一种黑臭水体水质监测系统及基于其的水治理方法与流程

本发明涉及流域黑臭水体处理，具体为一种黑臭水体水质监测系统及基于其的水治理方法。

背景技术：

1、现有的黑臭水体治理，需要工作人员长时间调查、丈量水体面积、抽样检测及计算分析，制定治理计划，方可进行治理措施实施，后续还需要继续追踪黑臭水体的治理情况，对于复杂流域，由于水流分布杂乱、水质不一，对水质的检测周期长，无法针对不同水质进行精细化治理，致使治理效果无法精确把控，因此，针对上述问题提出一种黑臭水体水质监测系统及基于其的水治理方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种黑臭水体水质监测系统及基于其的水治理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种黑臭水体水质监测系统，包括：

4、数据采集端；数据采集端包括水域图像数据采集模块和水质数据采集模块；

5、水域图像数据采集模块基于具备定位功能的无人机对待测区域内的水域进行图像数据采集，图像数据采集包括巡检图像采集和低空高清图像采集，将巡检图像采集数据和高清图像采集数据进行汇总，生成图像数据包；

6、水质数据采集模块包括现场布设在水域待测点上的水质采集、检测设备，采集的水质数据包括透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数，水质数据采集模块对水体水质以时间为轴线进行间隔采集，并将采集数据生成水质监测数据；

7、水质分析平台；水质分析平台包括水域三维模型构建模块、待测水域分析模块、水质监测点规划模块、待测点水质分析、监管模块以及水质净化设计模块；

8、水域三维模型构建模块接收图像数据包后，根据无人机的定位信息及采集的巡检图像采集数据建立水域三维模型；

9、待测水域分析模块接收图像数据包后，调取图像数据包中的高清图像采集数据，建立水色模型，将高清图像采集数据进行颜色区域划分，基于水色模型对划分颜色区域的片区水域进行水色标记，并将水色标记及对应水色标记的片区水域同步到水域三维模型中，生成预分区水域三维模型；

10、水质监测点规划模块接收预分区水域三维模型后，根据预分区水域三维模型中的水色标记及水色标记对应的污染等级确定需要治理的片区水域，将需要治理的片区水域从预分区水域三维模型中提取后，计算每个需要治理的片区水域的面积，根据面积计算水质监测点个数及布设位置，生成水质监测点布设计划；

11、待测点水质分析、监管模块接收水质监测数据后，对待测点的水质数据进行分析汇总，以时间为轴线生成针对透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的变化曲线，根据透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的正常值计算各变化曲线上数据的差值，生成针对透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的超标变化曲线；

12、水质净化设计模块接收针对透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的超标变化曲线，计算超标变化曲线的超标均值，根据预分区水域三维模型中对应片区水域定位情况通过大数据搜索获取环境数据，与数据库建立通讯连接，调取数据库中针对超标均值和适合环境数据的治理手段，进行水质净化设计；

13、数据库包括治理手段汇总、治理能力分析、适用环境分析和数据统计；

14、治理手段汇总通过大数据收集治理透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的吸附物质、水生植物和浮床样式，生成治理数据包；

15、治理能力分析接收治理数据包后，对吸附物质的吸附效率进行实验，对水生植物的治理效率进行实验，生成针对吸附物质和水生植物的效率统计数据；

16、适用环境分析接收治理数据包后，对浮床的适用场景进行确定，对水生植物的生活习性进行大数据采集，确定水生植物生存的温度区间、海拔区间；

17、数据统计接收针对吸附物质和水生植物的效率统计数据以及浮床的适用场景、水生植物生存的温度区间、海拔区间，建立治理透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的吸附物质、水生植物和浮床样式数据集。

18、作为一种优选方案，水色模型在建立时，对多个不同水质的黑臭水体进行样品采集和图像采集，对采集到的图像进行颜色提取分析，对该黑臭水体样品进行水色标记，后对黑臭水体样品进行水质分析，确定黑臭水体样品中的透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数，将同一水色标记的黑臭水体样品进行数据汇总，计算同一水色标记下透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的均值，并将其确定为该水色标记黑臭水体样品透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的标准数据，同时，根据透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数超出正常水数据的差值进行污染等级划分，并将等级标记同步到水色标记上。

19、作为一种优选方案，水质数据采集模块接收水质监测点布设计划后，根据水质监测点布设计划布设水质监测设备进行水质监测，根据需要治理的片区水域进行检测信息汇总，生成针对片区水域的水质监测数据。

