河道智能监管系统技术方案

本发明专利技术公开了一种河道智能监管系统，包括河道监测模块(1)，河道监测模块(1)连接有数据处理模块(2)，数据处理模块(2)连接有实时数据显示模块(3)、区域数据显示模块(4)、报警模块(5)、报表模块(6)、水环境容量计算模块(7)和事故模块(8)。本发明专利技术具有能够及时清晰的反映河道实际情况的特点。

River intelligent supervision system

【技术实现步骤摘要】
河道智能监管系统
本专利技术涉及一种河道监测系统，特别是一种河道智能监管系统。
技术介绍
目前的水质监测主要由固定监测站和移动监测设备组成，通过上述设备对河道水质进行监测，并将监测数据传输至控制中心，最终在控制中心的显示屏上显示，工作人员只能获得简单的数据，无法有效的对上述数据进行分析归类，导致无法及时快速的反映出河道的实际状况。而且，现有的检测设备只是简单的检测河道内的水质情况，当河道内的污染物超过河道所能承载的水环境容量时也无法做出判断。当发生突发性的污染事故时，只能通过移动监测设备对污染地及其下游的河道进行实时数据采集，以此来对污染情况进行监控，这样不仅需要大量的人员进行采集，耗时耗力，而且由于采集的数据样本也比较少，导致对整个河道的污染情况无法快速精准的了解。因此，现有的技术存在着无法及时清晰的反映河道实际情况的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种河道智能监管系统。本专利技术具有能够及时清晰的反映河道实际情况的特点。本专利技术的技术方案：河道智能监管系统，包括河道监测模块，河道监测模块连接有数据处理模块，数据处理模块连接有实时数据显示模块、区域数据显示模块、报警模块、报表模块、水环境容量计算模块和事故模块。前述的河道智能监管系统中，数据处理模块将河道监测模块监测得到的监测数据分别传递至实时数据显示模块、区域数据显示模块、报警模块、报表模块、水环境容量计算模块和事故模块。前述的河道智能监管系统中，实时数据显示模块显示国控断面、省控断面和交接断面的实时动态、历史数据以及断面信息。前述的河道智能监管系统中，区域数据显示模块显示指定区域内的水质信息。前述的河道智能监管系统中，报警模块根据监测数据对河道水体进行实时监测，当水体超过设定值时发出报警。前述的河道智能监管系统中，报表模块对监测得到的监测数据以表格的形式进行统计，生成的报表。前述的河道智能监管系统中，水环境容量计算模块根据监测数据进行相应计算，得到该区域的水环境容量；当污染为单点源排放时，水环境容量计算模块的具体计算公式为：式中：W：水环境容量，t/a；Q：水文频率下设计流量，m3/s；q：废水流量，m3/s；当q《Q时，q可被忽略；Cs：水质目标浓度，mg/L；Co：来水浓度，取河道背景浓度,mg/L；x：河段长度，m；x为实际计算单元长度的0.4倍；u：设计流速，m/s。前述的河道智能监管系统中，事故模块包括水文水质条件输入单元和污染物浓度变化计算与绘制分析单元和显示单元，所述污染物浓度变化计算与绘制分析单元包括计算与分析部分以及曲线绘制部分；事故模块利用污染物浓度变化计算与绘制分析单元计算分析得出河流发生突发事故时河道内污染物的浓度变化情况。前述的河道智能监管系统中，事故模块的操作过程包括以下步骤：A、先在水文水质条件输入模块中输入或根据监测数据导入所需的水文水质条件数据；B、计算与分析部分读取水文水质条件数据并进行计算分析，得到随时间变化的污染物浓度数据；C、曲线绘制部分根据随时间变化的污染物浓度数据绘制出污染物浓度随时间变化曲线并传输至显示单元；D、显示单元显示出污染物浓度随时间变化曲线数据。前述的河道智能监管系统中，计算与分析部分的具体计算过程为：第一步、建立二维水质模型的方程组1)：其中，η为水位，h为水深，Zb为河底高程，ρ为水的密度，u和v分别为x、y方向上的平均流速，v为流速、g为重力加速度、n为湖底粗糙度、t表示时间、x表示纵向距离、y为横向距离；τbx、τby分别表示底部的摩阻项，具体表达式为：式中的C表示污染物浓度；Fbx和Fby分别表示科氏力项，具体表达式如下：Fbx＝fv＝2ωsinφ·v，Fby＝-fu＝-2ωsinφ·u(ω＝7.29×10-5rad/s,φ为纬度值)；第二步、求解方程式组1)，具体过程为：建立二维稳态线性对流扩散方程组2)如下：其中，Ω为平面上的有界区域，边界Γ＝Γ0∪Γ1分片光滑且Γ0与Γ1互不相交，a(x,y)≥a0≥0,b(x,y)＝(b1(x,y),b2(x,y)),c(x,y),f(x,y)以及β(x,y)均为光滑，σ为大于0的常数；a(x,y)表示渗透率，b(x,y)表示势函数，f(x,y)表示源函数；将有界区域Ω进行三角形划分，步长h＝1/n，n为大于0的整数，分成n2个没有重叠内部的三角单元，记为ek(1≤k≤n2)，即并且对节点按照从左到右，从下到上依次作出编号，记为1,2,…,(n+1)2；在中任意取出一个单元，记为e，设它的顶点为Pi，Pj,Pm，即e＝ΔPiPjPm，其坐标分别为(xi,yi),(xj,yj),(xm,ym)，这三点的顺序为逆时针；取线性插值基函数Ni(x,y),Nj(x,y),Nm(x,y)作为基础函数，函数u(x,y)和v(x,y)在结点Ps(s＝i,j,m)上的值记为us和vs(s＝i,j,m)，于是得到方程组3)，其中，将方程组3)的两个式子代入方程组1)中，可以分别得到在单元e上的单元刚度矩阵单元对流项矩阵单元质量矩阵线元刚度矩阵单元荷载向量F(e)和线元荷载向量F0(e)；将单元刚度矩阵单元对流项矩阵单元质量矩阵线元刚度矩阵单元荷载向量F(e)和线元荷载向量F0(e)进行扩充，扩充为(n+1)2维向量，然后相对应的进行叠加，生成总刚度矩阵K和总荷载向量F；对矩阵K和向量F通过划行划列的方法处理本质边界条件，形成有限元方程组，即可计算出污染物浓度。与现有技术相比，本专利技术通过设置实时数据显示模块、区域数据显示模块和报表模块对河道监测模块所采集的数据进行合理的优化分类，便于工作人员能够清楚及时的了解所需资料，不仅能够有效的提高数据找寻的效率，也能够及时清晰的反映出河道的实际状况；本专利技术通过设置报警模块，当监测数据超过设定值自动报警，不仅能够提高报警速度，也能降低人工监测成本。同时，本专利技术增设水环境容量计算模块和事故模块，用于计算水环境容量和对污染事故发生后的一定时间内河道内污染物浓度变化情况进行预判，便于工作人员及时做好应对措施或应急方案，降低损失。综上所述，本专利技术不仅能够及时清晰的反映河道实际情况，也能够对河道所能承载的水环境容量进行预判，还能够在面对突发污染事故时快速精准的反映河道污染情况。另外，本专利技术的事故模块由水文水质条件输入单元、污染物浓度变化计算与绘制分析单元以及显示单元组成，只需输入水文水质条件，就能够计算出在设定时间内污染物发生地下游河道水质中的污染物浓度以及绘制出相应的污染物浓度变化曲线，不在需要通过人工现场取样采集，不仅能够有效的节省人力，也能缩短所需时间，提高效率，而且还能够大幅度的提高污染情况预判的精度。本专利技术通过合理设计污染物浓度变化计算与绘制分析单元的算法，从而可以快速精准的掌握河道污染情况。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.河道智能监管系统，其特征在于：包括河道监测模块(1)，河道监测模块(1)连接有数据处理模块(2)，数据处理模块(2)连接有实时数据显示模块(3)、区域数据显示模块(4)、报警模块(5)、报表模块(6)、水环境容量计算模块(7)和事故模块(8)。/n

