[发明专利]一种智慧型流域水质污染溯源的船载监测技术及方法

权利要求书

1.一种智慧型流域水质污染溯源的船载监测技术，包括感知监测装置和智慧航迹指挥系统，其特征在于：所述的感知监测装置安装于智能无人船船体上，实时采集、监测和传输水环境污染特征指标变化数据，包括但不限于pH值、溶解氧、总有机碳、浊度、电导率、水温、流速和流向，地理位置坐标，所述的智慧航迹指挥系统接收所述感知监测装置实时数据，通过对实时监测数据的可靠性分析和对不同地理坐标位置的水质污染特征指标浓度差分析，结合监测位点的流速和流向，预测污染源的污染扩散轨迹，进而规划航迹指引所述智能无人船对疑似污染源进行动态溯源追踪，所述智慧航迹指挥系统包括数据中心、逻辑模块、航迹分析模块。

2.根据权利要求1所述的智慧型流域水质污染溯源的船载监测技术，其特征在于所述的感知监测装置，包括壳体、水质传感器、水质在线检测仪、水质采样器、数据采集与传输模块、电源管理与控制器、监测程序；

所述水质传感器，包括但不限于pH值传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、电导率传感器、水温传感器、流速传感器，传感器探头位于水下，设置有防碰撞保护；

所述水质在线检测仪，包括但不限于在线总有机碳分析仪，通过管道与水质采样器连接；

所述数据采集与传输模块与所述水质传感器和所述在线检测仪连接，将模拟量数据转换为数字量数据，并通过4G/5G/其他网络实时传输给智慧航迹智慧系统；

所述电源管理与控制器，包括电源管理模块、控制面板和控制执行器，控制感知监测设备的电源开关、数据连接与传输以及执行设置完成的监测程序。

3.根据权利要求1所述的智慧型流域水质污染溯源的船载监测技术，其特征在于所述智慧航迹指挥系统的所述逻辑模块根据所述感知监测装置实时传输的pH值、溶解氧、总有机碳、浊度、电导率数据分析判断疑似污染源的预警和报警、以及对疑似污染源追踪、锁定目标区域和终止追踪；

判断疑似污染源预警的技术标准：

单一监测指标值大于所在监测区域相应指标的设定阈值k₁倍(k₁＝1～2)，或两个及以上监测指标超过所在监测区域相应的设定阈值，确定超标指标为疑似污染特征指标，所述设定阈值是根据流域历史数据和对应的地表水环境标准综合考量设定的污染程度加剧预警值，其中溶解氧指标阈值应进行水温修正；

判断疑似污染源报警的技术标准须同时满足下述两个条件：

①确定疑似污染物特征指标，且对所在监测点位置周边区域进行复测，复测水样不少于2次，疑似指标的复测值大于所在监测区域相应指标的设定阈值k₂倍(k₂＝1～2)，所述的所在监测点位置周边指距离所处监测点位置不少于3～5m的距离且不超过10～20m的距离；

②对监测数据可靠性分析，可靠度R₁的计算方法：R₁＝(r+1)/(n+1)，其中r为满足①要求的水样数，n为监测的水样数，可靠度判断：

R₁＞75％，确定超标指标为疑似污染物特征指标；

60％≤R₁＜75％时，继续进行复测；

R₁＜60％时或监测水样数超过设定的最大复测数时放弃复测，报警不成立；

判断对疑似污染源追踪的技术标准是满足下述两个条件之一：

①追踪监测点特征指标值(或复测平均值)与对应追踪监测点的流域水质模型反演计算值相关性检验的相关系数R₂≥0.5，其中x_i为第i个追踪监测点特征指标值(或复测平均值)，y_i为对应第i个追踪监测点的流域水质模型反演计算值，n为追踪监测点数；

②追踪监测点特征指标值(或复测平均值)不低于前一追踪监测点特征指标值(或复测平均值)；

判断锁定目标区域的技术标准须同时满足下述两个条件：：

①上游追踪监测点a特征指标值(或复测平均值)低于相邻的下游追踪监测点b特征指标值(或复测平均值)；

②在监测点a至监测点b之间的河段内存在特征指标值最高的监测点或区域，则可锁定该检测点附件或区域为锁定目标区域；

判断对疑似污染源终止追踪的技术标准是满足下述五个要求之一：

①完成锁定目标区域；

②完成追踪监测点实测值与模型计算值相关性检验的相关系数R₂≥0.3的流域水质模型预测的污染源位置的追踪溯源，但仍未完成锁定目标区域的；

③追踪监测点特征指标值(或复测平均值)不符合所述预警、报警、追踪污染源疑似区域和锁定目标区域的判断标准要求的；

④追踪区域不满足无人船驶入要求的。