一种基于水环境监测数据的安全预警方法及其系统与流程

1.本技术涉及数据处理领域，具体地，涉及一种基于水环境监测数据的安全预警方法及其系统。


背景技术：

2.目前，水资源污染问题日益严重，对受到污染的水体进行修复，经济投入大、技术难度高、时间周期长。水质环境的监测，能够及时、准确、全面地反映水质质量现状及发展趋势，并为水质管理、污染源控制、水质规划、水质评价提供科学依据，也能够得出该检测结果的安全提示。故而，水资源监测任务十分繁重，为了适应水资源管理与保护工作的需求，急需提高水资源数据监测技术的自动化、智能化以及现代化水平。
3.因此，因此如何通过对水环境监测数据进行分析，从而得到有效的安全预警，是本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种基于水环境监测数据的安全预警方法，具体包括以下步骤：获取指标信息；根据指标信息获取水质指标数据；根据水质指标数据，获取水质指标的水质指数数据；根据水质指标的水质指数数据，获取城市河流和湖库的水质指数数据；根据河流和湖库的水质指数数据进行融合，获取水质监控现状数据信息；根据水质监控现状数据信息，获取水质监控变化数据信息；根据水质监控现状数据信息和水质监控变化数据信息，获取安全预警结果。
5.如上的，其中指标信息包括，根据历史时间中水环境质量排名中的多个城市，以及多个城市对应的河流断面和湖库点位。
6.如上的，其中，根据水质指标，获取水质指标的水质指数数据具体包括以下子步骤：获取各项水质指标的浓度值；根据各项水质指标的浓度值，获取各项水质指标的水质指数。
7.如上的，其中，其中第i个水质指标的水质指数数据值cwqi(i)具体表示为所示：c(i)为第i个水质指标的浓度值；cs(i)为第i个水质指标在地表水ⅲ类的水浓度标准限值。
8.如上的，其中，水质指标中，溶解氧的水质指数数据值cwqi(do)具体表示为：c(do)为溶解氧的浓度值；cs(do)为溶解氧的地表水ⅲ类水浓度标准限值。
9.如上的，其中，城市河流或湖库的水质指数数据值cwqi
河流或湖库
具体表示为：其中，cwqi(i)为第i个水质指标的水质指数数据值，n为水质指
标个数。
10.如上的，其中，获取水质监控现状数据信息中，还包括，获取各城市的水质指数；其中各城市的水质指数数据值cwqi
城市
具体表示为：其中，cwqi
河流
为河流的水质指数数据值；cwqi
湖库
为湖库的水质指数数据值；m为城市的河流断面数；n为城市的湖库点位数。
11.如上的，其中，获取水质监控变化数据信息中，还包括，获取城市变化水质指数；城市变化水质指数数据值δcwqi
城市
具体表示为：其中，cwqi
城市
为水质监控变化数据信息中城市的水质指数数据值；cwqi
城市0
为历史时段中的城市的水质指数数据值。
12.如上的，其中，还包括，对水质监控现状信息和水质监控变化数据信息进行数据信息处理。
13.一种基于水环境监测数据的安全预警系统，具体包括：指标信息获取单元、水质指标数据获取单元、第一水质指数数据获取单元、第二水质指数数据获取单元、水质监控现状数据信息获取单元、水质监控变化数据信息获取单元以及安全预警结果获取单元；指标信息获取单元，用于获取指标信息；水质指标数据获取单元，用于根据指标信息获取水质指标数据；第一水质指数数据获取单元，用于根据水质指标数据，获取水质指标数据的水质指数数据；第二水质指数数据获取单元，用于根据水质指标的水质指数数据，获取城市河流或湖库的水质指数数据；水质监控现状数据信息获取单元，用于根据河流和湖库的水质指数数据，获取水质监控现状数据信息；水质监控变化数据信息获取单元，用于根据水质监控现状数据信息，获取水质监控变化数据信息；安全预警结果获取单元，用于根据水质监控变化数据信息，获取安全预警结果。
14.本技术具有以下有益效果：
