【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水资源与环境监测领域，具体为城市河道水资源与环境监测单元屋及水质预测方法。
技术介绍
1、城市水资源和水环境是以围绕着城市水资源的生态安全、质量保障以及健康的水循环体系为重要研究内容，这也越来越受到人们的重视。而准确的获得城市河道水资源与环境信息就是重中之重，水资源信息主要包含河道的流速、水位、蒸发量、水质信息(如在线ph，在线化学需氧量，在线总有机碳，在线氨氮，总磷总氮等)等，环境信信息主要包含气压，风量、风向、温湿度信息等，这些信息的实时监测可以保障城市水环境与安全并且做好相应的预警。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了城市河道水资源与环境监测单元屋及水质预测方法，能够实现对城市河道水附近环境蒸发量、城市河道水流速以及城市河道水质的全面检测，不仅检测范围广，而且检测种类多，能够有效监测城市河道水的污染与城市河道水生态环境。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：包括屋体，所述屋体为中空结构，所述屋体上方安装有蒸发皿和外部监测装置，所述屋体内安装有测量杯、带标尺的测量桶以及带液位计传感器连接管，所述蒸发皿通过连接管和内连接管分别连通测量杯和带标尺的测量桶，所述连接管和内连接管上分别安装有阀门，所述带液位计传感器连接管安装在带标尺的测量桶中，当蒸发皿中的水全部流入带标尺的测量桶中后，通过带液位计传感器连接管上的液位计测量带标尺的测量桶中液位高度，得到附近环境的蒸发量
4、还包括废液桶和标准溶液水质平台，所述废液桶安装在测量杯下方并通过废液管连接测量杯，所述标准溶液水质平台通过管道连接测量杯，所述标准溶液水质平台中盛放有用于检测的标准溶液，还包括沉淀池、配水泵和气泵，所述蒸发皿通过连接管连接沉淀池，所述沉淀池通过管道连接气泵，所述气泵连接配水泵，所述配水泵上安装有一配水泵水管，所述配水泵水管连通城市河道，首先将所述标准溶液水质平台中的标准溶液流入测量杯中，并标定好水质检测传感器的标准值，再通过废液管使其流入废液桶中，然后通过配水泵和气泵将河道中的水抽到沉淀池中，等待一段时间后，打开连接管上的阀门，使得处理好的城市河道水入到测量杯中，通过水质检测传感器测量水质参数，得到城市河道水的水质参数，还包括工控机，所述水质检测传感器连接工控机，并上传水质参数信息到工控机中，
5、所述屋体下方设置有底座，所述屋体与底座之间设置有一连通孔，在所述连通孔上通过锁扣安装有一上盖，所述底座侧壁上设置有爬梯，所述底座中安装有测水管、排沙阀、液位计传感器、超声波传感器、进水阀以及盛沙桶，所述盛沙桶位于测水管正下方，所述液位计传感器安装在测水管上方，所述排沙阀安装在测水管上，所述超声波传感器固定在城市河道的两侧，通过打开进水阀，前期通过打开排沙阀将测量水域的砂砾排放到盛沙桶中，后期关闭排沙阀，待测水管水面平衡后通过液位计传感器，测量水位高度，同时通过超声波传感器测量城市河道水的速度，得到城市河道水的流速和水位信息。
6、上述结构中：本专利技术提出了城市河道水资源与环境监测单元屋，包括屋体，在屋体上方安装有蒸发皿和外部监测装置，通过外部检测装置能够实现对城市河道水环境的基本参数进行采集，采集的基本数据显示在外部显示屏上，方便工作人员观察；
7、内部安装有带标尺的测量桶以及带液位计传感器连接管，通过设置的带标尺的测量桶以及带液位计传感器连接管可以实现单元屋，对附近环境蒸发量的测量，具体如下：通过打开第一阀门和第二阀门，将净化好的城市河道水通过连接管抽入蒸发皿中，当其中水的总量达到指定高度时，停止运行，通一段时间的蒸发，打开第四阀门，将蒸发皿中的水流入，当所有的水流入带标尺的测量桶中后，通过带液位计传感器连接管29上的液位计测量其高度，并且通过摄像头17拍摄带液位计传感器连接管29上的数值作为验证，其中，蒸发皿9和带标尺的测量桶28的直径之比为5：1，通过5：1的直径比，通过定理：直径的平方是高度之比，可以换算得到蒸发量的数值比1：25，该方法可以将蒸发量的数值精确计算，得到蒸发量，当附近环境的蒸发量测量完成后，通过打开排水管20将水从带标尺的测量桶28中排出；
8、还通过设置有废液桶和标准溶液水质平台，标准溶液水质平台通过管道连接测量杯，在标准溶液水质平台中盛放有用于检测的标准溶液，屋体内部还设置有沉淀池、配水泵和气泵，蒸发皿通过连接管连接沉淀池，沉淀池通过管道连接气泵，气泵连接配水泵，配水泵通过配水泵水管连通城市河道，河道水质参数检测具体如下：首先将标准溶液水质平台中的标准溶液流入不同的测量杯中，标定好水质检测传感器的标准值，打开测量杯配套阀门，使其流入废液桶中，然后通过配水泵和气泵将河道中的水抽到沉淀池中，等待一段时间后，打开第二阀门和第三阀门，将处理好的城市河道水流入测量杯，通过水质检测传感器测量城市河道水质参数，待工控机将水质参数数据采集完成后，打开测量杯配套阀门，使城市河道水流入废液桶中，后期打开废液排出管将废水进行后期处理，即可完成城市河道水质参数的检测；
