本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)管理，具體是一種用于廢水監(jiān)測的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在工廠的運作過程中，會源源不斷地產(chǎn)生各類廢水，這些廢水在排放之前必須歷經(jīng)多個處理步驟，方能達到排放標(biāo)準(zhǔn)，而在排放之前，采樣工作至關(guān)重要，它是確保排放水體達標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。廢水一般情況下是在調(diào)節(jié)池、消毒池和沉淀池等廢水排放池中存放，然后進行采樣的，然而，就目前的采樣狀況而言，存在著一些不容忽視的問題：依賴于人工采樣的方式是目前的主要采樣方式，而這種方式會存在采樣點選擇不當(dāng)，以及效率過低和采樣主觀性較大的問題，導(dǎo)致采樣的數(shù)據(jù)缺乏代表性。所以應(yīng)根據(jù)水體的實際特征，智能合理的選擇采樣點位置，使采樣的數(shù)據(jù)更加具有代表性，不僅能全面的了解到廢水處理過程是否合理，還能為后續(xù)的廢水處理工作積累寶貴的數(shù)據(jù)資源，為其提供有力的數(shù)據(jù)支持。?

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于廢水監(jiān)測的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種用于廢水監(jiān)測的數(shù)據(jù)管理方法，包括以下步驟：

4、步驟s100：拍攝廢水排放池的全景圖像，并建立廢水排放池的平面坐標(biāo)系，獲取歷史的采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)各采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣點在平面坐標(biāo)系中的位置，以及采樣時的水體狀態(tài)參數(shù)，得到各采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體特征程度，并轉(zhuǎn)換為水體特征比值，進而根據(jù)各采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣結(jié)果，得到所有特征采樣數(shù)據(jù)；

5、在本方案中，可以通過部署無人機在廢水排放池的正上方，拍攝全景圖像，全景圖像要把廢水排放池拍完整，并根據(jù)廢水排放池的長與寬得到平面坐標(biāo)系；

6、步驟s200：確定廢水監(jiān)測設(shè)備的總數(shù)量，根據(jù)廢水排放池對應(yīng)的水池區(qū)域，以及每一特征采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體特征比值，進而將水池區(qū)域劃分為若干特征區(qū)域；

7、步驟s300：根據(jù)各特征采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體特征比值，設(shè)置循環(huán)次數(shù)進行循環(huán)，得到水池區(qū)域中的目標(biāo)區(qū)域，以及各目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的目標(biāo)點，并將各廢水監(jiān)測設(shè)備部署在目標(biāo)點位置處；

8、步驟s400：確定目標(biāo)采樣數(shù)量，通過對廢水監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析，得到各目標(biāo)點的水體特征程度，并根據(jù)目標(biāo)點之間的距離，將目標(biāo)點進行標(biāo)記，在標(biāo)記的目標(biāo)點處進行采樣。

9、進一步的，步驟s100包括：

10、步驟s110：從平面坐標(biāo)系中隨機選取若干采樣點，并在每一采樣點處進行采樣，作為某一批次的采樣數(shù)據(jù)，再隨機選取若干采樣點并進行采樣，以此類推，得到若干批次，將同一批次的所有采樣數(shù)據(jù)歸為一個采樣集合，得到若干采樣集合；采樣數(shù)據(jù)包括采樣時的采樣點、采樣時間、水體狀態(tài)參數(shù)，以及采樣結(jié)果，采樣結(jié)果包括水質(zhì)參數(shù)；在平面坐標(biāo)系中，得到廢水排放池的邊界區(qū)域，以及其中高度大于高度閾值的構(gòu)件的區(qū)域，并均作為障礙區(qū)域；

11、步驟s120：獲取某采樣集合中的某采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣點p0，以采樣點p0為圓心，半徑為r的范圍作為采樣檢測范圍，將半徑r均勻分為n份，進而將采樣檢測范圍分為n個子檢測范圍，并按照面積從小到大依次進行排序；獲取其中第n個子檢測范圍內(nèi)的障礙區(qū)域面積sn，得到第n個子檢測范圍的權(quán)值：wn=sn*(n+1-n)∑n?h=1h；獲取某采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體狀態(tài)參數(shù)v，以及所有子檢測范圍的權(quán)值，得到某采樣數(shù)據(jù)的水體特征程度：，其中，kc為水體特征系數(shù)；

