【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水质监测，具体为一种基于浊度传感器的智能水质监控系统及方法。
技术介绍
1、水质监测是环境保护领域的重要研究方向之一，广泛应用于污染防治、水资源管理及生态保护等方面，在这一领域中，污水处理厂作为关键节点，对工业和生活废水进行处理，以达到排放标准或实现再利用，污水处理厂的出水质量直接影响下游水体的环境安全与生态健康，而出水的核心指标之一便是水体浊度，其能够反映悬浮颗粒物的浓度及水质清澈程度，基于浊度传感器的智能水质监控系统，正是这一场景中常用的技术手段，用于实时监测并评估污水处理的稳定性和效果。
2、在申请公布号为cn111928889a的中国专利技术专利中，公开了一种智能水质监控系统，包括多个无人船和一远程控制端，每个无人船均包含一水质监测子系统和一定位子系统，远程控制端分别连接每个无人船，并包括交互模块、存储模块、监控模块和远程控制模块。通过本技术方案，能够实现对江河湖海等大面积水源水体的必要监测，无需相关人员驾船进行实地水面取样，避免了相关的安全风险，在简化繁琐流程的同时能够对水样进行及时有效的取样检测，避免运输过程对于水样的破坏，检测结果更为准确；同时使用远程遥控控制的方式，使得对采样区域和采样范围的调整更加灵活，云端数据分析功能的加入也使水质检测结果实现了可追溯化，水体变化情况更加一目了然。
3、以上智能水质监控系统可以使水质检测结果实现了可追溯化，水体变化情况更加一目了然，并避免实地水面取样的相关安全风险，但是除此以外，现有的水质监控方式一般是采用人工采样和传统在线设备监测采样，存
4、但是这种智能水质监控系统虽然可以对采样区域和采样范围的调整更加灵活，但是其实采集的数据的时效性不能得到保证，不能实时采集待测水域的环境数据，监控水质变化。
5、为此，本专利技术提供了一种基于浊度传感器的智能水质监控系统及方法。
技术实现思路
1、（一）解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于浊度传感器的智能水质监控系统及方法，通过在待测水域设置数据采集节点，使用浊度传感器和智能水质监测设备组采集数据，构建环境数据集合s，进行预处理，依据预处理后的环境数据集合s中的浊度数据组，获取浊度变化系数，进行初次评估，标记出异常数据采集节点，并依据环境数据集合s中的颗粒物数据组和有机污染物数据组，获取颗粒物动态指数kl和污染指数wr，结合浊度变化系数，获取综合水质评分q，进行二次评估，对于二次评估为正常的数据采集节点，构建水质预测模型预测未来时间点(t＋k)的水质变化，调控水质；提高水质监控的智能化水平，增强水质监测的准确性，保证水质安全，从而解决了上述
技术介绍
中的问题。
3、（二）技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，包括数据采集模块、预处理模块、初步评估模块、综合评估模块和水质预测模块；
5、所述数据采集模块用于设置数据采集节点，并在数据采集节点部署浊度传感器和智能水质监测设备组，实时采集数据采集节点的环境数据，并构建环境数据集合s；
6、所述预处理模块用于对构建的环境数据集合s，进行预处理；
7、所述初步评估模块用于依据环境数据集合s中的浊度数据组，获取浊度变化系数，并结合预设的浊度变化阈值，评估水质变化；
8、所述综合评估模块用于依据环境数据集合s中的颗粒物数据组和有机污染物数据组，获取颗粒物动态指数kl和污染指数wr，并结合浊度变化阈值，获取综合水质评分q，并将综合水质评分q与水质阈值w进行对比分析，评估水质状态；
9、所述水质预测模块用于构建水质预测模型，获取未来时间点(t＋k)的综合水质评分q(t＋k)，并结合历史环境数据获取水质正常波动范围，将综合水质评分q(t＋k)与水质正常波动范围进行对比分析，调控水质。
10、优选的，所述数据采集模块包括浊度数据采集单元、颗粒物数据采集单元和有机污染物数据采集单元；
11、所述浊度数据采集单元用于在待测水域内部署浊度传感器和智能水质监测设备组，并设置数据采集时间间隔为，使用浊度传感器发射激光至待测水域，监测激光的散射光信号，并将散射光信号转换为电信号，获取待测水域的浊度数据，构建浊度数据组，并将构建的浊度数据组通过浊度传感器上的无线网络设备传输至数据处理中心。
12、优选的，所述颗粒物数据采集单元用于依据待测水域的智能水质监测设备组，并结合设置的数据采集时间间隔，实时采集待测水域的颗粒物数据，构建颗粒物数据组；
13、所述有机污染物数据采集单元用于依据待测水域的智能水质监测设备组，实时采集待测水域的有机污染物数据，构建有机污染物数据组；
14、将构建的颗粒物数据组和有机污染物数据组传输至数据处理中心，依据浊度数据组、颗粒物数据组和有机污染物数据组，构建环境数据集合s；
15、所述智能水质监测设备组包括激光粒度仪、cod在线分析仪、紫外线传感器、toc在线分析仪和doc在线检测仪。
16、优选的，所述预处理模块用于将环境数据集合s进行预处理，所述预处理步骤包括缺失值处理、平滑处理、异常值检测与剔除以及数据归一化；
17、所述缺失值处理是对采集的数据中的缺失值，使用线性插值法填补缺失值；
18、所述平滑处理是使用滑动窗口计算每个时间点的平均值，以减少随机波动；
