一种智能监测控制云平台的制作方法

1.本发明涉及水质监测领域，尤其涉及一种智能监测控制云平台。


背景技术：

2.水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水及各种各样的工业排水等。
3.现有技术中，对水质进行监测的过程中，一般是在通过人工定期获取待检测的水的样本，然后进行检测样本的水质情况。这种方式不利于及时发现水质污染。
4.目前暗渠化的河道、暗涵覆盖的支汊流存在雨污混流、面源污染、污水偷排、清洁基流受污染等水污染问题，其治理难点在于：一是日常监管难度大，暗涵/暗渠的水质出现问题时难以及时发现，导致污水进入河道。二是应急处理要求高，在暗涵/暗渠水质出现问题时难以做到及时抽排导流，导致污水进入河道。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于公开一种智能监测控制云平台，解决现有的对水质的进行监测的方式中出现的不能及时发现水质污染，暗渠暗涵水质实时监测指标情况无法及时分析展现、水质异常无法及时告警通知、突发水质污染事件无法及时自动处置的问题。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种智能监测控制云平台，包括数据采集模块、异常告警模块、自动处置模块和安全防护模块；
8.数据采集模块用于获取监测水域的水质数据，并将水质数据推送至异常告警模块和自动处置模块；
9.异常告警模块用于根据所述水质数据判断监测水域是否发生水质异常事件，以及用于在监测水域发生水质异常事件时，根据预设的告警方式向工作人员发出告警提示；
10.自动处置模块用于根据水质数据对发生水质异常事件的监测水域进行截污处理；
11.自动处置模块还用于根据水质数据对合格水质的正常排放进行控制；
12.安全防护模块用于对数据采集模块、异常告警模块和自动处置模块的进行数据安全防护。
13.优选地，所述数据采集模块包括设置在监测水域的无线监测节点和数据转发基站；
14.所述无线监测节点用于获取自身所在位置的水质数据，并将水质数据传送至所述数据转发基站；
15.所述数据转发基站用于将水质数据传送至所述数据处理模块。
16.优选地，所述异常告警模块包括数据存储单元、数据处理单元、查询单元和预警单元；
17.数据存储单元用于接收从数据采集模块传送过来的水质数据；
18.所述数据处理单元用于根据所述水质数据判断监测水域是否发生水质异常事件；
19.所述查询单元用于对数据存储单元中存储的水质数据进行查询；
20.所述预警单元用于在监测水域发生水质异常事件时，向工作人员使用的智能设备推送预警消息。
21.优选地，所述智能设备包括手机、平板和电脑。
22.优选地，智能监测控制云平台还包括监测水域管理模块、统计分析模块和水质发布模块；
23.所述监测水域管理模块用于对监测水域的清单和监测水域的水质数据进行管理；
24.所述统计分析模块用于对数据存储单元中存储的水质数据进行统计分析；
25.所述水质发布模块用于根据水质数据获取监测水域的水质数据，并将所述水质数据推送至河况公示牌。
26.优选地，所述自动处置模块包括控制单元、闸门单元和监控单元；
27.控制单元包括自动控制子单元和手工控制子单元
28.自动控制子单元用于在监测水域发生水质异常事件时，根据水质数据确定发生水质异常事件的监测水域的位置，以及用于向设置在所述监测水域的闸门单元发送截污指令；
29.手工控制子单元用于工作人员手动向发生水质异常事件的监测水域的闸门单元发送截污指令；
30.闸门单元用于在接收到截污指令后，控制雨水闸门关闭，控制污水闸门开启；
31.自动控制子单元还用于在水质数据良好时，向闸门控制单元发送排水指令；
32.手工控制子单元还用于在水质数据良好时，向闸门控制单元发送排水指令；
33.闸门单元用于在接收到排水指令后，控制污水闸门关闭，控制雨水闸门开启；
34.监控单元用于获取监测水域以及闸门单元的实时视频画面。
35.优选地，所述监控单元包括球形视频监控装置或枪机型视频监控装置；
36.球形视频监控装置或枪机型视频监控装置用于获取发生水质异常事件的水域的实时视频画面。
37.优选地，安全防护模块还用于对监测水域管理模块、统计分析模块和水质发布模块进行数据安全防护。
38.本发明通过远程采集监测水域的水质数据，实现了对监测水域的水质的实时监测，有利于及时发现水质异常事件，方便工作人员及时对水质异常事件进行处理。智能监测控制云平台，通过信息化管控手段，可有效监测、控制及处置回潮的雨污混接污水溢流、大排档等重点面源污染源间歇式排污等问题。
附图说明
39.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
40.图1，为本发明一种智能监测控制云平台的一种示例性实施例图。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.如图1所示的一种实施例，一种智能监测控制云平台，包括数据采集模块、异常告警模块、自动处置模块和安全防护模块；
43.数据采集模块用于获取监测水域的水质数据，并将水质数据推送至异常告警模块和自动处置模块；
44.异常告警模块用于根据所述水质数据判断监测水域是否发生水质异常事件，以及用于在监测水域发生水质异常事件时，根据预设的告警方式向工作人员发出告警提示；