15.本技术根据水质监控现状数据信息和水质监控变化数据信息，能够对各个城市的水环境进行监控，具体能够监控哪个城市的水体环境较为良好，或者在指定时间段后监控哪个城市的水环境的变化程度最大，从而得到较为可靠的安全预警结果；同时，能够对水质监控情况信息和水质监控变化情况信息进行有效的存储，从而防止存储故障中的数据发生丢失。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是根据本技术实施例提供的基于水环境监测数据的水环境安全预警方法流程图；
18.图2是根据本技术实施例提供的基于水环境监测数据的水环境安全预警系统的内部结构图。
具体实施方式
19.下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.本技术涉及一种基于水环境监测数据的安全预警方法及其系统。根据本技术，能够进行多角度多方面水环境的参数检测，从而进行更加准确的安全预警。
21.实施例一
22.如图1所示，是本技术提供的一种基于水环境监测数据的水环境安全预警方法，具体包括以下步骤：
23.步骤s110：获取指标信息。
24.具体地，其中指标信息包括根据历史时间中城市地表水环境质量排名中的多个城市，以及多个城市对应的考核断面所在水体，即河流断面和湖库点位。
25.步骤s120：根据指标信息获取水质指标数据。
26.具体地，根据选取的多个城市中的断面所在水体进行水质指标数据的获取，即获取断面所在水体的水质指标数据。
27.其中水质指标一般选取《地表水环境质量标准》中除水温、粪大肠菌群和总氮以外的21项指标作为水质指标数据。具体包括氨氮，总磷，氟化物，氰化物，挥发酚，石油类、ph值、溶解氧等21项指标数据。
28.其中，上述指标信息，水质指标数据实质就是水环境的监测数据。
29.步骤s130：根据水质指标数据，获取水质指标数据的水质指数数据。
30.其中水质指数数据包括各项水质指数的数据值。
31.其中步骤s130包括以下步骤：
32.步骤s1301：获取各项水质指标的浓度值。
33.其中，获取指标信息中河流断面和湖库点位中每一项水质指标的浓度值。
34.具体地，可用现有技术中的方法分别获取每一项水质指标的浓度值。例如平均值算法进行每一项水质指标的浓度值。
35.步骤s1302：根据各项水质指标的浓度值，获取各项水质指标的水质指数数据值。
36.具体地，依据每一项水质指标，将该项水质单项指标的浓度值除以该项水质指标的标准值，获取每一项水质指标的水质指数。
37.其中水质指标的标准值可参考《地表水环境质量标准》ⅲ类水浓度标准限值。
38.其中第i个水质指标的水质指数数据值cwqi(i)具体表示为所示：
[0039][0040]
其中，c(i)为第i个水质指标的浓度值；cs(i)为第i个水质指标在地表水ⅲ类的水浓度标准限值。
[0041]
值得注意得是，上述公式1中第i个水质指标不包括水质指标溶解氧和ph值的水质指数的计算方法，其中溶解氧的水质指数数据值具体表示为：
[0042][0043]
c(do)为溶解氧的浓度值；cs(do)为溶解氧的地表水ⅲ类水浓度标准限值。
[0044]
进一步地，ph值的水质指数的计算需要分为两种情况，即ph≤7和ph》7。
[0045]
其中ph≤7时，此时ph值的水质指数数据值cwqi(ph)具体表示为：
[0046][0047]
其中，ph
sd
为专业用水水质标准(gb3838-2002)中ph值的下限值。
[0048]
如果ph》7时，此时ph值的水质指数cwqi(ph)具体表示为：
[0049][0050]
其中，ph
su
为专业用水水质标准(gb3838-2002)中ph的上限值。
[0051]
步骤s140：根据水质指标的水质指数数据，获取城市河流和湖库的水质指数数据。
[0052]
具体地，城市河流或湖库的水质指数数据值cwqi
河流或湖库
具体表示为：
[0053][0054]
其中，cwqi(i)为第i个水质指标的水质指数数据值；n为水质指标个数。
[0055]
步骤s150：根据河流和湖库的水质指数数据，获取水质监控现状数据信息。