9、还通过在底座中设置有测水管、排沙阀、液位计传感器、超声波传感器、进水阀以及盛沙桶，用于实现城市河道水流速与水位信息的检测，具体如下：通过打开进水阀，前期通过打开排沙阀将测量水域的砂砾排放到盛沙桶中，后期关闭排沙阀，待测水管水面平衡后通过液位计传感器测量水位高度，同时通过安装于水域的超声波传感器测量水的速度，从而得到该流速和水位信息。
10、作为本专利技术的优选技术方案：还包括固定杆和安装杆，所述固定杆的一端固定在屋体的上端面上，所述安装杆呈十字型设置且固定在固定杆的另一端部，所述外部监测装置包括雨量计、风速变送器、空盒气压表、防水箱、温湿度变送器以及风向变送器，所述雨量计、风速变送器、空盒气压表、温湿度变送器以及风向变送器分别安装在安装杆上，所述防水箱固定在固定杆上；还包括外部显示屏，所述外部显示屏固定安装在屋体的外壁上，所述雨量计、风速变送器、空盒气压表、温湿度变送器以及风向变送器分别连接外部显示屏。
11、上述结构中：外部监测装置包括雨量计、风速变送器、空盒气压表、防水箱、温湿度变送器以及风向变送器，通过雨量计测量下雨天的下雨量，风速变送器和风向变送器测量附近水环境的风速量和风向变化，通过温湿度变送器测量该附近环境的温度与湿度参数，以及通过空盒气压表测量其大气压力，对城市河道水环境的基本参数进行采集，其中，雨量计、风速变送器、空盒气压表、温湿度变送器以及风向变送器分别安装在安装杆上实现安装与固定，防水箱固定在固定杆上，外部监测装置的基本电源控制安装于防水箱内。
12、雨量计、风速变送器、空盒气压表、温湿度变送器以及风向变送器能够将采集到的城市河道水环境的基本参数显示在外部显示屏上，方便工作人员观察。
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【技术保护点】
1.城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：包括屋体，所述屋体为中空结构，所述屋体上方安装有蒸发皿(9)和外部监测装置(1)，所述屋体内安装有测量杯(19)、带标尺的测量桶(28)以及带液位计传感器连接管(29)，所述蒸发皿(9)通过连接管(8)和内连接管(30)分别连通测量杯(19)和带标尺的测量桶(28)，所述连接管(8)和内连接管(30)上分别安装有阀门(26)，所述带液位计传感器连接管(29)安装在带标尺的测量桶(28)中，当蒸发皿(9)中的水全部流入带标尺的测量桶(28)中后，通过带液位计传感器连接管(29)上的液位计测量带标尺的测量桶(28)中液位高度，得到附近环境的蒸发量，还包括摄像头(17)，所述摄像头(17)安装在带液位计传感器连接管(29)的一侧，所述摄像头(17)拍摄带液位计传感器连接管(29)上的数值作为验证，所述蒸发皿(9)和带标尺的测量桶(28)的直径之比为5：1，
2.根据权利要求1所述的城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：还包括固定杆和安装杆，所述固定杆的一端固定在屋体的上端面上，所述安装杆呈十字型设置且固定在固定杆的另一端
3.根据权利要求1所述的城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：还包括溢流管(7)和限位传感器(42)，所述溢流管(7)连接在蒸发皿(9)的侧壁上，所述限位传感器(42)安装在蒸发皿(9)内壁上，当蒸发皿(9)中城市河道水水位线到达限位传感器(42)的感应位置时，所述配水泵(22)不再抽水至蒸发皿(9)。
4.根据权利要求1所述的城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：还包括内部显示屏(18)，所述内部显示屏(18)固定安装在屋体内壁上，所述摄像头(17)和工控机(16)分别连接内部显示屏(18)。