【技术特征摘要】
1.河道智能监管系统，其特征在于：包括河道监测模块(1)，河道监测模块(1)连接有数据处理模块(2)，数据处理模块(2)连接有实时数据显示模块(3)、区域数据显示模块(4)、报警模块(5)、报表模块(6)、水环境容量计算模块(7)和事故模块(8)。


2.根据权利要求1所述的河道智能监管系统，其特征在于：数据处理模块(2)将河道监测模块(1)监测得到的监测数据分别传递至实时数据显示模块(3)、区域数据显示模块(4)、报警模块(5)、报表模块(6)、水环境容量计算模块(7)和事故模块(8)。


3.根据权利要求1所述的河道智能监管系统，其特征在于：实时数据显示模块(3)显示国控断面、省控断面和交接断面的实时动态、历史数据以及断面信息。


4.根据权利要求1所述的河道智能监管系统，其特征在于：区域数据显示模块(4)显示指定区域内的水质信息。


5.根据权利要求1所述的河道智能监管系统，其特征在于：报警模块(5)根据监测数据对河道水体进行实时监测，当水体超过设定值时发出报警。


6.根据权利要求1所述的河道智能监管系统，其特征在于：报表模块(6)对监测得到的监测数据以表格的形式进行统计，生成的报表。


7.根据权利要求1所述的河道智能监管系统，其特征在于：水环境容量计算模块(7)根据监测数据进行相应计算，得到该区域的水环境容量；
当污染为单点源排放时，水环境容量的具体计算公式为：式中：W：水环境容量，t/a；Q：水文频率下设计流量，m3/s；q：废水流量，m3/s；当q＜＜Q时，q可被忽略；Cs：水质目标浓度，mg/L；Co：来水浓度，取河道背景浓度,mg/L；x：河段长度，m；x为实际计算单元长度的0.4倍；u：设计流速，m/s。


8.根据权利要求1所述的河道智能监管系统，其特征在于：事故模块(8)包括水文水质条件输入单元和污染物浓度变化计算与绘制分析单元和显示单元，所述污染物浓度变化计算与绘制分析单元包括计算与分析部分以及曲线绘制部分；事故模块(8)利用污染物浓度变化计算与绘制分析单元计算分析得出河流发生突发事故时河道内污染物的浓度变化情况。


9.根据权利要求8所述的河道智能监管系统，其特征在于，事故模块的操作过程包括以下步骤：A、先在水文水质条件输入模块中输入或根据监测数据导入所需的水文水质条件数据；
B、计算与分析部分读取水文水质条件数据并进行计算分析，得到随时间变化的污染物浓度数据；
C、曲线绘制部分根据随时间变化的污染物浓度数据绘制出污染物浓度随时间变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金页，叶舟，曾丽，尹胜奇，
申请(专利权)人：上一环境科技金华有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33