[0056]
具体地，根据河流和湖库的水质指数数据计算指标信息中的各城市的水质指标数据值，根据各城市的水质指标数据值获取水质监控现状数据信息。
[0057]
其中水质监控现状排名数据信息包括指定的各个城市，各个城市的所在水体，以及各个城市水环境的排名数据。
[0058]
其中各城市的水质指数数据值cwqi
城市
具体表示为：
[0059][0060]
其中，cwqi
河流
为河流的水质指数数据值；cwqi
湖库
为湖库的水质指数数据值；m为城市的河流断面数；n为城市的湖库点位数。
[0061]
其中，若指标信息的各城市仅有河流断面，无湖库点位，则取城市的河流水质指数数据值为该城市的城市水质指数数据值，即cwqi
城市
＝cwqi
河流
。
[0062]
优选地，按照城市水质指数数据值cwqi
城市
从小到大的顺序进行排名，其中排名越靠前说明该城市地表水环境质量状况越好，反之则说明越差。
[0063]
步骤s160：根据水质监控现状数据信息，获取水质监控变化数据信息。
[0064]
水质监控变化数据信息包括包括指定的各个城市，各个城市的所在水体，以及各个城市水环境的排名变化数据。
[0065]
具体地，水质监控变化数据信息是基于水质监控现状数据信息，以及历史数据中的水环境质量排名信息获取的。具体根据上述数据信息获取水质监控数据信息中的城市水质指数数据值的变化情况，根据水质指数数据的变化情况确定水质监控变化数据信息。
[0066]
其中城市变化水质指数数据值δcwqi
城市
具体表示为：
[0067][0068]
其中，cwqi
城市
为水质监控数据情况信息中城市的水质指数数据值；cwqi
城市0
为前一时段中各城市的水质指数数据值。其中前一时段各城市的水质指数可从现有技术中公开的地表水环境质量排名信息中获取。可以是获取指标信息的地表水环境质量排名信息。
[0069]
优选地，按照城市变化水质指数数据值δcwqi
城市
从小到大的顺序进行排名，其中排名越靠前说明城市地表水环境质量改善程度越高。
[0070]
步骤s170：根据水质监控变化数据信息，获取安全预警结果。
[0071]
其中，根据水质监控变化数据信息，能够直观的得到排名变化中，最差或较差的水环境。
[0072]
进一步地，若一个或多个最差或较差的水环境的城市变化水质指数数据值大于指定阈值，则将一个或多个最差或较差的水环境集合为安全预警结果，并发出安全预警提示，提示该水环境已经十分危险。
[0073]
其中指定阈值为工作人员根据实际情况设置，具体数值在此不进行限定。
[0074]
根据水质监控现状数据信息和水质监控变化数据信息，能够对各个城市的水环境进行监控，具体能够监控哪个城市的水体环境较为良好，或者在指定时间段后监控哪个城市的水环境的变化程度最大，从而得到较为可靠的安全预警结果。
[0075]
优选地，可在获取水质监控现状数据信息后的指定时间段后，例如三个月进行水质监控变化数据信息的获取。
[0076]
步骤s180：对水质监控现状数据信息和水质监控变化数据信息进行数据处理。
[0077]
具体地，将水质监控现状数据信息分为第一主版本和第二副版本，第一主版本为水质监控现状数据信息的原始数据，将水质监控变化数据信息分为第二主版本和第二副板本，第二主版本为水质监控变化情况信息的原始数据。其中第一或第二副板本为第一或第二主版本的副本，副板本具体可以是对主版本的数据进行复制。
[0078]
步骤s190：对处理后的水质监控现状数据信息和水质监控变化数据信息进行存储。
[0079]
具体地，利用存储节点进行处理后的水质监控现状数据信息和水质监控变化数据信息的存储。
[0080]
其中，对于第一、二主版本和第一、二副版本，将其集合在一个任务集中，具体为将第一主版本和第一副版本集合在一个任务集中，将第二主版本和第二副版本集合在一个任务集中。其中本实施例中任务集的数量为2个，每个任务集是具有n个周期任务的实时任务集，即执行完第一周期的任务后，立即开始执行下一周期的任务。更为具体的说，执行完第一主版本后，立即执行第一副版本。