12、步驟s130：得到某采樣集合對應(yīng)的所有水體特征程度，并得到最大水體特征程度對應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)dmax，將除了采樣數(shù)據(jù)dmax的其余各采樣數(shù)據(jù)的水體特征程度，均除以最大水體特征程度，得到若干水體特征比值；獲取采樣數(shù)據(jù)dmax對應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)a，得到其余各采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)，與水質(zhì)參數(shù)a的方差，將方差小于方差閾值的采樣數(shù)據(jù)作為特征采樣數(shù)據(jù)；進而根據(jù)各采樣集合，得到所有的特征采樣數(shù)據(jù)。

13、在本方案中，水體特征程度為水的混合程度，障礙區(qū)域包括兩種，一種是池中的柱子、墻壁等構(gòu)件，另一種是周圍的墻壁，水體狀態(tài)參數(shù)為水的流速，水質(zhì)參數(shù)為ph值等。由于壁面的黏滯作用，水流在墻壁周圍會形成邊界層，所以會導(dǎo)致采樣點距離墻壁越近，水流對周圍的混合更不均勻，所以距離墻壁越近，墻壁越多，此處的混合程度應(yīng)更小，而由于流速與混合程度也有較大關(guān)聯(lián)，當(dāng)流速較大時，周圍物質(zhì)的混合越均勻，所以流速v越大，混合程度越大。當(dāng)流速較大時，水池中的各酸堿物質(zhì)快速混合，而不是有積累，所以流速較大、障礙區(qū)域越少的位置，水質(zhì)參數(shù)更接近于水體的實際平衡狀態(tài)，更具有代表性，而與流速較大時的ph值相差較大的數(shù)據(jù)，由于無法估量其真實性，所以這部分數(shù)據(jù)不具有代表性，不能作為特征采樣數(shù)據(jù)；

14、進一步的，步驟s200包括：

15、步驟s210：在平面坐標(biāo)系上標(biāo)出每一特征采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣點的位置；得到距離采樣點a最近的采樣點b，將采樣點a和采樣點b之間的距離作為lab，并將對應(yīng)的水體特征比值分別作為ca和cb，若ca＜cb，以采樣點a為起點，指向采樣點b的方向，大小為k*|cb-ca|*lab，得到采樣點a的采樣向量，k為向量系數(shù)，k＞0；若ca＞cb，以采樣點a為起點，指向采樣點b的反方向，大小為k*|cb-ca|*lab，得到采樣點a的采樣向量；若ca=cb，則采樣點a不存在采樣向量；進而得到所有采樣點對應(yīng)的采樣向量，并相加得到定位向量；

16、步驟s220：隨機獲取水池區(qū)域中的若干坐標(biāo)點，求平均值得到中心設(shè)施點，以中心設(shè)施點為定位向量的起點，將定位向量的終點作為特征點；將廢水監(jiān)測設(shè)備總數(shù)量作為m，獲取水池區(qū)域的總面積area，得到均分面積s^=area/m；從水池區(qū)域的邊緣處隨機獲取一坐標(biāo)點，并與特征點進行連線得到特征線段l1，將特征線段l1以特征點為圓心，順時針方向進行旋轉(zhuǎn)，直至旋轉(zhuǎn)后的特征線段l2與特征線段l1，以及水池區(qū)域的邊緣線之間包圍的區(qū)域面積等于均分面積s^時，停止旋轉(zhuǎn)，并將包圍的區(qū)域作為特征區(qū)域，依次類推，得到m個面積均為s^的特征區(qū)域。

17、進一步的，步驟s300包括：

18、步驟s310：設(shè)置循環(huán)次數(shù)t=1，隨機獲取某特征區(qū)域內(nèi)的若干個坐標(biāo)點，求平均值得到某特征區(qū)域的中心區(qū)域坐標(biāo)，根據(jù)某特征區(qū)域中的某采樣點q與中心區(qū)域坐標(biāo)的距離，得到某采樣點q對應(yīng)的距離權(quán)值為wq=e-d，其中，e為自然指數(shù)，d為某采樣點q與中心區(qū)域坐標(biāo)的距離；根據(jù)某特征區(qū)域內(nèi)對應(yīng)的，每一采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的距離權(quán)值和水體特征比值，得到某特征區(qū)域?qū)?yīng)的特征水體特征比值為y=ky*∑q?q=1wq*cq，ky為水體特征程度系數(shù)，q為某特征區(qū)域中的采樣數(shù)據(jù)總數(shù)，cq為某采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體特征比值；若某特征區(qū)域內(nèi)不存在對應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)，將距離中心區(qū)域坐標(biāo)最近的采樣點對應(yīng)的水體特征比值，作為某特征區(qū)域?qū)?yīng)的特征水體特征比值；根據(jù)所有特征區(qū)域的特征水體特征比值，得到平均比值c^，并將各特征水體特征比值除去c^，得到各特征區(qū)域?qū)?yīng)的面積調(diào)整比例；

