基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统及评价方法技术方案

基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统，包括基础数据管理模块，用于管理测站的基础信息；监测数据管理模块，用于归集测站的监测数据，监测数据包括水质监测数据和流量监测数据；监测数据分析模块，用于定时遍历测站的监测数据并筛选出满足分析条件的测站；评价分组管理模块，用于供用户对满足分析条件的测站进行分组管理，分组包括待分析测站列表和待分析监测项目；趋势分析模块，用于对监测数据执行基于季节性肯达尔检验分析的分析算法，得到分析结果。本发明专利技术提供基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统及评价方法，能够快速高效地进行季节性肯达尔检验分析。

Water quality evaluation system and method based on seasonal Kendall test analysis

【技术实现步骤摘要】
基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统及评价方法
本专利技术涉及供水
，具体的说是基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统及评价方法。
技术介绍
众所周知，河流流量具有一年一度的周期性变化，河流水质组分浓度大多受流量的周期性变化的影响，因此，将汛期与非汛期的水质资料进行比较缺乏可比性。季节性肯达尔检验定义为水质资料在历年相同月份间的比较，这避免了季节性的影响。同时，由于数据比较只考虑数据相对排列而不考虑其大小，故能避免水质资料中常见的漏测值问题，也使奇异值对水质趋势分析影响降到最低限度。季节性肯达尔检验的原理是将历年相同月(季)的水质资料进行比较，如果后面的值(时间上)高于前面的值记为“+”号，否则记作“－”号。如果加号的个数比减号的多，则可能为上升趋势，类似地，如果减号的个数比加号的多，则可能为下降趋势。如果水质资料不存在上升或下降趋势，则正、负号的个数分别为50％。现有技术中季节性肯达尔检验的应用广泛，但是普遍缺乏一种能够高效执行季节性肯达尔检验的系统。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统及评价方法，能够快速高效地进行季节性肯达尔检验分析。为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统，包括基础数据管理模块，用于管理测站的基础信息；监测数据管理模块，用于归集测站的监测数据，所述监测数据包括水质监测数据和流量监测数据；监测数据分析模块，与所述监测数据管理模块相连接，用于定时遍历测站的所述监测数据并筛选出满足分析条件的测站；评价分组管理模块，与所述基础数据管理模块和所述监测数据分析模块相连接，用于供用户对满足分析条件的测站进行分组管理，所述分组包括待分析测站列表和待分析监测项目；趋势分析模块，与所述基础数据管理模块、所述监测数据管理模块和所述评价分组管理模块相连接，用于对所述监测数据执行基于所述季节性肯达尔检验分析的分析算法，得到分析结果。基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统的评价方法，包括如下步骤：S1、所述基础数据管理模块持续管理测站的基础信息，所述监测数据管理模块采集所有测站的监测数据；S2、所述监测数据分析模块根据所述监测数据从策展中筛选出满足分析条件的测站；S3、用户通过所述评价分组管理模块对满足分析条件的测站进行分组管理，所述分组包括所述待分析测站列表和所述待分析监测项目；S4、所述趋势分析模块对所述监测数据执行基于所述季节性肯达尔检验分析的分析算法，所述分析算法包括季节性肯达尔检验部分、季节性肯达尔斜率估计部分和流量调节浓度检验部分。S4中，所述季节性肯达尔检验部分的具体方法包括：S4.11、零假设Ho为随机变量与时间独立，假定全年12月的水质资料具有相同的概率分布；S4.12、设有n年P月的水质资料观测序列X为式中，x11，…，xnp为月水质浓度观测值；S4.13、对于P月中第i月的情况，令第i月历年水质系列相比较的正负号之和Si为式中，由此，第i月内可以作比较的差值数据组个数mi为式中，ni为第i月内水质系列中非漏测值个数；在零假设下，随机序列Si(i＝1，2，…,p)近似地服从正态分布，则Si的均值和方差如下：均值E(Si)＝0；方差当ni个非漏测值中有t个数相同时，有S4.14、对于P月份的总体情况，令p月S的均值和方差分别为：均值方差式中，Si和Sh(i≠)都是独立随机变量的函数，即Si＝f(Xi)，Sh＝f(Xh)，其中Xi为i月历年的水质序列，Xh为h月历年的水质序列，并且Xi∩Xh＝φ；因为Xi和Xh分别来自i月和h月的水质资料，并且总体时间序列X的所有元素是独立的，故协方差Cov(Si,Sh)＝0，此时有当n年水质系列有t个数相同时，同样有：S也服从正态分布，并且标准方差Z为S4.15、定义肯达尔检验计量t＝S/m，由此在双尾趋势检验中，如果|Z|≤Zα/2，α为趋势检验的显著水平，则接受零假设，进而有FN(Zα/2)＝α/2；当α≤0.01时，说明检验具有高度显著性水平，当0.01＜α≤0.1时，说明检验是显著的，当t为正时，则说明具有显著上升趋势，当t为负时，则说明具有显著下降趋势，当t为零时，则无趋势。S4中，所述季节性肯达尔斜率估计部分的具体方法为：S4.21、对所有Xij，Xik(i＝1,2,...p，j＝1,2,...n)，定义第i月水质序列任意两数的斜率为dijk；S4.22、dijk＝(Xij－Xik)/(j－k)，(1≤k≤j≤ni)，p个月的情况为则趋势斜率估值B为所有dijk的中值，当S>0时，B≥0；S<0时，B≤0。S4中，所述流量调节浓度检验部分的具体步骤为：S4.31、当河流中污染物来源于点源负荷时，计算式中，C(Q)为污染物浓度，ε为具有零均值的误差，Q为河流流量，λ1、λ2和λ3为计算系数，并且有λ1≥0，λ2≥0，λ3>0；S4.32、当河流中污染物来源于面源污染时，计算C(Q)＝λ1+λ21nQ+ε；S4.33、根据已观测的C和Q系列，用线性回归方程估计运用最小二乘法估计及相关系数R，具体方法为S4.34、对R进行显著性检验，计算如果t>tα/z,则在显著性水平α下拒绝HO：b＝0，认为回归效果显著，选用使R2最大的线型进行流量调节，反之，选用使Ci＝c进行流量调节。本专利技术的水质评价系统通过设置合理的功能模块，能够实现自动进行季节性肯达尔分析检验方法，从而快速高效地对水质做出评价。进一步的，本专利技术的水质评价方法可以借助水质评价系统自动完成，能够有效提高效率，减少人力消耗。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术水质评价系统的框图；图2是水质浓度和时间关系不存在奇异点时的趋势斜率示意图；图3是水质浓度和时间关系存在奇异点时的趋势斜率示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1是本专利技术水质评价系统的框图；图2是水质浓度和时间关系不存在奇异点时的趋势斜率示意图；图3是水质浓度和时间关系存在奇异点时的趋势斜率示意图。基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统，包括基础数据管理模块、监测数据管理模块、监测数据分析模块、评价分组管理模块和趋势分析模块。基础数据管理模块，用于管理测站的基础信息，是趋势分析功能的所依赖的基础。监测数据管理模块，用于归集测站的监测数据，作为供用户查询趋势分析的原始数据，监测数据包括水质监测数据和流量监测数据。监测数据分析模块，与监测数据管理模块相连接，用于定时遍历测站的监测数据并筛选出满足分析条件的测站。主要是通过定时遍历监测数据，分析各个测站的监测数据连续年份，从而筛选出满足趋势分析条件的测站，存储到数据库表中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统，其特征在于：包括基础数据管理模块，用于管理测站的基础信息；监测数据管理模块，用于归集测站的监测数据，所述监测数据包括水质监测数据和流量监测数据；监测数据分析模块，与所述监测数据管理模块相连接，用于定时遍历测站的所述监测数据并筛选出满足分析条件的测站；评价分组管理模块，与所述基础数据管理模块和所述监测数据分析模块相连接，用于供用户对满足分析条件的测站进行分组管理，所述分组包括待分析测站列表和待分析监测项目；趋势分析模块，与所述基础数据管理模块、所述监测数据管理模块和所述评价分组管理模块相连接，用于对所述监测数据执行基于所述季节性肯达尔检验分析的分析算法，得到分析结果。

