【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水环境安全预警，更具体地说，本专利技术涉及一种流域水环境安全预警装置及方法。
技术介绍
1、通过使用小波分析方法，结合模式识别和预警模型，可以更加有效地分析水体质参数数据，发现水环境异常情况，并实现水环境安全的早期预警。这样的方法可以帮助维护和保护流域水环境的安全和健康。
2、小波变换与傅里叶变换相比，是一个时间和频率的局部变换，具有良好的空间域和频率域局部化特性，因而能有效的从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能，对函数或信号进行多尺度细化分析，对高频采用逐渐精细的时(空)域步长，可以聚焦到分析对象的任意细节，这样不仅能够获取频率，还可以定位到时间，相对于其它污染点来说，污染源处的污染物浓度变化波谱分析与受污染点的污染浓度变化波谱分析，两者的频率相似程度最高，从而达到污染物溯源的目的。
3、通常情况下，进行小波分析需要计算机和相应的数据采集设备来获取污染物浓度的测量数据，以及用于实施小波分析的专业软件，采用小波分析的方法进行水质监测时，需要首先进行污染物浓度的采集，使用悬挂在水中或浸入水中的传感器装置，这些传感器可以测量并记录污染物浓度的实时数据，并传输给数据采集设备。
4、水下自动水质监测设备通常包括各种传感器和数据采集系统，能够监测多种水质参数，如溶解氧、ph值、电导率、浊度、温度、盐度等，在较深的水域中，通过重物或者锚固设备将水下自动水质监测设备固定在水底，使用具有浮力的浮标或者定向锚固系统，可以确保设备在水下位置的稳定性。
5、流水域每日水位变化范围取决
6、水下自动水质监测设备主要分为监测部分、处理部分和通信部分，为了避免通信中断，现有技术采用加设水上天线的方式保证在水域中通信顺畅，由于水下自动水质监测设备在水下固定位置进行工作，当水位上升时，会将天线没入水中，从而影响其通信效果，当水位下降时，监测部分露出水面，从而影响监测工作。
技术实现思路
1、本专利技术提供的一种流域水环境安全预警装置及方法，所要解决的问题是：现有流域水环境安全预警装置的水下自动水质监测设备，当水位上升时，会将天线没入水中，从而影响其通信效果，当水位下降时，监测部分露出水面，从而影响监测工作。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种流域水环境安全预警装置及方法，包括监测预警箱，监测预警箱的底部安装有托架，托架的两侧均安装有浮筒，监测预警箱的底部设有锚链，锚链的底端安装有船锚件，监测预警箱上安装有底座，锚链通过底座将监测预警箱定位在水下；监测预警箱的内部一侧设有监测模块室，监测模块室的内部安装有传感器组件，传感器组件的底部安装有传感器监测头组，传感器监测头组包括水温监测探头、盐度监测探头、悬浮物含量监测探头、溶解氧监测探头和水浊度监测探头，监测模块室的内部还安装有通信模块盒，通信模块盒的顶部安装有天线，且天线的顶端位于水面上，通信模块盒的内部设有通信模块，且通信模块通过天线将传感器组件的监测数据上传至终端，终端为计算机；监测预警箱的内部还设有深度调节机构，深度调节机构包括水压传感器，水压传感器的连接端设有自动缠绕组件，当水压传感器超出设定范围时，自动缠绕组件缠绕或释放锚链；监测预警箱内部远离监测模块室的一侧设有防水室，防水室的内部安装有电池组件，且电池组件用于供电。
3、在一个优选的实施方式中，自动缠绕组件包括绞盘，绞盘安装在底座上，锚链的顶端固定在绞盘上，防水室的内部安装有驱动器一，且驱动器一的输出端与绞盘固定连接，驱动器一带动绞盘转动时，将锚链缠绕在绞盘上或将绞盘上的锚链释放。
4、在一个优选的实施方式中，底座的一侧安装有清扫盒，底座对应清扫盒的一侧固定设有安装轨，清扫盒靠近安装轨的一侧固定设有连接块，防水室的内部安装有驱动器二，驱动器二的输出端与清扫盒固定连接，驱动器二驱动清扫盒移动时，锚链的顶端横向移动。
5、在一个优选的实施方式中，清扫盒的两端均开设有穿链口，清扫盒的内部安装有固定架，固定架对应清扫盒的顶部和底部设置两组，固定架的两端均转动连接有导向轮，且导向轮位于清扫盒两端穿链口的斜上方和斜下方，导向轮用于支撑锚链横向穿过清扫盒的内部。
6、在一个优选的实施方式中，固定架的中部安装有清扫组件，且清扫组件对应清扫盒内部锚链的上方和下方设置两组，清扫组件包括滚筒，且滚筒的两端与固定架内壁转动连接，滚筒的表面固定设有软胶条，锚链在清扫盒内部穿过时，软胶条对锚链表面进行清洁。
7、在一个优选的实施方式中，清扫组件的一侧设有排杂组件，排杂组件包括刮除件，且刮除件安装于固定架的内部，刮除件包括集中板，集中板靠近清扫组件的一侧固定设有刮针，且刮针沿集中板方向设置若干组，相邻两组刮针之间设有凸出块，且凸出块固定设于集中板上，凸出块的厚度大于刮针的厚度，刮针接触软胶条时将软胶条表面的杂物刮下。