[0081]
具体地，步骤s190还包括以下子步骤：
[0082]
步骤s1901：判断任务集是否可调度。
[0083]
具体判断两个任务集是否均可被调度，其中判断任一任务集αi是否能调度的条件r
in 1
具体表示为：
[0084][0085]
其中，ci表示执行任务集αi(i＝1,2)的执行时间，hp(i)表示系统在执行任务集αi之前正在执行的其他一个或多个任务，cj表示系统在执行任务集αi之前正在执行的其他任务集hp(i)的执行时间，tj表示系统在执行任务集αi之前正在执行的其他任务集hp(i)的周期，r
in
表示执行当前周期的任务集αi中的一个任务的时间，j表示任务集hp(i)中的任一任务。
[0086]
具体地，设执行任务集αi(i＝1,2)的截止时间为di，其中两个任务集的截止时间可不相同，具体按照工作人员根据实际情况进行设定。若r
in 1
≤di，则说明该任务集可被调度。若可被调度，则执行步骤s1902，否则等待指定时间后再次执行步骤s1901，直至任务集可被调度。
[0087]
进一步地，若任一任务集可被调度，而另一任务集不能被调度，则优先执行可被调度的任务集，将不能被调度的另一任务集等待指定时间后再次执行步骤s1901，直至该任务集可被调度。
[0088]
若两个任务集均可被调度，则可同时执行步骤s1902。
[0089]
步骤s1902：根据可被调度的任务集选择存储节点。
[0090]
其中，在执行任一任务集中，主版本和副版本同时响应主机要求调度到不同的处理机上进行存储，当主版本正确存储后，终止副版本，如果在执行主版本的过程中出现错误，副版本将持续运行至结束。
[0091]
进一步地，在执行主版本时，将副版本分为冗余部分和备份部分，冗余部分和主版本并行执行，而备份部分只有在冗余部分出现故障时才开始执行，这种方式有效地平衡了任务对实时性以及冗余时间的要求。
[0092]
其中步骤s1902具体包括以下子步骤：
[0093]
步骤s19021：将可被调度的任务集放入存储列表。
[0094]
具体地，存储列表中包括根据步骤s1901得出的可被调度的一个或多个任务集。
[0095]
其中，若两个任务集同时放入存储列表时，还包括，将放入存储列表中的多个任务集进行优先级的排序。
[0096]
具体地，根据任务集的截止期，任务集的价值，松弛时间进行优先级的排序。
[0097]
截止期由小到大排序，越小说明越早截止，越早截止的任务集优先级越高；价值按照降序排序，越大说明价值越大，任务集的价值越大说明任务集在整个系统中占用的比重越重；松弛时间由小到大排序，越小说明任务越紧急，任务越紧急优先级越高。其中任务集在截止期、价值、松弛时间排序后的位置分别为a，b，k。
[0098]
其中w表示任务集的优先等级，w值越小说明优先等级越高，其中w＝a b k。
[0099]
步骤s19022：从列表中选取任务集，将任务集中的任务调度到不同节点上执行。
[0100]
具体地，从节点集合br中选取不同节点执行，根据步骤s18021中设定的优先级，优先调取优先级高的任务集，即调取w值较低的任务集，并将该任务集中的任务调度到不同的节点上执行，具体将主版本和副版本在不同节点执行存储。
[0101]
其中可将不同节点同时进行主版本的存储，将不同节点进行副版本的存储。不同
节点可存储主版本或副版本的分段数据，分段数据进行集合构成主版本或副版本。
[0102]
其中，若某一节点在执行存储时发生错误，则该节点上的任务则自动停止执行，这在任务的执行中，不仅增加了响应时间也增加了处理时的难度，因此，在本实施例中，还包括，响应于将任务集中的主版本和副版本调度到不同节点上执行存储后，设置容错机制。
[0103]
其中容错机制为某节点在执行存储时发生错误后，由剩余节点接替执行的机制。具体可以是执行副版本的剩余节点接替执行，也可以是节点集合中除执行主版本和副版本的剩余节点。
[0104]
