用于高原天然水资源的水质采样检测方法及系统与流程

本发明涉及数据分析，具体涉及用于高原天然水资源的水质采样检测方法及系统。

背景技术：

1、高原区域天然水资源包含冰川融水、高海拔湖泊、冻土流域河流等，对此类水体开展长期水质监测，是区域气候变化机理研究、高寒生态系统保护、流域下游水资源统筹调度的关键基础工作。高原地理与气候条件极端特殊，昼夜温差悬殊，水体常年裹挟冰晶与悬浮泥沙，加之环境大气压强偏低，常规原位水质采样设备在该环境下极易发生管路堵塞。堵塞诱因包含管壁冰晶持续附着堆积和低流速下河床泥沙沉积。

2、传统水质采样系统对高原极端环境的适配性存在明显短板：一方面，高原大幅温差会干扰采样泵基准工作状态，温度变化改变泵体线圈等效电阻后，同等供电条件下输出功率、空载电流会发生漂移，依靠固定基准参数无法精准表征管路真实负载波动；另一方面，现有管路堵塞检测手段仅能粗略判定管路是否堵塞，无法区分冰晶堵塞和泥沙堵塞，且不具备堵塞恶化速率预判功能，运维人员无法把握解堵时机，难以采取匹配堵塞类型的疏通措施。

3、也就是说，现有技术的用于高原天然水资源的水质采样检测效果较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供用于高原天然水资源的水质采样检测方法及系统，用于解决现有技术中用于高原天然水资源的水质采样检测效果较差的技术问题。

2、第一方面，本发明一个实施例提供一种用于高原天然水资源的水质采样检测方法，所述方法包括：

3、获取采样泵的基准运行参数及工作参数；其中，基准运行参数用于表征采样泵在初始环境下的固有负载基准；工作参数用于表征采样泵在采水过程中的实时负载状态；

4、基于基准运行参数和工作参数的差异，以及工作参数的波动特征，从至少两种预设的堵塞状况中确定出目标堵塞状况；其中，工作参数的波动特征用于表征由不同类型的堵塞物对采样泵产生的动态负载扰动的差异；预设的堵塞状况至少包括冰晶堵塞和泥沙堵塞；

5、根据目标堵塞状况，确定目标解堵策略，并基于目标解堵策略执行对应的解堵动作；其中，目标解堵策略用于针对目标堵塞状况的物理特性进行解堵；解堵动作用于消除目标堵塞状况。

6、在一个实施例中，基于基准运行参数和工作参数的差异，以及工作参数的波动特征，从至少两种预设的堵塞状况中确定出目标堵塞状况的步骤，包括：

7、基于基准运行参数和工作参数的差异，判断采样泵是否发生堵塞；其中，差异用于表征采样泵在采水过程中，由堵塞物引起的额外负载增量；

8、在发生堵塞的情况下，基于工作参数的波动特征，从至少两种预设的堵塞状况中确定出目标堵塞状况。

9、在一个实施例中，基于基准运行参数和工作参数的差异，判断采样泵是否发生堵塞的步骤，包括：

10、计算工作参数与基准运行参数的差值，得到负载增量；其中，负载增量用于表征采样泵因抽吸含堵塞物的水体而产生的额外机械负载；

11、在负载增量大于或者等于预设的堵塞判断阈值的情况下，判定采样泵发生堵塞；

12、在负载增量小于预设的堵塞判断阈值的情况下，判定采样泵未发生堵塞。

13、在一个实施例中，基于工作参数的波动特征，从至少两种预设的堵塞状况中确定出目标堵塞状况的步骤，包括：

14、计算工作参数在预设滑动窗口内的波动特征值；其中，波动特征值用于表征在采水过程中，由堵塞物对采样泵产生的动态负载扰动的剧烈程度；

15、对波动特征值与预设的正常波动基准值进行分析，得到目标堵塞状况；其中，预设的正常波动基准值用于表征采样泵在无堵塞的正常采水工况下的固有负载波动水平。

16、在一个实施例中，对波动特征值与预设的正常波动基准值进行分析，得到目标堵塞状况的步骤，包括：

17、计算波动特征值与预设的正常波动基准值的比值，得到波动特征比值；其中，波动特征比值用于表征在采水过程中的动态负载扰动剧烈程度相对于正常工况下固有负载波动水平的偏离程度；

