技术摘要：
本发明公开了一种基于大数据的水环境污染分析系统，属于水环境污染分析技术领域，包括检测模块、控制模块、大数据分析模块、预警模块、远程通信模块和存储模块，本发明科学合理，使用安全方便，所述检测模块通过大数据分析模块与预警模块和远程通信模块相连，所述控制  全部
背景技术：
随着我国工业化的发展，我国经济实力得到了突飞猛进，人们的物质水平也进一 步的提高，但是经济实力的增强是以牺牲自然环境为代价的，尤其是水污染的情况已经不 容小觑，据调查，长江流域有两千多家工厂在日以继夜的排放污水，其他河流面临的情况同 样不容乐观，由于工厂往河流里排放污水，造成了河流水体富营养化，河流内水草密度过 大，鱼虾缺氧或中毒死亡，即使有幸存活，也可能被人们所食用，从而将有害的物质摄入人 体内，对健康造成很大的影响，据了解，水体富营养化主要是工厂将含有大量P元素，N元素 和金属离子的废水排放到河流中造成的； 我们国家一直将江河湖海等的水质监测列为重点项目,它主要是监测水质状况， 目前的水质监测主要是有以下两种方式:(1)人工定期到被监测水域提取水样,送到专业实 验室进行各项指标的测量,其测量的准确性高,但是成本高,检测不便，不能连续监测，没有 配套的监测分析软件；(2)由人工携带水质检测仪,到监测水域进行数据的检测工作，但是 成本高,仪器大不方便携带,同时不能够全天候进行监测，配套软件只具有简单数据保存功 能。现有技术主要是通过人工方式现场采样,通过纯化学化验和电化学传感器进行水质的 分析检测,这样的检测方式存在成本高,耗时长，可操作性差，无法实现实时监测的问题，且 若水体因为流动缓慢或者沉淀，未扩散到检测点，可能存在检测结果不准的问题，本发明可 以解决当河水流动较为缓慢使污染物未扩散到检测点造成的问题，从而及时对排放污水的 结果进行处理。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于大数据的水环境污染分析系统，以解决现有技术 中提出的问题。 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的水环境污染分析 系统，其特征在于：该水环境污染分析系统包括检测模块、控制模块、大数据分析模块、预警 模块、远程通信模块、存储模块和客户端，所述检测模块的输出端连接大数据分析模块的输 入端，所述大数据分析模块的输出端连接所述远程通信模块和所述预警模块的输入端，所 述预警模块的输出端连接所述远程通信模块和所述控制模块的输入端，所述控制模块的输 出端连接所述大数据分析模块和所述远程通信模块的输入端，所述远程通信模块的输出端 连接所述客户端和存储模块的输入端，所述存储模块的输出端连接所述大数据分析模块和 预警模块的输入端。 优选的，所述检测模块包括位于水平面上端的摄像装置和位于水平面下端的检测 器，所述摄像装置包括水平面检测单元、异常捕捉单元和实时查看单元，所述检测器包括P 5 CN 111596025 A 说　明　书 2/9 页 检测单元、N检测单元、金属离子含量检测单元和数据传输单元； 所述水平面检测单元、异常捕捉单元和实时查看单元用于检测水平面情况，所述P 检测单元、N检测单元、金属离子含量检测单元的功能是用于检测水体内P元素、N元素以及 所含的氧气量，所述数据传输模块用于将摄像装置所拍摄的结果和检测器所检测的结果传 输到大数据分析模块中； 所述水平面检测单元可以观测水平面的水草生长情况，所述异常捕捉单元可以对 水平面的异物例如死鱼等物体进行监测。 