具体地，假设多个节点b
ry
在执行存储主版本时发生错误，则令多个节点b
rx
(x＝1,2..k)继续执行该主版本，此时的多个节点b
rx
在执行分配给他的副版本的同时也需要执行该主版本，无疑是给多个节点b
rx
增加了任务量，因此需要判断该节点是否能够执行增加的任务量，即判断多个节点b
rx
是否能继续执行的条件为：
[0105][0106]
其中，表示调取的任务集的主版本t
p
继续在多个节点b
rx
(x＝1,2..k)处理，t
p
.l(x)表示主版本t
p
在多个节点b
rx
(x＝1,2..k)上的执行时间，表示调取的任务集主版本t
p
的时限f
p
，表示任务集的副版本tq在多个节点b
rx
(x＝1,2..k)处理，tq.l(x)表示副版本tq在多个节点b
rx
(x＝1,2..k)上的执行时间，表示任务集主版本t
p
的时限fq，f表示预先为多个节点b
rx
设置的总时限。
[0107]
其中若满足公式9，则说明多个节点可进行任务量的增加，可执行主版本的继续执行，否则在节点集合br中选取指定数量的节点进行主版本的继续执行。
[0108]
通过上述步骤，能够对水质监控情况信息和水质监控变化情况信息进行有效的存储，从而防止存储故障中的数据发生丢失。
[0109]
实施例二
[0110]
如图2所示，本技术提供一种基于水环境监测数据的安全预警系统，具体包括：指标信息获取单元210、水质指标数据获取单元220、第一水质指数数据获取单元230、第二水质指数数据获取单元240、水质监控现状数据信息获取单元250、水质监控变化数据信息获取单元260、安全预警结果获取单元270、数据处理单元280以及存储单元290。
[0111]
指标信息获取单元210用于获取指标信息。
[0112]
水质指标数据获取单元220与指标信息获取210连接，用于根据指标信息获取水质指标数据。
[0113]
第一水质指数数据获取单元230与水质指标数据获取单元220连接，用于根据水质指标数据，获取水质指标数据的水质指数数据。
[0114]
第二水质指数数据获取单元240与第一水质指数数据获取单元230连接，用于根据水质指标的水质指数数据，获取城市河流或湖库的水质指数数据。
[0115]
水质监控现状数据信息获取单元250与第二水质指数数据获取单元240连接，用于根据河流和湖库的水质指数数据，获取水质监控现状数据信息。
[0116]
水质监控变化数据信息获取单元260与水质监控现状数据信息获取单元250连接，用于根据水质监控现状数据信息，获取水质监控变化数据信息。
[0117]
安全预警结果获取单元270与水质监控变化数据信息获取单元260连接，用于根据水质监控变化数据信息，获取安全预警结果。
[0118]
数据处理单元280分别与水质监控变化数据信息获取单元260和水质监控现状数据信息获取单元250连接，用于对水质监控现状数据信息和水质监控变化数据信息进行数据处理。
[0119]
存储单元290与数据处理单元280连接，用于对处理后的水质监控现状数据信息和水质监控变化数据信息进行存储。
[0120]
其中存储单元能够调用分布在系统中的多个节点，从而进行水质监控现状数据信息和水质监控变化数据信息的存储。
[0121]
本技术具有以下有益效果：
[0122]
本技术根据水质监控现状数据信息和水质监控变化数据信息，能够对各个城市的水环境进行监控，具体能够监控哪个城市的水体环境较为良好，或者在指定时间段后监控哪个城市的水环境的变化程度最大，从而得到较为可靠的安全预警结果；同时，能够对水质监控情况信息和水质监控变化情况信息进行有效的存储，从而防止存储故障中的数据发生丢失。
[0123]
虽然当前申请参考的示例被描述，其只是为了解释的目的而不是对本技术的限制，对实施方式的改变，增加和/或删除可以被做出而不脱离本技术的范围。
[0124]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。