19、所述异常值检测与剔除是对采集的数据进行统计分析，识别异常值，并进行剔除；
20、所述数据归一化指对采集的数据进行无量纲处理，消除不同量纲的影响，使数据归一化。
21、优选的，所述初步评估模块包括浊度数据分析单元和浊度数据评估单元；
22、所述浊度数据分析单元用于依据预处理后的环境数据集合s中的浊度数据组，进行汇总计算，获取每个数据采集节点的浊度变化系数；
23、所述浊度变化系数获取方式为：
24、;
25、式中，n是数据采集的总次数，是第i个时间点采集到的浊度值，是第i-1个时间点采集到的浊度值，是数据采集时间间隔。
26、优选的，所述浊度数据评估单元用于预设浊度变化阈值，并将获取的浊度变化系数与预设的浊度变化阈值进行对比分析，评估水质，具体评估内容如下：
27、若浊度变化系数小于浊度变化阈值，即时，判断水质波动处于正常范围内，保持正常浊度数据监测；
28、若浊度变化系数大于或等于浊度变化阈值，即时，判断水质波动处于异常范围内，标记水质波动处于异常范围内的数据采集节点为异常数据采集节点，并触发报警机制。
29、优选的，所述综合评估模块包括数据分析单元和二次评估单元；
30、所述数据分析单元用于依据预处理后的环境数据集合s中的颗粒物数据组和有机污染物数据组，进行汇总分析，获取颗粒物动态指数kl和污染指数wr；
31、所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：包括数据采集模块，预处理模块、初步评估模块、综合评估模块以及水质预测模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述数据采集模块包括浊度数据采集单元、颗粒物数据采集单元和有机污染物数据采集单元；
3.根据权利要求2所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述颗粒物数据采集单元用于依据待测水域的智能水质监测设备组，并结合设置的数据采集时间间隔，实时采集待测水域的颗粒物数据，构建颗粒物数据组；
4.根据权利要求3所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述预处理模块用于将环境数据集合S进行预处理，所述预处理步骤包括缺失值处理、平滑处理、异常值检测与剔除以及数据归一化；
5.根据权利要求4所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述初步评估模块包括浊度数据分析单元和浊度数据评估单元；
6.根据权利要求5所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述浊度数据评估单元用于预设浊度
7.根据权利要求6所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述综合评估模块包括数据分析单元和二次评估单元；
8.根据权利要求7所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述二次评估单元用于依据获取的颗粒物动态指数KL、污染指数WR以及浊度变化系数进行汇总计算，获取综合水质评分Q；
9.根据权利要求8所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述水质预测模块用于对水质处于安全范围内的数据采集节点，进行水质状态预测；
10.一种基于浊度传感器的智能水质监控方法，用于实现上述权利要求1~9任一项所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：包括以下步骤，
...【技术特征摘要】
1.一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：包括数据采集模块，预处理模块、初步评估模块、综合评估模块以及水质预测模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述数据采集模块包括浊度数据采集单元、颗粒物数据采集单元和有机污染物数据采集单元；
3.根据权利要求2所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述颗粒物数据采集单元用于依据待测水域的智能水质监测设备组，并结合设置的数据采集时间间隔，实时采集待测水域的颗粒物数据，构建颗粒物数据组；
4.根据权利要求3所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述预处理模块用于将环境数据集合s进行预处理，所述预处理步骤包括缺失值处理、平滑处理、异常值检测与剔除以及数据归一化；
5.根据权利要求4所述的一种基于浊度传感器的智能水质监控系统，其特征在于：所述初步评估模块包括浊度数据分析单元和浊度数据评估单元；...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊远生，石嘉莉，周子孺，张柏洋，杨子悠，李小龙，周意伟，
申请(专利权)人：嘉兴南湖学院，
类型：发明
国别省市：
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