20、作为一种优选方案，水质净化设计时，确定需要治理的片区水域的面积，根据水深计算水体体积，将实测的透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数带入水体体积中计算透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的含量，调取吸附物质、水生植物和浮床样式数据集，根据需要治理的片区水域的面积和水深情况筛选浮床样式，确定治理周期，根据治理周期、需要治理的片区水域的环境数据和海拔数据选择吸附物质、水生植物并计算吸附物质、水生植物的用量，根据浮床样式的装载能力计算浮床数量，根据浮床数量设计浮床在需要治理的片区水域的分布情况，生成黑臭水体治理规划。

21、水治理方法，包括以下步骤：

22、步骤s1、接收水质监测点布设计划后根据水质监测点布设计划对待测黑臭水体水域进行水质采集、检测设备布设；

23、步骤s2、接收黑臭水体治理规划，根据黑臭水体治理规划进行吸附物质、水生植物和浮床的运输；

24、步骤s3、将吸附物质、水生植物布设到浮床上，将浮床位移至指定位置进行固定；

25、步骤s4、利用待测点水质分析、检测模块实时分析水质采集、检测设备上传的检测数据，根据透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的变化曲线对治理周期进行估算，如出现变化曲线的下降率不足，则新增对应污染物吸附物质、水生植物的用量，直至透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的变化曲线进入估算的治理周期曲线内。

26、作为一种优选方案，估算的治理周期曲线由透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的实测数值除以治理周期所得。

27、由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的一种黑臭水体水质监测系统及基于其的水治理方法，有益效果是：通过设置数据采集端和水质分析平台，其中，数据采集端包括水域图像数据采集模块和水质数据采集模块，水域图像数据采集模块对待测水域进行图像采集后，由水质分析平台生成水域三维模型，高清图像采集数据对区域内水色进行采集，建立水色模型，能够实现对水域内水质的区分，为针对不同水质制定治理方案提供精确的数据支持，对需要处理的黑臭水体进行水质监测点规划后布设水质采集、检测设备，利用水质采集、检测设备对需要治理的片区水域进行水质监测，水质分析平台根据水质监测数据中透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数，根据数据库进行水质净化设计，降低黑臭水体治理的难度，同时，精确吸附物质、水生植物和浮床的用量。

技术特征：

1.一种黑臭水体水质监测系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种黑臭水体水质监测系统，其特征在于：所述水色模型在建立时，对多个不同水质的黑臭水体进行样品采集和图像采集，对采集到的图像进行颜色提取分析，对该黑臭水体样品进行水色标记，后对黑臭水体样品进行水质分析，确定黑臭水体样品中的透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数，将同一水色标记的黑臭水体样品进行数据汇总，计算同一水色标记下透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的均值，并将其确定为该水色标记黑臭水体样品透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的标准数据，同时，根据透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数超出正常水数据的差值进行污染等级划分，并将等级标记同步到水色标记上。

3.根据权利要求1所述的一种黑臭水体水质监测系统，其特征在于：所述水质数据采集模块接收水质监测点布设计划后，根据水质监测点布设计划布设水质监测设备进行水质监测，根据需要治理的片区水域进行检测信息汇总，生成针对片区水域的水质监测数据。

4.根据权利要求1所述的一种黑臭水体水质监测系统，其特征在于：所述水质净化设计时，确定需要治理的片区水域的面积，根据水深计算水体体积，将实测的透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数带入水体体积中计算透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的含量，调取吸附物质、水生植物和浮床样式数据集，根据需要治理的片区水域的面积和水深情况筛选浮床样式，确定治理周期，根据治理周期、需要治理的片区水域的环境数据和海拔数据选择吸附物质、水生植物并计算吸附物质、水生植物的用量，根据浮床样式的装载能力计算浮床数量，根据浮床数量设计浮床在需要治理的片区水域的分布情况，生成黑臭水体治理规划。

5.一种基于权利要求1-4中任一项所述黑臭水体水质监测系统的水治理方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的水治理方法，其特征在于：所述估算的治理周期曲线由透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数的实测数值除以治理周期所得。

技术总结
本发明涉及流域黑臭水体处理技术领域，尤其为一种黑臭水体水质监测系统及基于其的水治理方法。本发明的数据采集端包括水域图像数据采集模块和水质数据采集模块，水域图像数据采集模块对待测水域进行图像采集后，由水质分析平台生成水域三维模型，高清图像采集数据对区域内水色进行采集，建立水色模型，能够实现对水域内水质的区分，对需要处理的黑臭水体进行水质监测点规划后布设水质采集、检测设备，利用水质采集、检测设备对需要治理的片区水域进行水质监测，水质分析平台根据水质监测数据中透明度、溶解氧、氨氮、总磷和高锰酸盐指数，根据数据库进行水质净化设计，精确吸附物质、水生植物和浮床的用量，提高黑臭水体治理效率。

技术研发人员：钟启俊,姜霖,吴伟俊,卓静
受保护的技术使用者：福建省环境保护设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23