[發(fā)明專利]一種智慧型流域水質(zhì)污染溯源的船載監(jiān)測技術(shù)及方法

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• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111855945A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王艷捷
• 申請（專利權(quán)）人: 王艷捷
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01N27/10;G01D21/02;G05D1/02
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1.一種智慧型流域水質(zhì)污染溯源的船載監(jiān)測技術(shù)，包括感知監(jiān)測裝置和智慧航跡指揮系統(tǒng)，其特征在于：所述的感知監(jiān)測裝置安裝于智能無人船船體上，實時采集、監(jiān)測和傳輸水環(huán)境污染特征指標(biāo)變化數(shù)據(jù)，包括但不限于pH值、溶解氧、總有機碳、濁度、電導(dǎo)率、水溫、流速和流向，地理位置坐標(biāo)，所述的智慧航跡指揮系統(tǒng)接收所述感知監(jiān)測裝置實時數(shù)據(jù)，通過對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性分析和對不同地理坐標(biāo)位置的水質(zhì)污染特征指標(biāo)濃度差分析，結(jié)合監(jiān)測位點的流速和流向，預(yù)測污染源的污染擴散軌跡，進而規(guī)劃航跡指引所述智能無人船對疑似污染源進行動態(tài)溯源追蹤，所述智慧航跡指揮系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)中心、邏輯模塊、航跡分析模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智慧型流域水質(zhì)污染溯源的船載監(jiān)測技術(shù)，其特征在于所述的感知監(jiān)測裝置，包括殼體、水質(zhì)傳感器、水質(zhì)在線檢測儀、水質(zhì)采樣器、數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊、電源管理與控制器、監(jiān)測程序；

所述水質(zhì)傳感器，包括但不限于pH值傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、水溫傳感器、流速傳感器，傳感器探頭位于水下，設(shè)置有防碰撞保護；

所述水質(zhì)在線檢測儀，包括但不限于在線總有機碳分析儀，通過管道與水質(zhì)采樣器連接；

所述數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊與所述水質(zhì)傳感器和所述在線檢測儀連接，將模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量數(shù)據(jù)，并通過4G/5G/其他網(wǎng)絡(luò)實時傳輸給智慧航跡智慧系統(tǒng)；

所述電源管理與控制器，包括電源管理模塊、控制面板和控制執(zhí)行器，控制感知監(jiān)測設(shè)備的電源開關(guān)、數(shù)據(jù)連接與傳輸以及執(zhí)行設(shè)置完成的監(jiān)測程序。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智慧型流域水質(zhì)污染溯源的船載監(jiān)測技術(shù)，其特征在于所述智慧航跡指揮系統(tǒng)的所述邏輯模塊根據(jù)所述感知監(jiān)測裝置實時傳輸?shù)膒H值、溶解氧、總有機碳、濁度、電導(dǎo)率數(shù)據(jù)分析判斷疑似污染源的預(yù)警和報警、以及對疑似污染源追蹤、鎖定目標(biāo)區(qū)域和終止追蹤；

判斷疑似污染源預(yù)警的技術(shù)標(biāo)準：

單一監(jiān)測指標(biāo)值大于所在監(jiān)測區(qū)域相應(yīng)指標(biāo)的設(shè)定閾值k₁倍(k₁＝1～2)，或兩個及以上監(jiān)測指標(biāo)超過所在監(jiān)測區(qū)域相應(yīng)的設(shè)定閾值，確定超標(biāo)指標(biāo)為疑似污染特征指標(biāo)，所述設(shè)定閾值是根據(jù)流域歷史數(shù)據(jù)和對應(yīng)的地表水環(huán)境標(biāo)準綜合考量設(shè)定的污染程度加劇預(yù)警值，其中溶解氧指標(biāo)閾值應(yīng)進行水溫修正；

判斷疑似污染源報警的技術(shù)標(biāo)準須同時滿足下述兩個條件：

①確定疑似污染物特征指標(biāo)，且對所在監(jiān)測點位置周邊區(qū)域進行復(fù)測，復(fù)測水樣不少于2次，疑似指標(biāo)的復(fù)測值大于所在監(jiān)測區(qū)域相應(yīng)指標(biāo)的設(shè)定閾值k₂倍(k₂＝1～2)，所述的所在監(jiān)測點位置周邊指距離所處監(jiān)測點位置不少于3～5m的距離且不超過10～20m的距離；

②對監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性分析，可靠度R₁的計算方法：R₁＝(r+1)/(n+1)，其中r為滿足①要求的水樣數(shù)，n為監(jiān)測的水樣數(shù)，可靠度判斷：

R₁＞75％，確定超標(biāo)指標(biāo)為疑似污染物特征指標(biāo)；

60％≤R₁＜75％時，繼續(xù)進行復(fù)測；

R₁＜60％時或監(jiān)測水樣數(shù)超過設(shè)定的最大復(fù)測數(shù)時放棄復(fù)測，報警不成立；

判斷對疑似污染源追蹤的技術(shù)標(biāo)準是滿足下述兩個條件之一：

①追蹤監(jiān)測點特征指標(biāo)值(或復(fù)測平均值)與對應(yīng)追蹤監(jiān)測點的流域水質(zhì)模型反演計算值相關(guān)性檢驗的相關(guān)系數(shù)R₂≥0.5，其中x_i為第i個追蹤監(jiān)測點特征指標(biāo)值(或復(fù)測平均值)，y_i為對應(yīng)第i個追蹤監(jiān)測點的流域水質(zhì)模型反演計算值，n為追蹤監(jiān)測點數(shù)；

②追蹤監(jiān)測點特征指標(biāo)值(或復(fù)測平均值)不低于前一追蹤監(jiān)測點特征指標(biāo)值(或復(fù)測平均值)；

判斷鎖定目標(biāo)區(qū)域的技術(shù)標(biāo)準須同時滿足下述兩個條件：：

①上游追蹤監(jiān)測點a特征指標(biāo)值(或復(fù)測平均值)低于相鄰的下游追蹤監(jiān)測點b特征指標(biāo)值(或復(fù)測平均值)；

②在監(jiān)測點a至監(jiān)測點b之間的河段內(nèi)存在特征指標(biāo)值最高的監(jiān)測點或區(qū)域，則可鎖定該檢測點附件或區(qū)域為鎖定目標(biāo)區(qū)域；

判斷對疑似污染源終止追蹤的技術(shù)標(biāo)準是滿足下述五個要求之一：

①完成鎖定目標(biāo)區(qū)域；

②完成追蹤監(jiān)測點實測值與模型計算值相關(guān)性檢驗的相關(guān)系數(shù)R₂≥0.3的流域水質(zhì)模型預(yù)測的污染源位置的追蹤溯源，但仍未完成鎖定目標(biāo)區(qū)域的；

③追蹤監(jiān)測點特征指標(biāo)值(或復(fù)測平均值)不符合所述預(yù)警、報警、追蹤污染源疑似區(qū)域和鎖定目標(biāo)區(qū)域的判斷標(biāo)準要求的；

④追蹤區(qū)域不滿足無人船駛?cè)胍蟮摹?/p>