[發明專利]一種水源地水質監測評估系統及其評估方法

在審

• 申請號: 201911424845.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111121874A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 張宏波;李娜;金利姣;姜元軍;劉歡;李宗達;張益寧;潘玥
• 申請（專利權）人: 浙江正元地理信息有限責任公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N33/18;G06F16/903;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳琦;陳繼亮

1.一種水源地水質監測評估系統，其特征在于所述該預警系統由Web管理端、數據采集傳輸終端和水源地水質評估模型組成，所述Web管理端內設有數據庫模塊，該數據庫模塊分別連接信息維護模塊、實時數據監測與展示模塊、數據綜合管理模塊和視頻監控模塊以及歷史數據查詢與分析模塊和異常報警模塊，所述數據采集傳輸終端內設有低功耗測控終端，該終端通過無線通訊子模塊將數據傳送至數據庫模塊中，所述低功耗測控終端分別與水位監測模塊、水壓監測模塊、流量監測模塊和水質在線分析模塊相連接，所述低功耗測控終端通過市電和電池兩種供電電源。

2.根據權利要求1所述的水源地水質監測系統，其特征在于所述數據庫模塊用于存儲系統監測的記錄以及支撐系統運行的表格，所述數據綜合管理模塊，用于添加、刪除或更新水源地監測點；所述實時數據監視與展現模塊，用于在地圖上展示監測站點的位置分布及監測數據信息，不同的設備類型采用不同的圖標展示在地圖上，所述歷史數據查詢與分析模塊，用于對進行數據的多維度分析與展現，提供歷史數據查詢功能，可根據時間、監測點等參數查詢歷史數據，并能夠根據一定周期或以自定義形式導出監測數據的統計報表；所訴的視頻監控模塊用于遠程操作視頻監控設備，并實現現場監控視頻的實時和歷史視頻查看；所述的異常報警模塊，用于在水源地及管網監測水質、流量及設備異常時，及時將各類預警信息通過系統、短信等方式發送給系統管理人員，以便于及時對異常信息進行處置和應對；所述信息維護模塊，用于管理各類監測點信息查看和相關硬件的維護功能。

3.根據權利要求1所述的水源地水質監測系統，其特征在于所述的水質檢測模塊設置在水源地，采集水源相關數據，并發送給低功耗測控終端；所述水壓監測模塊、流量監測模塊，安裝在水源地進出水口處，用于采集監測點水壓和流量監控數據；所述水位監測模塊，用于采集水源地監測點水位監控數據，并發送給低功耗測控終端；所述GPRS無線通訊子模塊，將采集的水壓數據傳輸到Web管理端；所述電源子模塊，為感知設備供電。

4.一種如權利要求1-3任意一項所述的水源地水質監測系統的評估方法，其特征在于，包括如下步驟

a. 通過采集數據庫模塊中水質監測得到的數據，選擇PH值、溶解氧、化學需氧量、氨氮、氟化物、氯化物指標；

b. 利用人工神經網絡算法方法，通過訓練樣本集訓練，建立水源地水質評估模型

c. 在云計算平臺下，對實時數據進行計算、分析、評估，劃分水源地水質安全等級，實時掌控水源地水質安全等級狀態，在安全等級評估正常范圍時，及時進行預警。

5.根據權利要求4所述的水源地水質監測系統的評估方法，其特征在于所述建立水源地水質評估模型的步驟如下：

（1）選擇水質評估指標，根據地表水環境質量標準生成訓練樣本集；

（2）數據歸一化處理：對樣本數據進行無量綱化處理；

（3）設置初始權重及目標誤差及最大迭代次數;

在權值范圍內隨機生成一組數，作為人工神經網絡的初始權值；目標誤差和最大迭代次數作為訓練樣本結束的終止條件；

（4）信號前向傳播;

分別計算輸入層至隱含層以及隱含層至輸出層的加權值，激勵函數采用Sigmoid函數；

（5）計算誤差;

計算輸出結果與目標結果的誤差之和，判斷是否滿足目標誤差精度要求，若滿足，則終止程序；若不滿足，則將誤差進行反向傳播，對權值進行修正;

（6）重復4-5過程，直至滿足精度要求或者最大迭代次數;

（7）模型訓練結束后，根據實時監測的水質數據，進行水源地水質結果的評估。