45.自动处置模块用于根据水质数据对发生水质异常事件的监测水域进行截污处理；
46.自动处置模块还用于根据水质数据对合格水质的正常排放进行控制；
47.控制逻辑：
48.水质不达标：打开污水闸截污，同步关闭雨水闸；
49.水质达标：关闭污水闸，同步开启雨水闸排水至河道；
50.安全防护模块用于对数据采集模块、异常告警模块和自动处置模块的进行数据安全防护。
51.本发明通过远程采集监测水域的水质数据，实现了对监测水域的水质的实时监测，有利于及时发现水质异常事件，方便工作人员及时对水质异常事件进行处理。智能监测控制云平台，通过信息化管控手段，可有效监测、控制及处置回潮的雨污混接污水溢流、大排档等重点面源污染源间歇式排污等问题。
52.优选地，所述数据采集模块包括设置在监测水域的无线监测节点和数据转发基站；
53.所述无线监测节点用于获取自身所在位置的水质数据，并将水质数据传送至所述数据转发基站；
54.所述数据转发基站用于将水质数据传送至所述数据处理模块。
55.具体的，采用无线监测节点能够避免铺设过多的通信线路，从而降低后期运维的压力。
56.优选地，将水质数据传送至所述数据处理模块，包括：
57.数据转发基站判断水质数据是否为无效数据，若否，则将水质数据传送至所述数据处理模块。
58.具体的，通过设置无效数据的筛选步骤，能够避免提高进入后续数据处理的数据的准确性。
59.优选地，所述断水质数据是否为无效数据，包括：
60.将无线监测节点wnd获取的水质数据记为waterdt(wnd,s)，s表示水质数据的获取时间；
61.计算waterdt(wnd,s)的差距系数：
62.dkyidx[waterdt(wnd,s)]＝|waterdt(wnd,s)-dstval|
[0063][0064][0065][0066]
其中，dkyidx[waterdt(wnd,s)]表示waterdt(wnd,s)的差距系数，dstval表示差距参考值，uwnd表示与wnd之间的距离小于r的其它无线监测节点的集合，waterdt(h,s)表示无线监测节点h获取的水质数据，φ1和φ2分别表示第一权重系数和第二权重系数，
[0067]
sq表示中间系数，nfuwnd表示uwnd中包含的元素的总数，
[0068][0069]
若dkyidx[waterdt(wnd,s)]大于预设的差距判断阈值，则表示水质数据为无效数据。
[0070]
现有技术中，一般是通过判断水质数据与预设的阈值来进行对比，从而判断水质数据是否为无效数据，但是，阈值的选取是一个难点，不同地方的水质条件完全不同，这样的设置方式很容易把正常数据也识别为无效数据。而在本发明中，通过将无线监测节点wnd获取的水质数据和uwnd中的无线监测节点获取的水质数据的加权值来进行比较，获取差距系数，然后将差距系数与差距判断阈值来进行比较。差距判断阈值是根据期望的判断准确率来进行设置的，与水质条件没有关系，因此，这种设置方式能够适应不同的水质条件。在对水质数据进行加权时，主要是从水质数据的数值以及无线监测节点的距离这两方面进行考虑。数值相差越大，距离越远，则权重越小，从而为uwnd中不同位置的无线监测节点设置了不同的权重，使得加权值能够准确反映wnd附近的水质情况。若差距系数过大，显然wnd获取的水质数据为无效数据。
[0071]
优选地，所述数据处理模块还用于将所无线监测节点分成采集节点和传输节点；
[0072]
采集节点用于获取自身所在位置的水质数据，并将水质数据传送至传输节点；
[0073]
传输节点用于将水质数据传输至数据转发基站。
[0074]
具体的，可以采用leach协议等算法将无线监测节点分成采集节点和传输节点。
[0075]
优选地，所述传输节点通过如下方式将水质数据传输至数据转发基站：
[0076]
若数据转发基站与传输节点之间的距离小于等于传输节点的通信半径，则传输节
点直接将水质数据传输至数据转发基站；
[0077]
若数据转发基站与传输节点之间的距离大于传输节点的通信半径，则传输节点将水质数据传输至处于其通信半径内的另一个传输节点。
[0078]
优选地，传输节点将水质数据传输至处于其通信半径内的另一个传输节点，包括：
[0079]
对于传输节点snode，将处于snode通信半径内的所有的传输节点存入集合snodeu；
[0080]
传输节点snode采用固定的时间间隔计算自身与集合snodeu中的传输节点的通信效率指数；
[0081]
当需要传输水质数据时，传输节点snode从snodeu中选择通信效率指数最大的传输节点manode作为水质数据的传输目标，将水质数据传输至manode。
[0082]
优选地，通信效率指数通过如下方式计算：
[0083][0084]
其中，cumzt(snode,u)表示snode与集合snodeu中的传输节点u之间的通信效率指数，α、β、δ表示预设的比例系数，crt(snode,u)表示在预设的时间周期内，snode和u之间进行通信时，发生的通信冲突的次数，crtbd表示预设的通信冲突次数标准值，dtu表示u和snode之间的通信延时，dtbd表示预设的通信延时标准值，dtbra表示u和数据转发基站之间的平均通信跳数。
[0085]
