中小型河流水质预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种中小型河流水质预警系统，由数据采集层、数据传输层、数据处理层、数据存储层、决策支持层、决策调度构成。本发明专利技术数据可获得性强，适用范围广，软件平台方便使用，可灵活运用，可操作性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水环境预警领域，具体是一种中小型河流水质预警系统。
技术介绍
水质预警模型方面：20世纪20年代中期—70年代初期是初级阶段，这一阶段为简单的一维稳态模型。20世纪70年代初期—80年代中期是迅速发展阶段，这一阶段水质模型研究对象扩展到多环境介质，同时模型由一维稳态扩展到多维动态，水质模型更接近于实际。20世纪80年代中期至今是深化发展阶段，该阶段水质模型与面源模型相对接，以使面污染源可被连入初始输入。总体来说，国外对水质模型的研究比国内的研究要早，已建立了多种水质模型并将其软件化，广泛应用于水质规划及环境治理。我国对河流水质模型的研究尚处于初期阶段，大多是只对水质的变化规律进行监测和趋势研究。水质预警系统方面，国外关于水质预警技术的研究起步较早，也比较成熟。目前，欧美主要河流上基本都巳建成较完善的水质预警信息系统，并取得了较好的应用效果。在我国大江大河以及大部分地市级集中式饮用水源地都已建成水质自动检测系统，进行水质监测预警。目前，国内的预警技术也出现了在区域上的应用。何强以三峡库区流域为研究对象，开发了一体化的水污染综合管理信息系统，为三峡库区突发性水污染事故的应急管理提供了一种信息化的技术手段。张野等利用WASP水质模型构建了某市水厂地表水水质预警模型系统,基于上游监测断面和水厂取水口的水质监测数据，对各水厂在预警监测断面处的水质指标进行预测分析。在水质预警系统功能方面,目前的研究大多是基于水质指标的监测数据，实现报警和应急处理。应急监测方面：应急监测主要针对突发水污染事故处置，目前各省市基本配备应急监测队伍和设备。综上所述，目前水质预警模型、水质预警系统以及应急监测方面，国内外都有不同程度的发展，但是能将三者有机结合，做到快捷、灵活、高效使用，还有一定距离。本次申报的中小型河流水质预警系统集水质预警模型、水质在线监测体系、水质应急监测体系以及水质预警处理系统为一体，可用于所有中小型河流，不仅灵活、快捷，而且适用范围广。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种中小型河流水质预警系统，以解决现有技术存在的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：中小型河流水质预警系统，其特征在于：包括数据采集层、数据传输层、数据处理层、数据存储层、决策支持层、决策调度层，其中：数据采集层完成数据采集工作，数据采集层采集的数据源包括实时监测数据和非实时常规数据，其中实时监测数据由自动监测站完成数据采集，非实时常规数据由人工采集并以excel和记事本两种格式储存在数据库中；数据传输层负责传输数据采集层采集的各类数据，数据传输层根据各类采集工作的地理位置、网络环境现状、紧急程度和所采集数据类型的不同，采用有线或无线的通讯方式传输数据；数据处理层又称为预警分析层，一方面，数据处理层将采集的实时水质数据、水文数据、非实时GIS数据、遥感数据、污染源数据进行加工处理，处理过程包括数据标准和格式的统一、数据录入、数据整理、数据导入及导出接口开发，数据处理层同时通过数据库管理系统实现数据维护与更新，另一方面数据处理层对非常规数据进行预警分析，并向预警平台发出预警信息；数据存储层以此预警平台为基础，构建三种数据库，包括：一、实时的水质数据库、水文数据库；二、非实时的地理空间数据库、工业企业风险源数据库、污染源信息、专家知识库；三、模型计算成果数据库；数据存储层将水文信息、污染源信息、河道形状信息、土地利用信息、污染源风险信息录入系统数据库，以便查询；决策支持层中构建业务分析子系统，业务分析子系统由若干功能服务模块组成，提供模型计算、知识推理，共同解决水污染事故预警及应急响应中的问题，包括水文预报预警、水质预报预警以及水质预警处理，功能服务模块包括数据库的存储和调取、模型预测计算、知识推理、预警处理；其中模型包括水文模型、水流模型、水质模型；决策调度层基于决策支持层提供的各类决策信息，利用监控中心提供的硬件环境，为领导、专家和业务管理人员提供决策调度的支撑平台，实现水污染事故预警监控的工作目标。本专利技术优点为：①软件和硬件结合，数据可获得性强；②适用范围广，能用于所有中小型河流；③软件平台方便使用，可灵活运用，可操作性强。附图说明图1为本专利技术系统逻辑结构框图。图2为本专利技术具体实施方式中水文模型结构图。图3为本专利技术具体实施方式中Y形树状河网求解示意图。图4为本专利技术具体实施方式中树状河网水流计算框图。图5为本专利技术具体实施方式中第i河段物质输运示意图。