8、在一个优选的实施方式中，排杂组件还包括导出板，导出板位于刮除件的下方，固定架的一侧内壁固定设有限位板，导出板靠近限位板的一端活动设于限位板的上方，导出板远离限位板的一端与固定架的内壁转动连接，导出板为倾斜设置，刮针从软胶条表面刮下的杂物落在导出板上。
9、在一个优选的实施方式中，排杂组件还包括顶杆，顶杆的顶部套设有带孔板，且带孔板固定设于固定架的内壁，顶杆与带孔板之间固定连接弹性件，固定架对应限位板的一侧开设有排杂口，锚链从顶杆底部穿过时，顶杆向上顶起撞击导出板的底部，将导出板上的杂物从排杂口清出。
10、本专利技术还提供了一种流域水环境安全预警方法，包括如下步骤：
11、s1：采集水环境数据，水环境数据包括流域水环境安全预警装置所在流域采集得到的水环境的水温、盐度、悬浮物含量、溶解氧和水浊度；
12、s2：水环境数据预处理，基于采集得到的水环境数据进行预处理，获得处理缺失值和异常值后的水环境数据；
13、s3：小波变换分解，基于水环境数据和小波变换函数，获得水环境数据的近似分量和细节分量；
14、s4：特征提取，基于水环境数据的近似分量和细节分量计算各分量的能量特征；
15、s5：建立水环境安全综合评价模型，输入步骤s4中水环境数据的能量特征到水环境安全综合评价模型中，输出水环境安全综合评价值；
16、s6：预警，设定安全阈值，将水环境安全综合评价值与安全阈值比较，当水环境安全综合评价值高于安全阈值时，发出预警信息。
17、本专利技术的有益效果在于：
18、本专利技术通过定时启动传感器监测头组获取水域当前水温、盐度、悬浮物含量、溶解氧和水浊度的环境数据，监测期间流水域水位发生变化时，通过水压传感器实时监测水压数据，通过控制器启动驱动器一收卷或放卷锚链，保证监测预警箱位于水面下的工作位置。
19、本专利技术通过在导向轮的支撑下，锚链横向穿过清扫盒本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种流域水环境安全预警装置，包括监测预警箱(1)，所述监测预警箱(1)的底部安装有托架(2)，所述托架(2)的两侧均安装有浮筒(3)，其特征在于：所述监测预警箱(1)的底部设有锚链(4)，且锚链(4)的底端固定于水底，所述监测预警箱(1)的顶部安装有天线(5)，所述锚链(4)用于牵引监测预警箱(1)沉入水面以下；
2.根据权利要求1所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述监测预警箱(1)的内部一侧设有监测模块室(11)，所述监测模块室(11)的内部安装有传感器组件(111)，所述传感器组件(111)的底部安装有传感器监测头组(6)，所述传感器监测头组(6)包括水温监测探头、盐度监测探头、悬浮物含量监测探头、溶解氧监测探头和水浊度监测探头，所述监测模块室(11)的内部还安装有通信模块盒(112)，所述通信模块盒(112)的顶部，所述通信模块盒(112)的内部设有通信模块，且通信模块通过天线(5)将传感器组件(111)的监测数据上传至终端，所述终端为计算机，所述监测预警箱(1)内部远离监测模块室(11)的一侧设有防水室(12)，所述防水室(12)的内部安装有
3.根据权利要求2所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述锚链(4)的底端安装有船锚件，所述监测预警箱(1)上安装有底座(7)，所述自动缠绕组件包括绞盘(71)，所述绞盘(71)安装在底座(7)上，所述锚链(4)的顶端固定在绞盘(71)上，所述防水室(12)的内部安装有驱动器一(123)，且驱动器一(123)的输出端与绞盘(71)固定连接，所述驱动器一(123)带动绞盘(71)转动时，将锚链(4)缠绕在绞盘(71)上或将绞盘(71)上的锚链(4)释放。
4.根据权利要求3所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述底座(7)的一侧安装有清扫盒(8)，所述底座(7)对应清扫盒(8)的一侧固定设有安装轨(72)，所述清扫盒(8)靠近安装轨(72)的一侧固定设有连接块(81)，所述防水室(12)的内部安装有驱动器二(124)，所述驱动器二(124)的输出端与清扫盒(8)固定连接，所述驱动器二(124)驱动清扫盒(8)移动时，所述锚链(4)的顶端横向移动。
5.根据权利要求4所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述清扫盒(8)的两端均开设有穿链口，所述清扫盒(8)的内部安装有固定架(82)，所述固定架(82)对应清扫盒(8)的顶部和底部设置两组，所述固定架(82)的两端均转动连接有导向轮(83)，且导向轮(83)位于清扫盒(8)两端穿链口的斜上方和斜下方，所述导向轮(83)用于支撑锚链(4)横向穿过清扫盒(8)的内部。
