一种有机污染土壤电动修复可视化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种有机污染土壤电动修复可视化系统，系统包括参数监测模块、信息处理模块、可视化模块。本发明专利技术设计了多因素在线监测‑同频数值转换‑空间位置关联‑点阵数据显示的技术流程，实现了有机污染土壤电动修复的二维可视化，有利于修复过程的时空调控与总修复效率的提高。

A visualization system for organic remediation of soil contaminated by electrokinetic remediation

The invention relates to a visualization system for electrokinetic remediation of organic contaminated soil, which comprises a parameter monitoring module, an information processing module and a visualization module. The invention designs a technical process of multi-factor on-line monitoring co-frequency numerical conversion spatial position correlation lattice data display, realizes two-dimensional visualization of electrokinetic remediation of organic contaminated soil, and is beneficial to space-time regulation of remediation process and improvement of total remediation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种有机污染土壤电动修复可视化系统
本专利技术涉及有机污染土壤电动修复的
，具体说是一种有机污染土壤电动修复可视化系统。
技术介绍
电动修复是污染土壤治理的一种新兴技术。与重金属污染土壤的电动定向迁移/富集原理不同，有机污染土壤电动修复过程更为复杂。有机污染物的降解受到电动的化学氧化与微生物的降解作用共同影响，且受土壤环境因素制约。已有对有机污染土壤电动技术的研发，主要集中在三个方面：(1)电极开发及布设方式优化(ZL201110203862.0、ZL201310595675.0、ZL201110439187.1、201610562782.7)，(2)适应电动条件下的不同有机污染物的功能降解菌株/菌剂(ZL201110415635.4、ZL201110302755.3、)，(3)改善土壤环境、调控电动与生物反应过程的电解质(201610570633.5)。从这三个方面，在工艺优化的基础上(ZL201510025609.9)，进一步提升电动修复效率。但是，在有机污染土壤的电动修复过程中，电场、土壤理化性质，及受两者胁迫的微生物均发生动态变化。所以，对电动修复的全过程监控，才可保障有机污染土壤修复效率的最大化。而对电场强度检测的实现(ZL201410827089.4)，使得有机污染土壤电动修复过程中电场与土壤环境参数的在线监测成为可能。同时，研究结果表明，微生物数量变化及其对有机污染物的降解速率可以采用模型量化模拟。因此，在已有技术研发基础上，实现电动修复的可视化显示，有助于全过程监测有机污染土壤的修复效率，便于在适合的时间和空间，通过电场、微生物与土壤理化性质调控，来提高有机污染土壤电动修复的总体效率。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种有机污染土壤电动修复可视化系统。为实现上述目的本专利技术采用的技术方案为：一种有机污染土壤电动修复可视化系统，包括参数监测模块、信息处理模块、可视化模块；所述参数监测模块，用于电场和土壤理化性质参数信息的监测与存储，并发送给所述信息处理模块；所述信息处理模块，用于将接收的参数信息，转换为与空间坐标关联的数值，结合预设污染物与微生物空间分布信息，生成同频率点阵数据，并发送给所述可视化模块；所述可视化模块，用于将接收的点阵数据，在二维坐标系上进行可视化展示。所述参数监测模块包括信息采集单元、频率设置单元、信息储存单元；所述信息采集单元，用于通过传感器采集电场和土壤理化性质参数信息；所述频率设置单元，用于设置不同参数信息的采集频率；所述信息储存单元，用于储存参数信息，发送给信息处理块。所述信息处理模块包括数值转换单元、空间关联单元、模型计算单元；所述数值转换单元，用于将参数信息转换为同频率数值；所述空间关联单元，用于将转换后的同频数据与监测的空间位置进行关联；所述模型计算单元，用于将与空间位置关联的同频数据代入设定降解模型，结合预设污染物与微生物空间分布信息，生成点阵数据发送给可视化模块。所述可视化模块包括点阵储存单元、二维展示单元、过程调控单元；所述点阵储存单元，用于分类储存模型计算单元生成的点阵数据；所述二维展示单元，用于在二维坐标系上，对点阵数据进行显示；所述过程调控单元，用于对频率设置单元和模型计算单元进行反馈。所述参数信息包括：场强、电流、电压、土壤pH、土壤含水率、土壤温度。一种有机污染土壤电动修复可视化方法，其特征在于，包括以下步骤；参数监测模块进行电场和土壤理化性质参数信息的监测与存储，并发送给所述信息处理模块；信息处理模块将接收的参数信息，转换为与空间坐标关联的数值，结合预设污染物与微生物空间分布信息，生成同频率点阵数据，并发送给所述可视化模块；可视化模块将接收的点阵数据，在二维坐标系上进行可视化展示。所述参数监测模块执行以下步骤：信息采集单元通过传感器采集电场和土壤理化性质参数信息；通过频率设置单元设置不同参数信息的采集频率；信息储存单元储存参数信息，发送给信息处理块。所述信息处理模块执行以下步骤；数值转换单元将参数信息转换为同频率数值；空间关联单元将转换后的同频数据与监测的空间位置进行关联；模型计算单元将与空间位置关联的同频数据代入设定降解模型，结合预设污染物与微生物空间分布信息，生成点阵数据发送给可视化模块。所述可视化模块执行以下步骤：点阵储存单元分类储存模型计算单元生成的点阵数据；二维展示单元在二维坐标系上，对点阵数据进行显示；过程调控单元对频率设置单元和模型计算单元进行反馈。所述参数信息包括：场强、电流、电压、土壤pH、土壤含水率、土壤温度。本专利技术具有以下优点及有益效果：本专利技术系统由参数监测模块、信息处理模块、可视化模块组成，按照多因素在线监测-同频数值转换-空间位置关联-点阵数据显示的技术流程，实现了有机污染土壤电动修复的二维可视化，有利于修复过程的时空调控与总修复效率的提高。附图说明图1是本专利技术中可视化系统组成与操作流程图；图2是本专利技术实施例1中电极布设与极性切换方式；图3a是本专利技术实施例1中有机污染土壤电动修复效率的时空变化图一；图3b是本专利技术实施例1中有机污染土壤电动修复效率的时空变化图二；图3c是本专利技术实施例1中有机污染土壤电动修复效率的时空变化图三。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明。一种有机污染土壤电动修复可视化系统(图1)，包括参数监测模块(M)、信息处理模块(I)、可视化模块(V)，并设计了多因素在线监测-同频数值转换-空间位置关联-点阵数据显示的技术流程，实现了有机污染土壤电动修复的二维可视化。(1)所述参数监测模块，包括信息采集单元(MA)、频率设置单元(MF)、信息储存单元(MS)。1)所述信息采集单元，是利用传感器，对场强、电流、电压、土壤pH、土壤含水率、土壤温度信息进行实施采集。其中，场强、电流和电压采用研发的场强检测方法与装置(ZL201410827089.4)，检测范围分别为0V/cm～100V/cm、0mA～500mA、0V～50V。土壤的pH、含水率和温度的检测范围分别为0～14、0％～70％、-20℃～50℃。2)所述频率设置单元，是用于设置不同参数的信息采集频率；根据土壤性质对电场影响的实验，场强、电流和电压的信息采集频率分别为0.005Hz～0.5Hz、0.01Hz～0.2Hz、0.01Hz～0.2Hz。根据电动条件下土壤性质的变化速率实验，土壤的pH、含水率和温度的信息采集频率分别为7×10-5Hz～2×10-4Hz、1×10-5Hz～2×10-5Hz、1×10-5Hz～2×10-5Hz。3)所述信息储存单元，是用于储存参数信息，发送给信息处理块。按照时间序列，存储采集的信息，时间精确到ms。在同一时间点，未采集参数的字段，储存信息为空。根据信息采集频率的最高值，将采样信息发送给数值转换单元。(2)所述数值转换模块，包括数值转换单元(IN)、空间关联单元(IS)、模型计算单元(IP)。1)所述数值转换单元，是用于将参数监测信息转换为可计算的同频率数值；将不同采样信息的模拟信号，转换为可计算数值。对空信息，采用样条插值，计算并填充空信息为数值。从而，全部参数均转换为同频率、无空信息的数值数据。2)所述空间关联单元，是用于将转换后数据与监测的空间位置进行关联；以二维坐标系表征采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机污染土壤电动修复可视化系统，其特征在于，包括参数监测模块(M)、信息处理模块(I)、可视化模块(V)；所述参数监测模块，用于电场和土壤理化性质参数信息的监测与存储，并发送给所述信息处理模块；所述信息处理模块，用于将接收的参数信息，转换为与空间坐标关联的数值，结合预设污染物与微生物空间分布信息，生成同频率点阵数据，并发送给所述可视化模块；所述可视化模块，用于将接收的点阵数据，在二维坐标系上进行可视化展示。

