[發(fā)明專利]基于GIS和水力模型的水污染精準(zhǔn)溯源方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110455138.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113011903A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都環(huán)極科技有限公司
• 主分類號(hào): G06Q30/00
• 分類號(hào): G06Q30/00;G06Q50/26;G06F30/18;G06T17/00;G06F113/08;G06F113/14
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 王大剛

本發(fā)明公開(kāi)了基于GIS和水力模型的水污染精準(zhǔn)溯源方法，包括如下步驟：建立城市污水管網(wǎng)GIS三維可視化模型；管網(wǎng)基本數(shù)據(jù)收集；建立管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)流量模型；建立排污水質(zhì)成分元數(shù)據(jù)庫(kù)；污染源預(yù)定位；分析對(duì)比得到排污水源信息。本發(fā)明利用管網(wǎng)水力模型進(jìn)行污染源在管網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)模擬，實(shí)現(xiàn)排水污染管段的快速溯源；利用GIS技術(shù)和排水管網(wǎng)水力模型技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)與排污源GIS可視化綜合展示。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水污染溯源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于GIS和水力模型的水污染精準(zhǔn)溯源方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市的排水管網(wǎng)建設(shè)數(shù)量越來(lái)越多，其中排水管網(wǎng)分別由污水排水管網(wǎng)和雨水排水管網(wǎng)構(gòu)成，污水排水管網(wǎng)又由城市生活污水管網(wǎng)和工業(yè)生產(chǎn)污水管網(wǎng)組成。由于管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，城市管理部門缺乏有效的技術(shù)手段對(duì)管網(wǎng)污水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，商家、企業(yè)等將不達(dá)標(biāo)的污水偷排現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致含有大量超標(biāo)有毒物質(zhì)經(jīng)過(guò)污水管網(wǎng)進(jìn)入城市污水處理廠，甚至有部分污水直接經(jīng)雨水排水管網(wǎng)進(jìn)入江河湖泊，造成自然水體污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成極大破環(huán)。

現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)判斷主干管道的污水采樣數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)設(shè)污染值時(shí)，逐級(jí)回溯獲取污水采樣數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的上級(jí)管道，根據(jù)所屬干管道的污水采樣數(shù)據(jù)以及污水采樣數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的各級(jí)管道的污水采樣數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間，逐級(jí)回溯判斷產(chǎn)生污水所在的初級(jí)管道。

現(xiàn)有的水污染溯源存在以下缺點(diǎn)：

如今城市管道錯(cuò)綜復(fù)雜，采用逐級(jí)回溯的方式需要投入大量的人力，耗時(shí)比較久，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)管、及時(shí)溯源；最終溯源只能回溯到某一條支管道，仍需要進(jìn)一步溯源到產(chǎn)生污染的企業(yè)或商家，不能做到精準(zhǔn)定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供基于GIS和水力模型的水污染精準(zhǔn)溯源方法，應(yīng)用于排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器檢測(cè)端、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)、云服務(wù)平臺(tái)與可視化數(shù)據(jù)展示終端；傳感器檢測(cè)端用于水質(zhì)與水流數(shù)據(jù)檢測(cè)；物聯(lián)網(wǎng)關(guān)用于水質(zhì)與水流數(shù)據(jù)匯聚；傳感器檢測(cè)端通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)與云服務(wù)平臺(tái)相連；云服務(wù)平臺(tái)與可視化數(shù)據(jù)展示終端相連；云服務(wù)平臺(tái)存儲(chǔ)歷史管網(wǎng)基本數(shù)據(jù)、當(dāng)前管網(wǎng)基本數(shù)據(jù)與排污水源信息，包括如下步驟：

S1:建立城市污水管網(wǎng)GIS三維可視化模型：綜合地理信息系統(tǒng)GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)與三維模型，顯示地下污水管線的空間層次和位置；

S2:管網(wǎng)基本數(shù)據(jù)收集：包括管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、水質(zhì)數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)、水泵運(yùn)行數(shù)據(jù)；

S3:基于GIS管網(wǎng)分區(qū)，建立管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)流量模型：包括建立節(jié)點(diǎn)流量方程組、管段壓降方程組以及環(huán)能量方程組，用于對(duì)管網(wǎng)排污流量數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析，并通過(guò)GIS地圖顯示；

S4:建立關(guān)聯(lián)排污水源信息的排污水質(zhì)成分元數(shù)據(jù)庫(kù)；

S5:當(dāng)管網(wǎng)中存在水質(zhì)污染超標(biāo)時(shí)，可視化數(shù)據(jù)展示終端通過(guò)GIS地圖實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示報(bào)警；

S6:可視化數(shù)據(jù)展示終端利用管網(wǎng)水力模型進(jìn)行分析模擬計(jì)算，獲取主管段的管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)成分?jǐn)?shù)據(jù)，將污染源初步預(yù)定位到主管段的管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；

S7:將主管段的管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)與排污水質(zhì)成分元數(shù)據(jù)庫(kù)分析對(duì)比，若相同則得到排污水源信息，并通過(guò)GIS地圖顯示。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明利用管網(wǎng)水力模型進(jìn)行污染源在管網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)模擬，實(shí)現(xiàn)排水污染管段的快速溯源；利用GIS技術(shù)和排水管網(wǎng)水力模型技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)與排污源GIS可視化綜合展示。

附圖說(shuō)明

圖1是排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)圖；

圖2是基于GIS和水力模型的水污染精準(zhǔn)溯源方法的流程圖；

圖3是管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：P1～P9-管網(wǎng)；J1～J19-管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。