1.一种基于大数据的水环境污染监控分析方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
步骤一:基于企业排污情况、各水域附近的农田种植情况和各水域的水质检测结果对污染水域进行确定;
步骤二:根据确定的污染水域的水质检测结果,对污染水域的污染源进行确定;
步骤三:对污染水域中水质的相关参数进行监控,根据监控结果判断污染物和污染源是否发生转化;
步骤四:基于转化判断结果,对污染水域的新污染源和新污染物进行确定。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的水环境污染监控分析方法,其特征在于:所述步骤一包括:
步骤一(1):基于大数据中记载的水域分布情况,对排放至对应水域的企业排放物种类和含量、距离对应水域ω米范围内的农田面积和农田种植率,以及对应水域的水质检测结果进行获取,其中,0≤ω≤300;
步骤一(2):根据步骤一(1)的获取信息,对污染水域进行确定,具体方法为:
1)判断对应水域是否有水质检测结果,若有,则根据水质检测结果中的异常数据对水域是否为污染水域进行确定;
2)若对应水域无水质检测结果,则根据水域地理位置、排放至对应水域的企业排放物种类和含量、以及距离对应水域ω米范围内的农田面积和农田种植率,对水域中的水质检测结果进行预测,具体的预测方法为:①根据对应水域的环境变化情况、对应水域的水源储备量和距离对应水域ω米范围内的农田种植习惯,对农户使用农药的频次和对应频次的农药使用时间进行确定;
②根据对应水域市场的农药流通情况和对应水域居民在网上的农药购买情况,对农户每一次使用农药的种类进行确定,以及根据距离对应水域ω米范围内的农田面积和农田种植率,对农户使用农药的范围和剂量进行确定;
③基于①中确定的农药使用频次和农药使用时间,②中确定的农药使用种类、范围和剂量,对水域中的水质检测结果进行预测,具体的预测公式Qi为:其中,i=1,2,…,n,表示水质检测中各元素对应的编号,n表示i所能取到的最大值,Ai表示根据水域地理位置获得的水域中第i项元素的单位体积含量,S表示水域总体积,Bi表示企业排放第i项元素至水域中的含量,θ=1,2,…,τ,表示农户使用农药的频次对应的编号,τ表示θ所能取到的最大值,农户使用的频次编号与农户使用的农药种类形成对应关系,W表示对应水域范围内的农田面积,α表示农田种植率,μi表示农田使用农药后,单位面积农田中第i项元素对应的含量,βθ表示农田中第θ次使用的农药对应的渗透率,Qi表示水域中第i项元素含量所占的比例值;
水质检测结果为Q={Q1,Q2,…,Qn};
3)根据预测的水质检测结果,对该水域是否为污染水域进行确定,若确定该水域为污染水域,则将预测的水质检测结果保存至数据库中。
3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的水环境污染监控分析方法,其特征在于:所述步骤二包括:
步骤二(1):判断污染水域中水质检测结果中的检测元素之间是否会发生化学反应,若发生化学反应,则对化学反应的产物和水质检测结果中的异常数据进行获取,若不会发生化学反应,则对污染水域中水质检测结果中的异常数据进行获取;
步骤二(2):判断获取的化学反应产物是否属于污染物,若属于,则根据化学反应情况对污染水域中的污染源进行确定,若化学反应产物不属于污染物,则根据获取的异常数据对污染水域中的污染源进行确定,并将确定的污染源保存至数据库中,且保存位置与上述预测的水质检测结果相同。
4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的水环境污染监控分析方法,其特征在于:所述步骤三包括:
步骤三(1):根据确定的污染源和污染物,对污染水域中水质的各项参数和污染水域中产生的化学反应物进行监控,根据监控结果对污染水域中各元素和化学反应物的含量变化情况进行分析;