具体的，通信效率指数从冲突次数、通信延时、传输节点和数据转发基站之间的距离这几方面进行考虑。冲突次数越多，通信延时越大、距离越远，则通信效率指数越小，表示越不适合进行通信。这样的设置方式，有利于提高数据的传输效率，从而保障本发明能够及时发现水质异常事件。
[0086]
优选地，所述异常告警模块包括数据存储单元、数据处理单元、查询单元和预警单元；
[0087]
数据存储单元用于接收从数据采集模块传送过来的水质数据；
[0088]
所述数据处理单元用于根据所述水质数据判断监测水域是否发生水质异常事件；
[0089]
所述查询单元用于对数据存储单元中存储的水质数据进行查询；
[0090]
所述预警单元用于在监测水域发生水质异常事件时，向工作人员使用的智能设备推送预警消息。
[0091]
优选地，所述智能设备包括手机、平板和电脑。
[0092]
优选地，智能监测控制云平台还包括监测水域管理模块、统计分析模块和水质发布模块；
[0093]
所述监测水域管理模块用于对监测水域的清单和监测水域的水质数据进行管理；
[0094]
所述统计分析模块用于对数据存储单元中存储的水质数据进行统计分析；
[0095]
所述水质发布模块用于根据水质数据获取监测水域的水质数据，并将所述水质数据推送至河况公示牌。
[0096]
优选地，水质数据包括氨氮含量、总磷含量、温度、浊度、ph值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量等。
[0097]
优选地，所述自动处置模块包括控制单元、闸门单元和监控单元；
[0098]
控制单元包括自动控制子单元和手工控制子单元
[0099]
自动控制子单元用于在监测水域发生水质异常事件时，根据水质数据确定发生水质异常事件的监测水域的位置，以及用于向设置在所述监测水域的闸门单元发送截污指令；
[0100]
手工控制子单元用于工作人员手动向发生水质异常事件的监测水域的闸门单元发送截污指令；
[0101]
闸门单元用于在接收到截污指令后，控制雨水闸门关闭，控制污水闸门开启；
[0102]
自动控制子单元还用于在水质数据良好时，向闸门控制单元发送排水指令；
[0103]
手工控制子单元还用于在水质数据良好时，向闸门控制单元发送排水指令；
[0104]
闸门单元用于在接收到排水指令后，控制污水闸门关闭，控制雨水闸门开启；
[0105]
监控单元用于获取监测水域以及闸门单元的实时视频画面。
[0106]
具体的，水质数据良好是指把污水截流到污水管网后，自动处置模块根据水质数据判断是否截污完成。若连续n次采集的水质数据均为正常，即水质数据处于预设的正常值范围之内，则代表水质数据良好。
[0107]
在监测水域的出口处设置有雨水闸门和污水闸门，污水闸门设置在污水管管口处。雨水闸门设置在雨水管管口处，雨水闸门打开，污水闸门关闭，水体正常排入下游河道，而当监测到水质异常时，关闭雨水闸门，打开污水闸门，让污水流入到市政污水管网。
[0108]
闸门单元的实时视频画面主要包括雨水闸门的画面以及污水闸门的画面，主要是方便工作人员远程观察闸门是否与截污指令或排水指令所期望的状态一致，例如发出截污指令后，观察雨水闸门是否关闭，以及污水闸门是否打开。
[0109]
优选地，所述监控单元包括球形视频监控装置或枪机型视频监控装置；
[0110]
球形视频监控装置或枪机型视频监控装置用于获取发生水质异常事件的水域的实时视频画面。
[0111]
优选地，监控单元还用于将实时视频画面发送至监测水域管理模块。
[0112]
优选地，监测水域管理模块还用于对所述实时视频画面进行展示。
[0113]
优选地，安全防护模块还用于对监测水域管理模块、统计分析模块和水质发布模块进行数据安全防护。
[0114]
优选地，进行数据安全防护包括：
[0115]
采用进行统一身份验证、最小化访问权限、数据防泄漏控制、访问行为审计控制等安全防护措施对数据采集模块、异常告警模块和自动处置模块、监测水域管理模块、统计分析模块和水质发布模块安全防护。
[0116]
统一身份验证：可基于终端指纹、账号密码、地理位置进行多维度安全准入认证；最小化访问权限：访问权限控制可细化至iot设备类别、端口、位置、ip颗粒度；
[0117]
数据防泄漏控制：动态隐藏网络，保护物联网云端资产免受安全攻击；防止本地缓存、防止文件外泄、屏幕水印技术；
[0118]
访问行为审计控制：ssh、telnet、rdp等协议实时审计及指令级访问控制。
[0119]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的
范围由权利要求及其等同物限定。
[0120]
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模
[0121]
块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。
[0122]
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。
[0123]
实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于ram、rom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。