然后將預(yù)測時刻之前某一連續(xù)時間段內(nèi)的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入到已訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行預(yù)測，即得到預(yù)測時刻的水體水質(zhì)參數(shù)；網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練函數(shù)采用trainlm函數(shù)，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)函數(shù)采用BP學(xué)習(xí)規(guī)則Iearngd5BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的拓撲結(jié)構(gòu)由一個輸入層、一個隱含層、一個輸出層組成，輸入層、輸出層分別包含5個節(jié)點,各層之間由傳遞函數(shù)連接；模型運行過程中向輸入層輸入水溫(T)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(N)和葉綠素a (Chla)五項水質(zhì)參數(shù)的實測數(shù)據(jù)，輸出層輸出該五項水質(zhì)參數(shù)的預(yù)測值； 所述水質(zhì)預(yù)測模型的表達式為Q預(yù)測(t)=F (Q(t-l)，Q(t-2)，…，Q (t-n)) 其中，Qf_(t)是t時刻水體水質(zhì)參數(shù)的預(yù)測值向量，該向量包含水溫(T)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、氣氣(N)和葉綠素a (Chla)五項水質(zhì)參數(shù)；Q(t-n)是(t-n)時刻水體水質(zhì)參數(shù)的實測值向量,該向量包含水溫(T )、溶解氧(DO )、化學(xué)需氧量(COD )、氨氮(N)和葉綠素a (Chla)五項水質(zhì)參數(shù)；n為連續(xù)時間段內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測的時間步長；F為由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定的輸入-輸出映射關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)警警級包括 無警警級，水質(zhì)參數(shù)在歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)同期月份平均值的±15%范圍內(nèi)波動； 輕警警級，水質(zhì)參數(shù)波動值超出歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)同期月份平均值的±15%范圍，但未超出±30%范圍，且未超出地面水環(huán)境質(zhì)量標準(GB 3838-2002)中V類水體有關(guān)要求，還不足以影響水體水質(zhì)總體情況； 中警警級，水質(zhì)參數(shù)波動值已經(jīng)超出歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)同期月份平均值的±30%范圍，但未超出±40%范圍，且未超出地面水環(huán)境質(zhì)量標準(GB 3838-2002)中V類水體有關(guān)要求，，有可能導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化； 重警警級，水質(zhì)參數(shù)波動值超出歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)同期月份平均值的±40%范圍，或超出地面水環(huán)境質(zhì)量標準(GB 3838-2002)中V類水體有關(guān)要求,表明水體發(fā)生水質(zhì)惡化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述專家應(yīng)急預(yù)案根據(jù)警級采取下列水質(zhì)監(jiān)測和水質(zhì)保持措施 預(yù)警警級為無警時，進行常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測； 預(yù)警警級為輕警時，表明水質(zhì)參數(shù)波動有異常傾向，需采取密切監(jiān)控措施，監(jiān)測密度增加為平時的二倍，及時掌握水質(zhì)變化情況； 預(yù)警警級為中警時，對景觀水體運行方案進行調(diào)整，即增加新鮮水源補充、暫停再生水、雨水和含有污染物的水源補充，同時對景觀水體進行污染源排查，并繼續(xù)密切監(jiān)控水質(zhì)變化情況； 預(yù)警警級為重警時，查找可能的超標排污污染源，對景觀水體采取人工強化水質(zhì)凈化措施。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種景觀水體水質(zhì)在線預(yù)警系統(tǒng)，由景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心和主控計算機組成；景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測景觀水體的水質(zhì)數(shù)據(jù)并與數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)中心用于控制景觀水體水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，并存儲其發(fā)回的水體水質(zhì)數(shù)據(jù)；主控計算機通過調(diào)用并運行其中的功能模塊，隨時處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)的分析與管理；當水體水質(zhì)發(fā)生惡化時，進行預(yù)測預(yù)警，并依據(jù)預(yù)警警情提出應(yīng)急預(yù)案。通過本發(fā)明可以掌握水體水質(zhì)變化趨勢，及時對水質(zhì)惡化趨勢進行預(yù)警，保證城市景觀水體的水環(huán)境質(zhì)量，并對景觀水體運行過程中水質(zhì)數(shù)據(jù)的有效分析與管理提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支持。
文檔編號G01N33/18GK103018418SQ20121054609
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月16日
發(fā)明者彭森, 劉磊, 孫井梅, 趙新華 申請人:天津大學(xué)