[發明專利]水質多參數監測綜合信息管理系統

在審

• 申請號: 202110675933.0
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113325153A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 高志賢;李雙;韓殿鵬;白家磊;王江;彭媛;吳瑾;秦康;任舒悅;王瑜;李森
• 申請（專利權）人: 軍事科學院軍事醫學研究院環境醫學與作業醫學研究所
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01N27/08;G01N27/416;G01D21/02
• 代理公司: 北京豐浩知識產權代理事務所(普通合伙) 11781
• 代理人: 董超

1.一種水質多參數監測綜合信息管理系統，其特征在于，其包括水質監測傳感器、無線網絡傳輸模塊、預警預報監視模塊、預警預報工作模塊、水質監測工作模塊、基礎信息管理模塊和系統維護管理模塊；水質監測傳感器設置于各個地表水監測站點，水質監測傳感器用于對各類水質監測參數數據進行實時采集，無線網絡傳輸模塊用于將各個地表水監測站點的水質監測傳感器所采集的各類水質監測參數數據傳輸至水質監測工作模塊；水質監測傳感器與無線網絡傳輸模塊相連，預警預報監視模塊與預警預報工作模塊相連，水質監測工作模塊分別與無線網絡傳輸模塊、預警預報監視模塊、預警預報工作模塊、基礎信息管理模塊和系統維護管理模塊進行連接。

2.如權利要求1所述的水質多參數監測綜合信息管理系統，其特征在于，水質監測傳感器包括溫度傳感器、濁度傳感器、TDS傳感器、pH值傳感器、電導率傳感器、ORP傳感器、水位傳感器，同時還包括與各類傳感器對應的調理電路，水質監測參數包括地表水的溫度、濁度、TDS值、pH值、電導率、ORP值、水位。

3.如權利要求1所述的水質多參數監測綜合信息管理系統，其特征在于，所述的預警預報監視模塊用于實現水質預報、水質預警和水質報警功能；該預警預報監視模塊的功能界面提供列表和全景圖切換功能，并且能按照時間段、參數、監測站點的查詢條件對歷史采集數據進行查詢；

所述的水質預報，是提供不同地表水監測站點的全景圖，并能對地表水監測站點今后某一時間段的水質監測參數進行預報；

所述的水質預警，是通過綜合考慮季節性規律影響，預設不同水質監測參數預警的浮動區間，設定時間段、水質修正參數，依據同一時期下水質監測參數變化規律，設置超標預警參數，對未來某一時間段內水質監測參數超標的可能性進行預測；

所述的水質報警，是綜合考慮季節性規律影響，預設不同水質監測參數報警的閾值區間，設定時間段、水質修正參數，依據同一時期下水質監測參數變化規律，設置水質超標最高閾值和最低閾值，對水質進行綜合報警評判，并對判定報警的水質監測參數進行顯示。

4.如權利要求3所述的水質多參數監測綜合信息管理系統，其特征在于，

所述的對水質進行綜合報警評判，對于某一個時間段內第i類水質監測傳感器所采集的P個水質監測參數數據記為列向量a_i，i＝1,2,…,N，N為水質監測傳感器的類別總數，對于在該時間段內所有類別的水質監測傳感器采集的水質監測參數數據，表示為采集數據陣矩陣a：

a＝[a₁,a₂,…,a_N]，

計算采集數據陣矩陣a的互相關矩陣R，即得到：

R＝a^Ta，

其中，互相關矩陣R的第i行、第j列的元素r_ij＝a_ia_j^T，列向量a_j表示第j類水質監測傳感器所采集的P個水質監測參數數據；采用主成分分析方法對在該時間段內所有類別傳感器采集的所有水質監測參數數據進行降維處理，提取其主成分分量，該過程具體為：

對互相關矩陣R進行特征分解，得到N個特征向量和特征值，根據特征值大小對特征向量進行篩選，篩選出大于某閾值的M個特征向量所構成的特征矩陣E記為：

E＝[v₁,v₂,…,v_M]，

其中，v_k表示第k個特征向量，k＝1,2,…,M，特征向量均為列向量；利用特征矩陣E對采集數據陣矩陣a進行重構，得到采集數據陣矩陣的主成分分量b為：

b＝E^Ta，

利用權重矩陣ω對主成分分量b進行加權處理，得到水質監測參數綜合評價值ρ：

ρ＝ωb，

根據水質超標最高閾值和最低閾值，對水質監測參數綜合評價值ρ進行判斷，當ρ大于水質超標最高閾值或小于水質超標最低閾值時，判定該時間段內所采集的水質監測參數數據報警；根據相關國家標準數據，以錯誤報警次數最小為目標，定期對權重矩陣ω、水質超標最高閾值和最低閾值進行優化更新。