步骤三(2):结合人工对污染水域的处理措施,对污染水域中化学反应物和各元素的减少量进行计算,将计算结果与标准值进行比较,根据比较结果判断污染水域中是否有新的物质产生;
步骤三(3):若判断污染水域中有新的物质产生,则基于计算的减少量对新产生的物质进行确定。
5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的水环境污染监控分析方法,其特征在于:所述步骤三中基于计算的减少量对新产生的物质进行确定,具体的确定方法为:(1)将计算的化学反应物的减少量p与标准减少量q进行对比,若|p‑q|
(2)将计算的各元素的减少量bi与标准减少量di进行对比,若|bi‑di|
(3)根据(1)、(2)中确定的与新产生的物质有关的元素和化学反应物,判断确定的各项元素和化学反应物之间是否可以再次发生化学反应,若可以再次发生化学反应,则根据计算的污染水域中化学反应产物和各元素的减少量,对再次发生的化学反应的反应系数进行计算,基于计算结果对新产生的物质进行确定,基于确定结果对污染水域的新污染源和新污染物进行确定;
将该污染水域中发生的化学反应情况和人工处理后污染水域中产生新物质的情况保存至数据库中,且保存位置与上述预测的水质检测结果相同。
6.一种基于大数据的水环境污染监控分析系统,其特征在于:所述系统包括污染水域确定模块、污染源确定模块、动态数据监控模块和污染源处理模块;
所述污染水域确定模块用于根据企业排污情况、各水域附近的农田种植情况和各水域的水质检测结果,对水域是否属于污染水域进行确定,以及对确定的污染水域的水质检测结果进行预测,并将预测的水质检测结果传输至污染源确定模块;
所述污染源确定模块用于对污染水域确定模块传输的水质检测结果进行接收,基于接收内容,判断污染水域中水质检测结果中的检测元素之间是否会发生化学反应,根据化学反应产物和水质检测结果对污染水域的污染源进行确定,并将污染水域确定的污染源和污染物传输至动态数据监控模块和污染处理模块;
所述动态数据监控模块用于对污染源确定模块传输的污染水域中确定的污染源和污染物进行接收,结合人工对污染水域的除污措施,对污染水域中水质的各项参数和污染水域中产生的化学反应物进行监控,根据监控结果对污染水域中的新污染源和新污染物进行确定,并将确定结果传输至污染处理模块;
所述污染处理模块用于对动态数据监控模块传输的确定结果,以及污染源确定模块传输的污染水域中确定的污染源和污染物进行接收,基于接收内容对污染水域进行污染处理。
7.根据权利要求6所述的一种基于大数据的水环境污染监控分析系统,其特征在于:所述污染水域确定模块包括信息获取单元、污染水域确定单元和水质检测结果预测单元;
所述信息获取单元基于大数据对水域分布情况、排放至对应水域的企业排放物种类和含量、距离对应水域ω米范围内的农田面积和农田种植率,以及对应水域的水质检测结果进行获取,并将获取信息传输至污染水域确定单元和水质检测结果预测单元,其中,0≤ω≤300;
所述污染水域确定单元对信息获取单元传输的水质检测结果和水质检测结果预测单元传输的预测的对应水域的水质检测结果进行接收,根据水质检测结果中的异常数据对水域是否为污染水域进行确定,并将确定为污染水域的水质检测结果传输至污染源确定模块,并将预测的水质检测结果保存至数据库中;