【技术特征摘要】
1.基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统，其特征在于：包括基础数据管理模块，用于管理测站的基础信息；监测数据管理模块，用于归集测站的监测数据，所述监测数据包括水质监测数据和流量监测数据；监测数据分析模块，与所述监测数据管理模块相连接，用于定时遍历测站的所述监测数据并筛选出满足分析条件的测站；评价分组管理模块，与所述基础数据管理模块和所述监测数据分析模块相连接，用于供用户对满足分析条件的测站进行分组管理，所述分组包括待分析测站列表和待分析监测项目；趋势分析模块，与所述基础数据管理模块、所述监测数据管理模块和所述评价分组管理模块相连接，用于对所述监测数据执行基于所述季节性肯达尔检验分析的分析算法，得到分析结果。2.如权利要求1所述的基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统的评价方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、所述基础数据管理模块持续管理测站的基础信息，所述监测数据管理模块采集所有测站的监测数据；S2、所述监测数据分析模块根据所述监测数据从策展中筛选出满足分析条件的测站；S3、用户通过所述评价分组管理模块对满足分析条件的测站进行分组管理，所述分组包括所述待分析测站列表和所述待分析监测项目；S4、所述趋势分析模块对所述监测数据执行基于所述季节性肯达尔检验分析的分析算法，所述分析算法包括季节性肯达尔检验部分、季节性肯达尔斜率估计部分和流量调节浓度检验部分。3.如权利要求2所述的基于季节性肯达尔检验分析的水质评价系统，其特征在于：S4中，所述季节性肯达尔检验部分的具体方法包括：S4.11、零假设Ho为随机变量与时间独立，假定全年12月的水质资料具有相同的概率分布；S4.12、设有n年P月的水质资料观测序列X为式中，x11，…，xnp为月水质浓度观测值；S4.13、对于P月中第i月的情况，令第i月历年水质系列相比较的正负号之和Si为式中，由此，第i月内可以作比较的差值数据组个数mi为式中，ni为第i月内水质系列中非漏测值个数；在零假设下，随机序列Si(i＝1，2，…,p)近似地服从正态分布，则Si的均值和方差如下：均值E(Si)＝0；方差当ni个非漏测值中有t个数相同时，有S4.14、对于P月份的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王楚龙，陈芳婷，谭晓真，
申请(专利权)人：深圳市东深电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44