5.根据权利要求1所述的城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：所述阀门(26)包括第一阀门(26-1)、第二阀门(26-2)、第三阀门(26-3)以及第四阀门(26-4)，所述第一阀门(26-1)、第二阀门(26-2)以及第三阀门(26-3)分别安装在连接管(8)上，所述第四阀门(26-4)安装在内连接管(30)上；所述连接管(8)包括第一管段(43)和第二管段(44)，所述第一管段(43)的一端连接在蒸发皿(9)上，另一端连接在沉淀池(24)上，所述第二管段(44)的一端连接在第一短管上，另一端通过管道连接测量杯(19)，所述第一阀门(26-1)安装在蒸发皿(9)与第二管段(44)连接处之间，所述第二阀门(26-2)安装在沉淀池(24)与第二管段(44)连接处，所述第三阀门(26-3)安装在第二管段(44)上；所述标准溶液水质平台(27)包括标准溶液盛放杯，所述标准溶液盛放杯设置有五个，所述测量杯(19)也设置有五个，所述标准溶液盛放杯通过管道对应连接测量杯(19)。
6.根据权利要求1所述的城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：还包括排水管(20)和废液排出管(21)，所述排水管(20)连接在带标尺的测量桶(28)上，所述排水管(20)上安装有排水管配套阀门(38)，所述废液排出管(21)连接在废液桶(25)上，所述废液排出管(21)上安装有废液排出管配套阀门(41)，所述配水泵水管(32)上安装有配水泵阀门(39)，所述废液管上安装有测量杯配套阀(40)。
7.基于权利要求1-6任一项所述的城市河道水资源与环境监测单元屋的水质预测方法，其特征在于：包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的城市河道水资源与环境监测单元屋的水质预测方法，其特征在于：步骤1的模型训练数据采集的具体描述为：
9.根据权利要求7所述的城市河道水资源与环境监测单元屋的水质预测方法，其特征在于：步骤2的模型训练数据融合归一化预处理至[0，1]的算法规则为：
10.根据权利要求7所述的城市河道水资源与环境监测单元屋的水质预测方法，其特征在于：步骤3的MFFLSTM训练的具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：包括屋体，所述屋体为中空结构，所述屋体上方安装有蒸发皿(9)和外部监测装置(1)，所述屋体内安装有测量杯(19)、带标尺的测量桶(28)以及带液位计传感器连接管(29)，所述蒸发皿(9)通过连接管(8)和内连接管(30)分别连通测量杯(19)和带标尺的测量桶(28)，所述连接管(8)和内连接管(30)上分别安装有阀门(26)，所述带液位计传感器连接管(29)安装在带标尺的测量桶(28)中，当蒸发皿(9)中的水全部流入带标尺的测量桶(28)中后，通过带液位计传感器连接管(29)上的液位计测量带标尺的测量桶(28)中液位高度，得到附近环境的蒸发量，还包括摄像头(17)，所述摄像头(17)安装在带液位计传感器连接管(29)的一侧，所述摄像头(17)拍摄带液位计传感器连接管(29)上的数值作为验证，所述蒸发皿(9)和带标尺的测量桶(28)的直径之比为5：1，
2.根据权利要求1所述的城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：还包括固定杆和安装杆，所述固定杆的一端固定在屋体的上端面上，所述安装杆呈十字型设置且固定在固定杆的另一端部，所述外部监测装置(1)包括雨量计(10)、风速变送器(11)、空盒气压表(12)、防水箱(13)、温湿度变送器(14)以及风向变送器(15)，所述雨量计(10)、风速变送器(11)、空盒气压表(12)、温湿度变送器(14)以及风向变送器(15)分别安装在安装杆上，所述防水箱(13)固定在固定杆上；还包括外部显示屏(6)，所述外部显示屏(6)固定安装在屋体的外壁(2)上，所述雨量计(10)、风速变送器(11)、空盒气压表(12)、温湿度变送器(14)以及风向变送器(15)分别连接外部显示屏(6)。
3.根据权利要求1所述的城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：还包括溢流管(7)和限位传感器(42)，所述溢流管(7)连接在蒸发皿(9)的侧壁上，所述限位传感器(42)安装在蒸发皿(9)内壁上，当蒸发皿(9)中城市河道水水位线到达限位传感器(42)的感应位置时，所述配水泵(22)不再抽水至蒸发皿(9)。
4.根据权利要求1所述的城市河道水资源与环境监测单元屋，其特征在于：还包括内部显示屏(18)，所述内部显示屏(18)固...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈博文，黄晓滨，奚弘远，刘鑫鑫，顾斌，何飞飞，杨银银，邱波音，丁逸伦，陆镕，
申请(专利权)人：南通市计量检定测试所，
类型：发明
国别省市：
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