【技术特征摘要】
1.一种有机污染土壤电动修复可视化系统，其特征在于，包括参数监测模块(M)、信息处理模块(I)、可视化模块(V)；所述参数监测模块，用于电场和土壤理化性质参数信息的监测与存储，并发送给所述信息处理模块；所述信息处理模块，用于将接收的参数信息，转换为与空间坐标关联的数值，结合预设污染物与微生物空间分布信息，生成同频率点阵数据，并发送给所述可视化模块；所述可视化模块，用于将接收的点阵数据，在二维坐标系上进行可视化展示。2.按照权利要求1有机污染土壤电动修复可视化系统，其特征在于，所述参数监测模块(M)包括信息采集单元(MA)、频率设置单元(MF)、信息储存单元(MS)；所述信息采集单元，用于通过传感器采集电场和土壤理化性质参数信息；所述频率设置单元，用于设置不同参数信息的采集频率；所述信息储存单元，用于储存参数信息，发送给信息处理块。3.按照权利要求1有机污染土壤电动修复可视化系统，其特征在于，所述信息处理模块(I)包括数值转换单元(IN)、空间关联单元(IS)、模型计算单元(IP)；所述数值转换单元，用于将参数信息转换为同频率数值；所述空间关联单元，用于将转换后的同频数据与监测的空间位置进行关联；所述模型计算单元，用于将与空间位置关联的同频数据代入设定降解模型，结合预设污染物与微生物空间分布信息，生成点阵数据发送给可视化模块。4.按照权利要求1有机污染土壤电动修复可视化系统，其特征在于，所述可视化模块(V)包括点阵储存单元(VS)、二维展示单元(VD)、过程调控单元(VC)；所述点阵储存单元，用于分类储存模型计算单元生成的点阵数据；所述二维展示单元，用于在二维坐标系上，对点阵数据进行显示；所述过程调控单元，用于对频率设置单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭书海，吴波，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21