6.根据权利要求5所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述固定架(82)的中部安装有清扫组件(84)，且清扫组件(84)对应清扫盒(8)内部锚链(4)的上方和下方设置两组，所述清扫组件(84)包括滚筒(841)，且滚筒(841)的两端与固定架(82)内壁转动连接，所述滚筒(841)的表面固定设有软胶条(842)，所述锚链(4)在清扫盒(8)内部穿过时，所述软胶条(842)对锚链(4)表面进行清洁。
7.根据权利要求6所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述清扫组件(84)的一侧设有排杂组件(9)，所述排杂组件(9)包括刮除件(91)，且刮除件(91)安装于固定架(82)的内部，所述刮除件(91)包括集中板(911)，所述集中板(911)靠近清扫组件(84)的一侧固定设有刮针(912)，且刮针(912)沿集中板(911)方向设置若干组，相邻两组刮针(912)之间设有凸出块(913)，且凸出块(913)固定设于集中板(911)上，所述凸出块(913)的厚度大于刮针(912)的厚度，所述刮针(912)接触软胶条(842)时将软胶条(842)表面的杂物刮下。
8.根据权利要求7所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述排杂组件(9)还包括导出板(92)，所述导出板(92)位于刮除件(91)的下方，所述固定架(82)的一侧内壁固定设有限位板(821)，所述导出板(92)靠近限位板(821)的一端活动设于限位板(821)的上方，所述导出板(92)远离限位板(821)的一端与固定架(82)的内壁转动连接，所述导出板(92)为倾斜设置，所述刮针(912)从软胶条(842)表面刮下的杂物落在导出板(92)上。
9.根据权利要求8所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述排杂组件(9)还包括顶杆(93)，所述顶杆(93)的顶部套设有带孔板(931)，且带孔板(93...
【技术特征摘要】
1.一种流域水环境安全预警装置，包括监测预警箱(1)，所述监测预警箱(1)的底部安装有托架(2)，所述托架(2)的两侧均安装有浮筒(3)，其特征在于：所述监测预警箱(1)的底部设有锚链(4)，且锚链(4)的底端固定于水底，所述监测预警箱(1)的顶部安装有天线(5)，所述锚链(4)用于牵引监测预警箱(1)沉入水面以下；
2.根据权利要求1所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述监测预警箱(1)的内部一侧设有监测模块室(11)，所述监测模块室(11)的内部安装有传感器组件(111)，所述传感器组件(111)的底部安装有传感器监测头组(6)，所述传感器监测头组(6)包括水温监测探头、盐度监测探头、悬浮物含量监测探头、溶解氧监测探头和水浊度监测探头，所述监测模块室(11)的内部还安装有通信模块盒(112)，所述通信模块盒(112)的顶部，所述通信模块盒(112)的内部设有通信模块，且通信模块通过天线(5)将传感器组件(111)的监测数据上传至终端，所述终端为计算机，所述监测预警箱(1)内部远离监测模块室(11)的一侧设有防水室(12)，所述防水室(12)的内部安装有电池组件(121)，且电池组件(121)用于供电。
3.根据权利要求2所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述锚链(4)的底端安装有船锚件，所述监测预警箱(1)上安装有底座(7)，所述自动缠绕组件包括绞盘(71)，所述绞盘(71)安装在底座(7)上，所述锚链(4)的顶端固定在绞盘(71)上，所述防水室(12)的内部安装有驱动器一(123)，且驱动器一(123)的输出端与绞盘(71)固定连接，所述驱动器一(123)带动绞盘(71)转动时，将锚链(4)缠绕在绞盘(71)上或将绞盘(71)上的锚链(4)释放。
4.根据权利要求3所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述底座(7)的一侧安装有清扫盒(8)，所述底座(7)对应清扫盒(8)的一侧固定设有安装轨(72)，所述清扫盒(8)靠近安装轨(72)的一侧固定设有连接块(81)，所述防水室(12)的内部安装有驱动器二(124)，所述驱动器二(124)的输出端与清扫盒(8)固定连接，所述驱动器二(124)驱动清扫盒(8)移动时，所述锚链(4)的顶端横向移动。
5.根据权利要求4所述的一种流域水环境安全预警装置，其特征在于：所述清扫盒(8)的两端均开设有穿链口，所述清扫盒(8)的内部安装有固定架(82)，所述固定架(82)对应清扫盒(8)的顶部和底部设置两组，所述固定架(82)的两...
【专利技术属性】
技术研发人员：游燕燕，肖贵津，阮伟芳，林武栋，潘春玲，廖庭庭，张祺莹，
申请(专利权)人：福建省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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