1.背景概述

我國是水資源總量豐富，人均占有量少的國家，然而水資源現狀卻令人擔憂。隨著城市化進程加快和經濟的持續發展，導致水資源污染逐漸嚴重，多個城市出現用水短缺的情況。如工業用水和生活用水的超標排放，使得湖泊金屬污染和富營養化十分嚴重，水質多種物質嚴重超標，作為飲用水，多項指標不合格；水污染造成的缺水加劇了對地下水的開采，使得地下水漏斗面積不斷擴大，水位大幅度下降，從而引起地面污水不斷向地下水倒灌，形成惡性循環，導致地下水污染不斷加重，對環境和人類生活產生了嚴重影響。因此，必須高度重視對水污染的監測和治理。

水質監測是保護水環境的重要方式，為區域內水環境監測、分析提供有效數據支持，為決策提供依據，使管理者在有效保護和綜合治理水資源工作方面有據可依。

 

 

>>>物聯網水質平臺登錄界面

2.平臺架構

物聯網水質監測平臺由物聯網平臺、數據庫管理系統、應用服務管理系統共同組成，通過物聯網與互聯網的連接，實現了設備與信息系統的整合。利用物聯網感知技術和云數據處理，使得“污染監測-評估治理-報警預警”融合貫通，通過對水質狀況的監測和評估，使管理者掌握水質變化趨勢，為污染防治提供科學依據，同時避免運維人員多次去現場查看，節省運維成本，方便管理。

 

 

>>>整體架構圖

 

3.價值與優勢

• 數據展示、分析

多種數據展示方式，用戶可靈活進行查詢、對比、導出；

圖表數據顯示，可協助管理者進行分析、決策；

GIS一張圖，從空間分布上查看監測數據。

• 運維和管理

全方位監控設備運行狀態，降低運維成本；

簡潔的遠程控制功能，減少勞動力；

快速推送報警信息，使運維人員第一時間掌握異常信息。

• 預警

提前預知水質變化，為污染防治提供依據。

• 數據對接

可跨平臺對接數據，兼容多種平臺數據傳遞。

4.功能介紹

4.1數據展示、分析功能

實時數據查詢功能，主要顯示設備最新時間監測參數、曲線、監測點設備的運行狀態、24小時上報成功率等信息，當設備狀態異常時，還可根據頁面的站點負責人信息和聯系方式，快速通知相關人員及時進行處理。

歷史數據統計分析功能，支持設備歷史數據查看，包括本日、本月、本季度、自定義時間段的數據查詢及導出，當前站點水質綜合評級等級的顯示，以及不同站點間相同參數可進行對比分析。

 

 

>>>歷史數據頁面

GIS地圖，將分布在不同流域的設備信息進行空間展示，可對比查看上下游監測參數的變化情況，以及設備的告警數量、水質等級等信息。

 

 

>>>GIS地圖頁面

4.2 運維與管理

平臺采用多種報警信息相結合，當設備發生任何異常情況時，用戶都可隨時掌握，減少維護工作量，降低運維成本。具體如下：

• 防盜報警，當設備偏移安裝位置后，平臺會進行位置偏移報警，并及時通過水質云app推送給用戶，以方便用戶采取對應措施。
• 低電壓報警，當設備電壓低于某一閾值時，進行低電壓報警；
• 數據超標報警，當監測點參數超過設定的正常范圍，水質質量發生變化時，進行報警；
• 通信中斷報警，因信號問題或其他外界因素，導致設備通信中斷長達3小時時，進行報警；
• 故障報警，設備發生故障時自動報警；
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>>>防盜信息配置頁面

• 遠程控制，可靈活遠程設置設備參數，避免運維人員去現場調整，遠程修改參數如：數據抄讀間隔、上報間隔、傳感器識別等。如用戶在使用過程中，發現設備上報間隔過短，可在下圖中的設置界面修改上報間隔為60，當設備收到命令并執行后，會將執行結果反饋到平臺；
•  

 

>>>遠程控制頁面

• 報警推送，平臺配置的水質云APP，具有在線查看設備數據，和接收報警信息等功能，當監測點設備發生報警時，APP會收到平臺推送的報警信息，及時提醒運維人員采取相應措施。支持Android和IOS版本掃碼下載。

4.3 預警功能

水質綜合預警功能由機器學習算法和人工智能組成，對大量監測數據進行預處理后，結合水質綜合評價，帶入集成學習算法中，進行模型訓練。在實際應用中通過新產生數據進行模型的自學習，不斷優化模型，最終得到預警值和水質綜合評價指數，實現對現有水體的表征，以及對未來一段時間水體變化的預警預測。

 

 

>>>溶解氧預測圖

5.應用案例

5.1管網監測

【北京采育管網水文、水質監測】

相關介紹：工業園區管網監測，其中部分監測點位之間存在上、下游關系，監測參數：水溫、pH、COD、氨氮、流速、液位、流量

平臺提供不同監測點同一參數的對比分析功能，可對比查看上、下游點位監測參數，當出現污染時，根據對比分析得出可能存在污染的區域，能夠為污染防治提供豐富的數據支持。如下圖，育英街和采林路為上下游關系，可對兩個站點的數據進行對比，分析得出數據是否存在異常情況。

 

 

>>>對比分析頁面

 

5.2 湖庫監測

【山西呂梁文峪河水庫監測】

相關介紹：水庫水質監測，監測參數：水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度，數據端為浮標，需上報定位信息，即經度、緯度

下圖為監測點浮標上報的經、緯度信息：

 

 

>>>文峪河水庫數據

浮標在實際使用過程中，有時會遇到一些外部因素導致設備出現安全隱患，如突發大暴雨，導致液位過高、流速過快，使設備可能被沖離原安裝位置無法追蹤，或有一些不法人員會偷盜設備，以謀取私利。為防止此類事件發生，特設計防盜功能，當設備偏離安裝位置1公里后，平臺及時進行報警，并推送到運維人員手機上，使運維人員及時采取措施。

 

 

>>>經緯度報警頁面

5.3河道監測

【舟山臨城河監測】

相關介紹：河道水質監測，監測參數：水溫、pH、溶解氧、電導率、ORP

下圖為監測點設備上報的數據信息：

 

 

>>>舟山臨城河數據

平臺在顯示監測數據的基礎上，也提供了水質狀況WQI的展示和預警，幫助用戶在掌握現有水質狀況的基礎上，了解未來一段時間的水質變化趨勢，如果預警水質變差，則需加大關注度提前做好治理準備，防止水質變差。

 

 

>>>WQI真實值與預測值