具体实施方式如图1所示，中小型河流水质预警系统，包括数据采集层、数据传输层、数据处理层、数据存储层、决策支持层、决策调度层，其中：数据采集层完成数据采集工作，数据采集层采集的数据源包括实时监测数据和非实时常规数据，其中实时监测数据由自动监测站完成数据采集，非实时常规数据由人工采集并以excel和记事本两种格式储存在数据库中；数据传输层负责传输数据采集层采集的各类数据，数据传输层根据各类采集工作的地理位置、网络环境现状、紧急程度和所采集数据类型的不同，采用有线或无线的通讯方式传输数据；数据处理层又称为预警分析层，一方面，数据处理层将采集的实时水质数据、水文数据、非实时GIS数据、遥感数据、污染源数据进行加工处理，处理过程包括数据标准和格式的统一、数据录入、数据整理、数据导入及导出接口开发，数据处理层同时通过数据库管理系统实现数据维护与更新，另一方面数据处理层对非常规数据进行预警分析，并向预警平台发出预警信息；数据存储层以此预警平台为基础，构建三种数据库，包括：一、实时的水质数据库、水文数据库；二、非实时的地理空间数据库、工业企业风险源数据库、污染源信息、专家知识库；三、模型计算成果数据库；数据存储层将水文信息、污染源信息、河道形状信息、土地利用信息、污染源风险信息录入系统数据库，以便查询；决策支持层中构建业务分析子系统，业务分析子系统由若干功能服务模块组成，提供模型计算、知识推理，共同解决水污染事故预警及应急响应中的问题，包括水文预报预警、水质预报预警以及水质预警处理，功能服务模块包括数据库的存储和调取、模型预测计算、知识推理、预警处理；其中模型包括水文模型、水流模型、水质模型；决策调度层基于决策支持层提供的各类决策信息，利用监控中心提供的硬件环境，为领导、专家和业务管理人员提供决策调度的支撑平台，实现水污染事故预警监控的工作目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
中小型河流水质预警系统，其特征在于：包括数据采集层、数据传输层、数据处理层、数据存储层、决策支持层、决策调度层，其中：数据采集层完成数据采集工作，数据采集层采集的数据源包括实时监测数据和非实时常规数据，其中实时监测数据由自动监测站完成数据采集，非实时常规数据由人工采集并以excel和记事本两种格式储存在数据库中；数据传输层负责传输数据采集层采集的各类数据，数据传输层根据各类采集工作的地理位置、网络环境现状、紧急程度和所采集数据类型的不同，采用有线或无线的通讯方式传输数据；数据处理层又称为预警分析层，一方面，数据处理层将采集的实时水质数据、水文数据、非实时GIS数据、遥感数据、污染源数据进行加工处理，处理过程包括数据标准和格式的统一、数据录入、数据整理、数据导入及导出接口开发，数据处理层同时通过数据库管理系统实现数据维护与更新，另一方面数据处理层对非常规数据进行预警分析，并向预警平台发出预警信息；数据存储层以此预警平台为基础，构建三种数据库，包括：一、实时的水质数据库、水文数据库；二、非实时的地理空间数据库、工业企业风险源数据库、污染源信息、专家知识库；三、模型计算成果数据库；数据存储层将水文信息、污染源信息、河道形状信息、土地利用信息、污染源风险信息录入系统数据库，以便查询；决策支持层中构建业务分析子系统，业务分析子系统由若干功能服务模块组成，提供模型计算、知识推理，共同解决水污染事故预警及应急响应中的问题，包括水文预报预警、水质预报预警以及水质预警处理，功能服务模块包括数据库的存储和调取、模型预测计算、知识推理、预警处理；其中模型包括水文模型、水流模型、水质模型；决策调度层基于决策支持层提供的各类决策信息，利用监控中心提供的硬件环境，为领导、专家和业务管理人员提供决策调度的支撑平台，实现水污染事故预警监控的工作目标。...

【技术特征摘要】
1.中小型河流水质预警系统，其特征在于：包括数据采集层、数据传输层、数据处理层、数据存储层、决策支持层、决策调度层，其中：
数据采集层完成数据采集工作，数据采集层采集的数据源包括实时监测数据和非实时常规数据，其中实时监测数据由自动监测站完成数据采集，非实时常规数据由人工采集并以excel和记事本两种格式储存在数据库中；
数据传输层负责传输数据采集层采集的各类数据，数据传输层根据各类采集工作的地理位置、网络环境现状、紧急程度和所采集数据类型的不同，采用有线或无线的通讯方式传输数据；
数据处理层又称为预警分析层，一方面，数据处理层将采集的实时水质数据、水文数据、非实时GIS数据、遥感数据、污染源数据进行加工处理，处理过程包括数据标准和格式的统一、数据录入、数据整理、数据导入及导出接口开发，数据处理层同时通过数据库管理系统实现数据维护与更新，另一方面数据处理层对非常规数据进行预警分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱慧娈，匡武，潘成荣，袁步先，张幼宽，张浏，梁修雨，张彦辉，
申请(专利权)人：南京大学，安徽省环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32