【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及物聯網，具體為一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統。
技術介紹
1、智慧城市是指通過新一代信息技術，包括物聯網、大數據和人工智能，對城市資源進行優化管理和實時監控的現代城市發展模式，旨在提升城市運行效率和居民生活質量。智慧城市的建設涵蓋多個領域，如智慧交通、智慧能源、智慧安防和智慧環境監測等。智慧環境監測是智慧城市中關鍵的組成部分之一，主要用于監控城市生態環境，包括空氣質量、水質和噪聲等。在智慧環境監測中，水質監測作為重要的子領域，關注供水管網和自然水體的水質情況。
2、目前的管網水質監測系統雖然能夠在一定程度上實現水質監測和數據采集，但依然存在一些不足。首先，傳統的水質監測系統往往需要安裝額外的水質傳感器或專門的設備，這不僅增加了基礎設施建設成本，還可能在安裝和維護中帶來技術難題。此外，由于管網監測設備往往點位有限，監測的時效性較差，導致在一些區域出現污染時，系統未能及時發現問題并發出預警，可能導致污染物在管網中的擴散。現有系統對實時數據的分析和預警能力也有限，難以及時識別水污染事件。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，解決了
技術介紹
中提到的問題。
2、為實現以上目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現：一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，包括數據采集模塊、數據分析模塊、水質評估模塊、水污染風險計算模塊、預警模塊和反饋與修正模塊；
3、所述數據采集模塊通過在城市水管網中安
4、所述數據分析模塊對水文數據d進行數據清洗預處理，包括去噪預處理和缺失值預處理，對預處理后的水文數據集q進行統計分析，獲取水文異常因子向量mp；
5、所述水質評估模塊對水文異常因子向量mp進行擬合計算，獲取對水體質量的水質評估指數ew，并與預設的水體質量評估閾值sz進行匹配，獲取水體質量評估結果；
6、所述水污染風險計算模塊根據水體質量評估結果進行觸發水管網擴散計算的影響程度，獲取水污染風險系數rw；
7、所述預警模塊通過預設的水管網擴散預警的上限值rmax和下限值rmin與水污染風險系數rw進行匹配，獲取水污染擴散預警評估策略方案，并通知相關人員進行處置和驗證；
8、所述反饋與修正模塊通過收集水污染擴散預警評估策略方案內容的執行進行記錄，進行評估水文異常因子向量mp、水質評估指數ew和水污染風險系數rw偏差，以及對水管網擴散預警的上限值rmax和下限值rmin進行適應性調整。
9、優選的，所述數據采集模塊包括智能水表采集單元、水質傳感器單元和數據傳輸單元；
10、所述智能水表采集單元通過在城市水管網中安裝的智能水表進行固定周期的記錄水流量f、水壓力p和水溫tw；
11、所述水質傳感器單元通過在安裝的智能水表處集成水質傳感器進行同步周期采集數據，包括ph值ph、濁度tz和電導率ce，并與水流量f、水壓力p和水溫tw進行整合，組成水文數據d＝{ph，tz，ce，f，p，tw}；
12、所述數據傳輸單元通過采用物聯網技術，使用無線網絡建立通信通道對采集的水文數據d進行實時傳輸至所述數據分析模塊進行處理和分析。
13、優選的，所述數據分析模塊包括數據清洗單元和統計分析單元；
14、所述數據清洗單元對水文數據d進行數據清洗預處理，包括去噪預處理和缺失值預處理，具體通過使用移動平均濾波對ph值ph、濁度tz、電導率ce、水流量f、水壓力p和水溫tw進行去噪預處理；使用線性插值對ph值ph、濁度tz、電導率ce、水流量f、水壓力p和水溫tw進行填補缺失值；獲取去噪預處理和缺失值預處理后的水文數據集q＝{phc，tzc，cec，fc，pc，twc}，其中，phc表示處理后的ph值ph，tzc表示處理后濁度tz，cec表示處理后的電導率ce，fc表示處理后的水流量f，pc表示處理后的水壓p，twc表示處理后的水溫twc；
15、所述統計分析單元對預處理后的水文數據集q進行計算獲取水文數據集q中每個參數的矩陣均值μ和矩陣標準差σ，再進行統計分析獲取水文數據集q的波動信息，組成水文異常因子向量mp＝{phbd，tzbd，cebd，fbd，pbd，twbd}，phbd表示ph值波動值，tzbd表示濁度波動值，cebd表示電導率波動值，fbd表示水流量波動值，pbd表示水壓波動值，twbd表示水溫波動值。
16、優選的，所述矩陣均值μ通過以下計算公式獲取：
17、
18、式中，n表示水文數據集q的數據總數，具體表示水文數據集q的長度，i表示水文數據集q中第i個參數，m表示固定周期內采集的水文數據集q樣本總數，j表示第j次樣本的水文數據集q，q，i，j表示第j次樣本的水文數據集q中的第i個參數；
19、所述矩陣標準差σ通過以下計算公式獲取：
20、
21、式中，q，i表示水文數據集q中第i個參數；
22、所述水文異常因子向量mp通過計算公式獲取。
23、優選的，所述水質評估模塊包括水質計算單元和水質匹配單元；