18、计算波动特征比值在连续多个时间窗口内的变化速率，并将变化速率与历史正常波动速率进行比较，得到波动趋势比值；其中，波动趋势比值用于表征动态负载扰动的恶化速率相对于正常工况下固有负载波动速率的相对变化水平；

19、在波动特征比值大于第一预设阈值的情况下，确定目标堵塞状况为冰晶堵塞；

20、在波动特征比值小于或者等于第一预设阈值的情况下，确定目标堵塞状况为泥沙堵塞。

21、在一个实施例中，方法还包括：

22、在目标堵塞状况为冰晶堵塞的情况下，从机械冲击策略和热力辅助策略中确定出冰晶堵塞对应的目标解堵策略；

23、在目标堵塞状况为泥沙堵塞的情况下，将反向冲刷策略确定为泥沙堵塞对应的目标解堵策略。

24、在一个实施例中，在目标堵塞状况为冰晶堵塞的情况下，从机械冲击策略和热力辅助策略中确定出冰晶堵塞对应的目标解堵策略的步骤，包括：

25、在波动趋势比值大于或者等于第二预设阈值的情况下，确定采用机械冲击策略；

26、在波动趋势比值小于第二预设阈值的情况下，确定采用热力辅助策略。

27、在一个实施例中，方法还包括：

28、在目标解堵策略为反向冲刷策略的情况下，控制采样泵以预设的反向转速和反向时长进行反转，以产生反向水流对管路进行冲刷；

29、在目标解堵策略为机械冲击策略的情况下，控制采样泵以预设的高扭矩进行反转脉冲动作；

30、在目标解堵策略为热力辅助策略的情况下，控制采样泵按照预设速度运行，并启动加热装置进行加热。

31、第二方面，本发明另一个实施例提供了一种用于高原天然水资源的水质采样检测系统，所述系统包括：

32、获取模块，用于获取采样泵的基准运行参数及工作参数；其中，基准运行参数用于表征采样泵在初始环境下的固有负载基准；工作参数用于表征采样泵在采水过程中的实时负载状态；

33、确定模块，用于基于基准运行参数和工作参数的差异，以及工作参数的波动特征，从至少两种预设的堵塞状况中确定出目标堵塞状况；其中，工作参数的波动特征用于表征由不同类型的堵塞物对采样泵产生的动态负载扰动的差异；预设的堵塞状况至少包括冰晶堵塞和泥沙堵塞；

34、解堵模块，用于根据目标堵塞状况，确定目标解堵策略，并基于目标解堵策略执行对应的解堵动作；其中，目标解堵策略用于针对目标堵塞状况的物理特性进行解堵；解堵动作用于消除目标堵塞状况。

35、在一个实施例中，确定模块，包括：

36、判断模块，用于基于基准运行参数和工作参数的差异，判断采样泵是否发生堵塞；

37、目标堵塞状况确定模块，用于在发生堵塞的情况下，基于工作参数的波动特征，从至少两种预设的堵塞状况中确定出目标堵塞状况。

38、第三方面，本发明又一个实施例还提供一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述第一方面所述方法的步骤。

39、第四方面，本发明再一个实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述方法的步骤。

40、本发明具有如下有益效果：

41、本发明实施例先采集适配现场初始环境的采样泵基准运行参数，以此对照采水阶段的实时工作参数，能够消除环境温度变化带来的泵运行基准漂移干扰，量化堵塞造成的负载增量，避免因基准失准引发堵塞误判、漏判。同时结合工作参数对应的波动特征，区分冰晶堵塞、泥沙堵塞两类堵塞物产生的差异化动态负载扰动，识别出当前真实的目标堵塞状况，解决仅依靠负载差值无法分辨堵塞类型的缺陷。之后依据判定得到的目标堵塞状况匹配贴合其物理特性的解堵策略，并执行对应的解堵动作针对性消除堵塞。不同于统一化的粗放解堵方式，本发明针对不同堵塞机理采取适配手段，既提升解堵作业的实际效果，又能防止错配解堵操作损伤采样泵与管路，持续维持采水通路通畅，提升了用于高原天然水资源的水质采样检测效果。