19、步驟s320：將各面積調(diào)整比例乘以均分面積s^，得到各特征區(qū)域的迭代面積，依據(jù)步驟s200至步驟s300將各特征區(qū)域的面積調(diào)整至迭代面積，并重新設(shè)置各中心區(qū)域坐標(biāo)，計算調(diào)整后的各特征區(qū)域的特征水體特征比值，重新得到面積調(diào)整比例，將循環(huán)次數(shù)t的值加1；設(shè)置循環(huán)次數(shù)t的最大值為tmax，當(dāng)循環(huán)次數(shù)t到達tmax時，停止調(diào)整，得到最終的各特征區(qū)域，作為各目標(biāo)區(qū)域，并將最后一次循環(huán)的各中心區(qū)域坐標(biāo)作為目標(biāo)點，得到m個目標(biāo)點。

20、目標(biāo)點只是根據(jù)歷史的采樣數(shù)據(jù)確定的，其主要目的是為了確定以后在采樣時的采樣點應(yīng)該在的位置，以及確定各監(jiān)測設(shè)備的所在位置；而具體采樣時的采樣點位置，為從目標(biāo)點中選取的，這樣做的好處是，利用以上步驟的方法，固定了監(jiān)測設(shè)備的放置位置，不用每次進行采樣時，都要把監(jiān)測設(shè)備重新放置，不僅節(jié)省了人力，而且也更加方便；而通過上述方法得到的監(jiān)測設(shè)備的放置位置，更加合理。

21、進一步的，步驟s400包括：

22、步驟s410：獲取某目標(biāo)點處的廢水監(jiān)測設(shè)備，以當(dāng)前時刻開始，往前s秒內(nèi)每一時刻記錄的水體狀態(tài)參數(shù)，并得到參數(shù)平均值，依據(jù)步驟s100得到某目標(biāo)點當(dāng)前的水體特征程度；確定目標(biāo)采樣數(shù)量為g，1≤g≤m，m為目標(biāo)點的總數(shù)量，獲取每一目標(biāo)點的坐標(biāo)，依據(jù)步驟s200，得到目標(biāo)點a與其余每一目標(biāo)點的目標(biāo)向量，共m-1個目標(biāo)向量，進而將各目標(biāo)向量相加，得到目標(biāo)點a對應(yīng)的總目標(biāo)向量vta，并以特征點為總目標(biāo)向量vta的起點，得到總目標(biāo)向量vta的終點，作為目標(biāo)點a對應(yīng)的特征終點，進而得到每一目標(biāo)點對應(yīng)的特征終點；

23、步驟s420：設(shè)置循環(huán)次數(shù)b=1，分別獲取以各特征終點為圓心，與水池區(qū)域相切所需的各最小半徑，并將各最小半徑中的最小值，對應(yīng)的目標(biāo)點進行標(biāo)記，若存在多個最小半徑中的最小值相同，則將水體特征程度最小的目標(biāo)點進行標(biāo)記；進而將進行標(biāo)記的目標(biāo)點進行剔除，重新選取各特征終點，循環(huán)次數(shù)b的值加1，直至循環(huán)次數(shù)b的值為g時結(jié)束，進而得到g個進行標(biāo)記的目標(biāo)點，并在標(biāo)記的目標(biāo)點處進行采樣。

24、當(dāng)采樣數(shù)量較小時，需要的是混合程度相對較小的特征點，這是因為混合程度較小的特征點更能夠全面地反映廢水的實際情況?；旌铣潭容^小的特征點意味著該點受到的外部影響較小，其水質(zhì)特征更具代表性。因此，在采樣數(shù)量有限的情況下，選擇混合程度較小的特征點進行采樣可以更準(zhǔn)確地反映廢水的水質(zhì)情況，有助于制定更有效的治理和管理措施。

25、一種用于廢水監(jiān)測的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，包括得到特征采樣數(shù)據(jù)模塊、劃分特征區(qū)域模塊、得到目標(biāo)區(qū)域模塊和目標(biāo)點采樣模塊；