24、所述水質計算單元通過對水文異常因子向量mp進行擬合計算，包括將水文異常因子向量mp中ph值波動值phbd、濁度波動值tzbd和電導率波動值cebd進行擬合計算，獲取對水體質量的水質評估指數ew；
25、所述水質匹配單元通過將水質評估指數ew與預設的水體質量評估閾值sz進行匹配，獲取水體質量評估結果。
26、優選的，所述水質評估指數ew通過以下計算公式獲取：
27、
28、式中，α、β和γ表示擬合系數，具體用于調整ph值波動值phbd、濁度波動值tzbd和電導率波動值cebd對水質評估指數ew的影響，ε表示正數常數，具體用于避免分母為零發生計算錯誤的情況；
29、所述水體質量評估結果通過以下匹配方式獲取：
30、當水質評估指數ew＜水體質量評估閾值sz時，獲取水體質量評估結果為合格結果；
31、當水質評估指數ew≥水體質量評估閾值sz時，獲取水體質量評估結果為不合格結果；
32、當水質評估指數ew≥水體質量評估閾值sz兩倍時，獲取水體質量評估結果為異常預警結果。
33、優選的，所述水污染風險計算模塊根據水體質量評估結果進行觸發水管網擴散計算的影響程度，具體為當水體質量評估結果為不合格結果和異常預警結果時觸發水管網擴散計算的影響程度，獲取水污染風險系數rw；
34、所述水污染風險系數rw通過以下計算公式獲取：
35、
36、式中，log表示對數函數，sin表示正弦函數，對數函數log和正弦函數sin具體用于處理波動效應的非線性情況。
37、優選的，所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：包括數據采集模塊、數據分析模塊、水質評估模塊、水污染風險計算模塊、預警模塊和反饋與修正模塊；
2.根據權利要求1所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述數據采集模塊包括智能水表采集單元、水質傳感器單元和數據傳輸單元；
3.根據權利要求2所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述數據分析模塊包括數據清洗單元和統計分析單元；
4.根據權利要求3所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述矩陣均值μ通過以下計算公式獲取：
5.根據權利要求4所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述水質評估模塊包括水質計算單元和水質匹配單元；
6.根據權利要求5所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述水質評估指數Ew通過以下計算公式獲取：
7.根據權利要求6所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述水污染風險計算模塊根據水體質量評估結果進行觸發水管網擴散計算的影響程度，具
8.根據權利要求7所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述預警模塊包括風險匹配單元和響應生成單元；
9.根據權利要求8所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述響應生成單元根據匹配結果信號L生成水污染擴散預警評估策略方案，并通知相關人員進行處置和驗證；
10.根據權利要求9所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述反饋與修正模塊包括反饋記錄單元和修正執行單元；
...【技術特征摘要】
1.一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：包括數據采集模塊、數據分析模塊、水質評估模塊、水污染風險計算模塊、預警模塊和反饋與修正模塊；
2.根據權利要求1所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述數據采集模塊包括智能水表采集單元、水質傳感器單元和數據傳輸單元；
3.根據權利要求2所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述數據分析模塊包括數據清洗單元和統計分析單元；
4.根據權利要求3所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述矩陣均值μ通過以下計算公式獲取：
5.根據權利要求4所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特征在于：所述水質評估模塊包括水質計算單元和水質匹配單元；
6.根據權利要求5所述的一種基于物聯網的智慧城市環境監測系統，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳雙利，王云鶴，許藝，劉穎華，
申請(專利權)人：合肥聰星物聯網科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。