所述水质检测结果预测单元对信息获取单元传输的排放至对应水域的企业排放物种类和含量、距离对应水域ω米范围内的农田面积和农田种植率进行接收,结合水域地理位置、农户使用农药的频次、对应频次的农药使用时间、农户每一次使用农药的种类,以及农户每一次使用农药的范围和剂量,利用预测公式 对水域的水质检测结果进行预测,并将预测的水质检测结果传输至污染水域确定单元,其中,i=1,2,…,n,表示水质检测中各元素对应的编号,n表示i所能取到的最大值,Ai表示根据水域地理位置获得的水域中第i项元素的单位体积含量,S表示水域总体积,Bi表示企业排放第i项元素至水域中的含量,θ=1,2,…,τ,表示农户使用农药的频次对应的编号,τ表示θ所能取到的最大值,农户使用的频次编号与农户使用的农药种类形成对应关系,W表示对应水域范围内的农田面积,α表示农田种植率,μi表示农田使用农药后,单位面积农田中第i项元素对应的含量,βθ表示农田中第θ次使用的农药对应的渗透率,Qi表示水域中第i项元素含量所占的比例值,且水质检测结果为Q={Q1,Q2,…,Qn}。
8.根据权利要求7所述的一种基于大数据的水环境污染监控分析系统,其特征在于:所述污染源确定模块包括判断单元和污染源确定单元;
所述判断单元对污染水域确定单元传输的水质检测结果进行接收,基于接收内容,判断污染水域中水质检测结果中的检测元素之间是否会发生化学反应,若会,则对化学反应的产物和水质检测结果中的异常数据进行获取,若不会,则对污染水域中水质检测结果中的异常数据进行获取,并将获取信息传输至污染源确定单元;
所述污染源确定单元对判断单元传输的获取信息进行接收,污染源确定单元对获取的化学反应产物是否属于污染物进行判断,若属于,则根据化学反应情况对污染水域中的污染源进行确定,若不属于,则根据获取的异常数据对污染水域中的污染源进行确定,并将污染源确定结果传输至动态数据监控模块,将确定的污染源和污染物传输至污染处理模块,并将确定的污染源保存至数据库中,且保存位置与上述预测的水质检测结果相同。
9.根据权利要求8所述的一种基于大数据的水环境污染监控分析系统,其特征在于:所述动态数据监控模块包括数据监控单元、数据处理单元和新污染源确定单元;
所述数据监控单元对污染源确定单元传输的污染源确定结果进行接收,基于接收内容阻断污染源进入污染水域,之后,对污染水域中水质的各项参数和污染水域中产生的化学反应物的含量进行监控,并将监控数据传输至数据处理单元;
所述数据处理单元对数据监控单元传输的监控数据进行接收,基于接收的监控数据,结合人工对污染水域的处理措施,对污染水域中化学反应物和各元素的减少量进行计算,将计算的化学反应物的减少量p与标准减少量q进行对比,若|p‑q|
所述新污染源确定单元对数据处理单元传输的确定结果进行接收,基于接收内容,判断确定的各项元素和化学反应物之间是否可以再次发生化学反应,若可以再次发生化学反应,则根据计算的污染水域中化学反应产物和各元素的减少量,对再次发生的化学反应的反应系数进行计算,基于计算结果对新产生的物质进行确定,基于确定结果对污染水域的新污染源和新污染物进行确定,并将确定的新污染源和新污染物传输至污染处理模块;
将该污染水域中发生的化学反应情况和人工处理后污染水域中产生新物质的情况保存至数据库中,且保存位置与上述预测的水质检测结果相同。
10.根据权利要求9所述的一种基于大数据的水环境污染监控分析系统,其特征在于:
所述污染处理模块对新污染源确定单元传输的新污染源和新污染物和污染源确定单元传输的污染源和污染物进行接收,根据再次发生的化学反应的反应系数,以及污染水域中对应化学反应产物和元素的减少量,对新产生的物质的量进行计算,基于计算结果使用相匹配剂量的药剂,对污染水域的新污染物进行消除,以及控制新污染源的污染物排放,根据确定的污染源控制对应污染物的排放,根据确定的污染物选择相匹配的药剂对污染水域的污染物进行消除;
当出现污染水域时,根据污染水域水质检测结果中的异常数据,在数据库中查找排放对应污染源的企业或村庄,根据查找的企业或村庄在数据库中记载的历史监控数据和历史处理数据,对出现的污染水域进行精准治污,进一步提高了对污染水域的处理效率,基于查找的企业类型和村庄生活状态,对污染水域附近的企业或村庄进行匹配,基于匹配结果对污染水域附近的对应企业或村庄进行排污管控。