优选的，所述大数据分析模块包括差别对比单元和存储单元； 所述存储单元中存储了水体中N元素、P元素及金属离子含量的正常值，所述差别 对比单元的作用是将所检测到的水体中的N元素的含量、P元素的含量及金属离子含量和正 常值进行对比，若为正常值则输出到远程通信模块进行存储和输出，若为非正常值，则输入 到预警模块； N元素正常含量为X，P元素正常含量为Y，金属离子正常含量为Z，将检测到的N元素 含量Xc、Yc、Zc与正常含量进行对比，结果只要满足Xc＞X、Yc＞Y、Zc＞Z三个条件中的任意 一个，则输入到预警模块，若以上条件任何一个都不满足，则输入到远程通信模块。 优选的，所述预警模块包括GPS定位单元、时间统计单元、计算单元、警报单元和锁 定单元； 所述GPS定位单元和检测单元一同安装于检测器上，目标河流的水体内，可以定位 检测到非正常值的检测器的位置，所述时间统计单元用以统计从检测器检测到非正常值的 时间至采取措施的时间间隔，所述计算单元根据水的流速和上述时间统计单元所统计的时 间来计算出已经遭到污染的河流长度及污染等级，所述锁定单元从存储模块中输入目标河 流周围工厂分布情况及对应位置，将所检测到非正常值的检测器的GPS位置信息和其上游 工厂进行对应，再根据检测到非正常值的检测器的上游检测器的检测结果，确定排放污水 的涉事工厂，所述警报单元根据GPS定位单元的定位情况，将检测结果和涉事工厂作为信息 上传到远程通信模块上报给客户端。 优选的，所述远程通信模块包括ZigBee通信单元和无线通信网络； 所述ZigBee通信单元用于大数据分析模块与控制模块之间、控制模块和远程通信 模块之间的无线通讯，所述无线通信网络用于远程通信模块和客户端之间的无线通信。 优选的，所述存储模块包括数据存储单元、数据调取单元和存储数据库； 所述数据存储单元用以存储远程通信模块输入的信息，所述存储数据库用以存储 河流水体中P元素、N元素、金属离子含量正常值和不同值对应的污染级别，所述数据调取单 元用以将数据存储单元中的信息调取并传输到大数据分析模块和预警模块。 优选的，所述检测模块和大数据分析模块将检测到的数据进行上传和与正常数据 对比；所述大数据分析模块、预警模块和控制模块根据数据是否处于正常值，来确定数据不 同的传输方向；所述预警模块、远程通信模块、存储模块和客户端将检测到的数据进行计 算，确定等级，再将该等级所对应的处理方式传输到客户端和存储模块。 优选的，将检测到的数据进行上传和与正常数据对比包括以下步骤： S11、利用检测模块进行相关数据的采集和上传； S12、利用大数据分析模块将所采集和上传的数据与标准数据进行对比； 6 CN 111596025 A 说　明　书 3/9 页 根据数据是否处于正常值，来确定数据不同的传输方向包括以下步骤： S21、若所采集的数据处于正常值，则直接由数据传输模块输出；若为非正常值，则 传输到预警模块； S22、预警模块确定该地点上游排放污染物的涉事工厂、下游的已经污染的流域以 及所造成的污染等级，再输出到控制模块和远程通信模块； 将检测到的数据进行计算，确定等级，再将该等级所对应的处理方式传输到客户 端和存储模块包括以下步骤： S31、控制模块通过得到的不同污染等级来确定不同的处理方式，将处理方式传输 到数据传输模块； S32、数据传输模块将所得到的的所有信息传输到客户端和存储模块； 统计目标河流周围工厂分布，并将统计结果存储到存储模块中，将将河流中P元 素、N元素及金属离子的正常值输入到存储模块，将目标河流水体内等间距设置检测器，检 测器上设置有检测模块，检测器实时监督河流水体中P元素、N元素的浓度，及检测水体的含 氧量；并将所检测到的数据输入到大数据分析模块，存储模块将P元素、N元素及金属离子的 正常值输入到大数据分析模块，大数据模块将检测到的数据和标准数据进行对比，若检测 的数据处于正常值，则直接由数据传输模块输出；若为非正常值，则传输到预警模块；预警 模块通过GPS定位单元确定发送非正常数据信息检测器的位置，再通过存储模块中预存的 目标河流周围的工厂分布信息，通过锁定单元确定该地点上游排放污染物的涉事工厂，通 过预警模块中的时间统计单元确定检测到河流污染的时间以及根据工厂排放污水的间隔 时间和水的流速，通过计算单元算出下游遭到污染的流域以及所造成的污染等级，再将结 果输出到控制模块和远程通信模块，控制模块通过得到的不同污染等级来确定不同的处理 方式，将处理方式传输到数据传输模块；数据传输模块将所得到的的所有信息传输到客户 端和存储模块。 