26、得到特征采樣數(shù)據(jù)模塊：用于拍攝廢水排放池的全景圖像，并建立廢水排放池的平面坐標(biāo)系，獲取歷史的采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)各采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣點在平面坐標(biāo)系中的位置，以及采樣時的水體狀態(tài)參數(shù)，得到各采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體特征程度，并轉(zhuǎn)換為水體特征比值，進而根據(jù)各采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣結(jié)果，得到所有特征采樣數(shù)據(jù)；

27、劃分特征區(qū)域模塊：用于確定廢水監(jiān)測設(shè)備的總數(shù)量，根據(jù)廢水排放池對應(yīng)的水池區(qū)域，以及每一特征采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體特征比值，進而將水池區(qū)域劃分為若干特征區(qū)域；

28、得到目標(biāo)區(qū)域模塊：用于根據(jù)各特征采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體特征比值，設(shè)置循環(huán)次數(shù)進行循環(huán)，得到水池區(qū)域中的目標(biāo)區(qū)域，以及各目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的目標(biāo)點，并將各廢水監(jiān)測設(shè)備部署在目標(biāo)點位置處；

29、目標(biāo)點采樣模塊：用于確定目標(biāo)采樣數(shù)量，通過對廢水監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析，得到各目標(biāo)點的水體特征程度，并根據(jù)目標(biāo)點之間的距離，將目標(biāo)點進行標(biāo)記，在標(biāo)記的目標(biāo)點處進行采樣。

30、進一步的，得到特征采樣數(shù)據(jù)模塊包括得到障礙區(qū)域單元、計算水體特征程度單元和得到特征采樣數(shù)據(jù)單元；

31、得到障礙區(qū)域單元：用于從平面坐標(biāo)系中隨機選取若干采樣點，并在每一采樣點處進行采樣，得到若干采樣集合；在平面坐標(biāo)系中，繪制障礙區(qū)域；

32、計算水體特征程度單元：用于獲取某采樣集合中的某采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的采樣點，得到采樣檢測范圍，并分為若干子檢測范圍，得到每一子檢測范圍的權(quán)值；并根據(jù)某采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體狀態(tài)參數(shù)，得到某采樣數(shù)據(jù)的水體特征程度；

33、得到特征采樣數(shù)據(jù)單元：用于得到某采樣集合中的所有水體特征程度，進而得到各采樣數(shù)據(jù)的水體特征比值；進而根據(jù)各采樣集合，得到所有的特征采樣數(shù)據(jù)。

34、進一步的，得到目標(biāo)區(qū)域模塊包括得到面積調(diào)整比例單元和得到目標(biāo)區(qū)域單元；

35、得到面積調(diào)整比例單元：用于隨機獲取某特征區(qū)域內(nèi)的若干個坐標(biāo)點，得到某特征區(qū)域的中心區(qū)域坐標(biāo)，并得到某特征區(qū)域?qū)?yīng)的特征混合比值；根據(jù)所有特征區(qū)域的特征混合比值，得到各特征區(qū)域?qū)?yīng)的面積調(diào)整比例；

36、得到目標(biāo)區(qū)域單元：用于得到各特征區(qū)域的迭代面積，并進行循環(huán)，得到最終的各特征區(qū)域，作為各目標(biāo)區(qū)域，并將最后一次循環(huán)的各中心區(qū)域坐標(biāo)作為目標(biāo)點。

37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種用于廢水監(jiān)測的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及方法，包括：拍攝廢水排放池的全景圖像，獲取歷史的采樣數(shù)據(jù)，得到所有特征采樣數(shù)據(jù)；確定廢水監(jiān)測設(shè)備的總數(shù)量，根據(jù)廢水排放池對應(yīng)的水池區(qū)域，以及每一特征采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的水體特征比值，將水池區(qū)域劃分為若干特征區(qū)域，設(shè)置循環(huán)次數(shù)進行循環(huán)，得到水池區(qū)域中的目標(biāo)區(qū)域，以及對應(yīng)的目標(biāo)點；確定目標(biāo)采樣數(shù)量，得到各目標(biāo)點的水體特征程度，并根據(jù)目標(biāo)點之間的距離，將目標(biāo)點進行標(biāo)記，在標(biāo)記的目標(biāo)點處進行采樣。本發(fā)明通過根據(jù)水體的實際特征，智能合理的選擇采樣點位置，使采樣的數(shù)據(jù)更加具有代表性，為后續(xù)的廢水處理工作提供有力的數(shù)據(jù)支持。