水质环保监测系统技术方案

本发明专利技术属于环保监测领域，具体为一种具有水质数据预测分析的水质环保监测系统。系统包括感知层、网络层和应用层三层结构。感知层利用底层仪表及设备采集数据信息。网络层将感知层所获得的数据信息进行处理并传递至应用层。应用层根据所采集到的数据进行存储和显示。并根据所存储的各种历史数据进行预测分析，当某种数据的预测值达到预警值后，进行黄色预警，当某种数据的实测值达到预警值后进行红色预警。本发明专利技术可应用于水质监控系统中。

【技术实现步骤摘要】
水质环保监测系统
本专利技术属于环保监测领域，涉及一种水质环保监测系统，特别涉及一种具有水质数据预测分析的水质环保监测系统。
技术介绍
水质监测在工业污水处理监控等领域有着重要的应用价值。基于物联网技术的水质监测系统将各类传感器技术、视频监控技术、红外探测、GPS、RFID以及卫星遥感等进行综合应用，实现对监控地水质数据的检测与传输。能够有效提高污染源监控、环境检测、管理决策以及监督执法等领域的智能化水平。水质数据的有效预测对于生产运营与调度以及决策的制定与实施有着重要的参考价值。目前的水质监测系统通常缺少基于历史数据的预测分析能力，这样，当水质下降时，因不能提前及时调整治理策略而产生污染报警情况的发生，增加了水质污染的风险。因此，设计一种具有数据预测能力的水质环保监测系统能够为生产企业提供数据参考，降低水质预警风险，具有很好的应用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，为提高水质监测的智能化水平，设计一种具有水质数据预测分析的水质环保监测系统，实现水质数据动态变化的异常预警。本专利技术所采用的技术方案是：一种水质环保监测系统，包括感知层、网络层和应用层三层结构。感知层利用底层仪表及设备采集数据信息。网络层将感知层所获得的数据信息进行处理并传递至应用层。应用层根据所获得的数据信息，实现设备管理维护、监控预警、生产调度、实施数据曲线显示、历史数据曲线显示、预测数据曲线显示等功能。本专利技术的目的在于构建一种能够根据预测数据及实测数据分别进行预警的水质环保监测系统，通过两级预警机制降低水质污染的风险，具有很好的实用性。附图说明图1是网络结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。感知层采集PH值、硝酸根例子、铵离子、溶解氧、电导率等各类检测数据，通过网络层实时传送至应用层。应用层根据所采集到的数据进行存储和显示。并根据所存储的各种历史数据进行预测分析，当某种数据的预测值达到预警值后，进行黄色预警，当某种数据的实测值达到预警值后进行红色预警。通过两级预警降低水质污染危害的发生概率。设所获得的某种检测数据历史序列为{xi}，i＝1,2,...，采用三层的BP神经网络进行检测数据的预测，利用所获得的历史数据构造t步预测训练样本，其中，第j个训练样本表示为：Yj＝[(xj,xj+1,...,xj+9)|xj+9+t]，其中，xj,xj+1,...,xj+9共10个数据作为网络的输入，xj+9+t为预测网络的期望输出。M个历史数据点共可构造出(M-(9+t))个训练样本。设当前时刻为k，则采用预测网络对(k+t)时刻的数据预测为x′(k+t)，即网络的预测值x′(k+t)可表示为：x′(k+t)＝f(xk-9,xk-8,...,xk-1,xk)(1)其中，f()为采用BP神经网络实现的预测映射。而当前k时刻数据xk利用历史数据得到其对应的预测值x′(k)可表示为：x′(k)＝f(xk-t-9,xk-t-8,...,xk-t-1,xk-t)(2)其所对应的预测误差为e(k)：e(k)＝xk-x′(k)(3)考虑到预测模型存在一定的滞后性和漂移性，因此为了提高预测的准确性，本专利技术对预测结果进行了误差补偿操作，即对(k+t)时刻的最终预测数据值设定为x″(k+t)：x″(k+t)＝x′(k+t)+η·e(k)(4)也就是，根据当期的误差对预测值进行补偿。同时，为了适应预测的动态变化，其中的补偿系数η进行动态调节，设k时刻的最终预测数据值x″(k)为：x″(k)＝x′(k)+η·e(k-t)(5)则动态补偿系数η调整为：其中，xk为当前时刻k所获得的检测数据值。如果预测值x″(k+t)超出预警值，则系统给出黄色预警；如果(k+t)时刻的实际采集值xk+t超出了预警值，则系统给出红色预警。本专利技术的优点在于，系统利用所采集到的历史数据对未来数据进行持续预测分析，如果预测值超出预警值，则给出黄色预警，如果实际值超出预警值，则给出红色预警。利用两级预警机制可有效降低水质污染风险。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水质环保监测系统，其特征在于，系统包括感知层、网络层和应用层三层结构；感知层利用底层仪表及设备采集数据信息，网络层将感知层所获得的数据信息进行处理并传递至应用层，应用层根据所获得的数据信息，实现设备管理维护、监控预警、生产调度、实施数据曲线显示、历史数据曲线显示、预测数据曲线显示等功能；根据预测数据及实测数据进行两级预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种水质环保监测系统，其特征在于，系统包括感知层、网络层和应用层三层结构；感知层利用底层仪表及设备采集数据信息，网络层将感知层所获得的数据信息进行处理并传递至应用层，应用层根据所获得的数据信息，实现设备管理维护、监控预警、生产调度、实施数据曲线显示、历史数据曲线显示、预测数据曲线显示等功能；根据预测数据及实测数据进行两级预警。


2.根据权利要求1所述的一种水质环保监测系统，其特征在于，感知层采集PH值、硝酸根例子、铵离子、溶解氧、电导率等各类检测数据，通过网络层实时传送至应用层；应用层根据所采集到的数据进行存储和显示；并根据所存储的各种历史数据进行预测分析，当某种数据的预测值达到预警值后，进行黄色预警，当某种数据的实测值达到预警值后进行红色预警。


3.根据权利要求1所述的一种水质环保监测系统，其特征在于，设所获得的某种检测数据历史序列为{xi}，i＝1,2,...，采用三层的BP神经网络进行检测数据的预测，利用所获得的历史数据构造t步预测训练样本，其中，第j个训练样本表示为：Yj＝[(xj,xj+1,...,xj+9)|xj+9+t]。


4.根据权利要求1所述的一种水质环保监测系统，其特征在于，设当前时刻为k，则采用预测网...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕，修春波，董淑亮，范琳琳，
申请(专利权)人：连云港豪瑞生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32