优选的，所述步骤S22中，确定污染等级的计算方法为： 将河流中水体内N元素正常值设为X，将P元素正常值设为Y，将金属离子含量正常 值设为Z，将涉事工厂下游2000米内的检测器所采集到的N元素、P元素和金属离子含量数据 分别进行收集计算： 2000米内的检测器所检测到的N元素含量分别为X1、X2，…，Xp，P元素含量分别为 Y1、Y2，…，Yp，金属离子含量为Z1、Z2，…，Zp,则得到集合Q1＝{X1,X2,X3,…,Xp}，Q2＝{Y1, Y2，Y3,…,Yp}，Q3＝{Z1、Z2、Z3、…、Zp}； 取 k为水污染的相对数值,p为取值的数量； 将河流中每2000米划分为一个区域，每100米设置一个检测器，则每区域共有20个 检测器，河流分为了第一区域、第二区域…第Q区域，将同一个个区域中的检测器所检测到 的N元素、P元素、金属离子含量列为矩阵S，S中包含同一区域内随机的6个检测器的检测值： 由S随机生成H个子矩阵： 7 CN 111596025 A 说　明　书 4/9 页 则 则将所检测区域内的 放入到算法： 将求出的 的数值与M，N进行对比(M，N为自定义的水污染等级临界值)： 当 时，对应水污染等级为I级，可以通过自然净化来恢复原样，只需要通过预 警模块向涉事工厂发出警告； 当 时，对应水污染等级为II级，不可以通过自然净化恢复原样，通过预 警模块向环保部门发出提醒； 当 时，对应水污染等级为III级，不可以通过自然净化恢复原样且造成了较 严重的后果，通过预警模块向检察机关发出提醒； 取 利用每个取样点的和进行计算，可以较为客观的求出水 污染的情况，即工厂排放的污水中只含有P元素、N元素、金属离子中的一个时，也可以对k值 产生影响，将同一区域每个检测器所检测到的P元素、N元素、金属离子及其对应的k值列为 一个矩阵，再由该矩阵随机生成子矩阵，随机生成子矩阵为随机抽取检测点的数值生成的 矩阵，具有随机性，可以代表目标区域内水体污染情况，再将子矩阵对应的k值求得平均值， 再根据平均值再次利用公式求值，此种计算方法可以解决当河流中某一处可能存在污染， 但是由于沉淀或者河水流动较为缓慢等其他原因，未及时扩散到其他检测点时，也可影响 8 CN 111596025 A 说　明　书 5/9 页 最终值，从而及时对排放污水的结果进行处理。 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以实时检测水体中P元素，N元素 和金属离子的浓度，并将检测结果实时上传，若检测到水体污染情况，及时溯源，找到排放 污水的涉事工厂，再根据涉事工厂下游2000米内污染情况的检测结果，利用公式和算法将 涉事工厂排放污水造成的污染情况分为不同的等级，避免水体中污染物因沉淀得不到及时 检测和治理的情况发生，并根据不同的等级决定对涉事工厂的不同处理办法和环境治理办 法。 附图说明 图1为本发明一种基于大数据的水环境污染分析系统的模块组成结构示意图； 图2为本发明一种基于大数据的水环境污染分析系统的模块连接结构示意图； 图3为本发明一种基于大数据的水环境污染分析系统步骤示意图； 图4为本发明一种基于大数据的水环境污染分析系统详细化步骤结构示意图。