昆明市生态环境科学研究院何佳获国家专利权
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龙图腾网获悉昆明市生态环境科学研究院申请的专利基于排水系统水质水量监测分析的污染溯源系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119959494B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510045348.0,技术领域涉及:G01N33/18;该发明授权基于排水系统水质水量监测分析的污染溯源系统及方法是由何佳;张英;支国强;吴雪;杨艳;郑金龙;付潇华;刘韬;周鸿斌;吴丽芳;付立苹;朱启凤设计研发完成,并于2025-01-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于排水系统水质水量监测分析的污染溯源系统及方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于排水系统水质水量监测分析的污染溯源系统及方法,具体涉及水质水量监测技术领域;通过分布式传感器网络实时采集水质和水量参数,并结合去噪处理和异常检测算法,确保数据质量;利用多变量动态分析方法和时空关联模型,识别污染物浓度的异常变化特性;构建非线性叠加效应修正模型,消除交汇处虚假峰值干扰,定位真实污染源;结合地理信息系统和排水流域模型,基于扩散路径和流动特性模拟污染传播过程,精准确定污染源地理位置;最终,将溯源结果可视化输出至用户终端,生成污染溯源报告,并提供科学的治理建议和多等级报警信号,为污染治理和应急响应提供有效技术支持。
本发明授权基于排水系统水质水量监测分析的污染溯源系统及方法在权利要求书中公布了:1.基于排水系统水质水量监测分析的污染溯源方法,其特征在于:包括以下步骤: S1:通过分布式传感器网络实时采集排水系统中水质参数和水量参数,其中水质参数包括pH值、溶解氧、化学需氧量、氨氮浓度及总磷浓度,水量参数包括流速和流量; S2:对采集的水质参数和水量参数进行去噪处理,并通过异常检测算法过滤非污染源信号,包括传感器误差及突发性泥沙扰动引起的异常数据; S3:利用多变量分析方法对处理后的数据进行动态分析,识别排水系统中污染物浓度的异常变化,同时通过时空关联分析模型确定污染物浓度变化与排放时段和区域的相关性; S4:构建非线性叠加效应修正模型,通过模拟复杂排水网络中不同污染源排放的叠加影响,识别真实污染源的潜在位置,具体包括: 基于地理信息系统获取排水网络的拓扑结构,包括管道节点,管道属性和污染源位置;使用一维圣维南方程模拟管道内的流体运动,描述水流在管道中的速度和流量变化,表达式为:; ;其中:Q为管道内的瞬时流量;A为流截面积;H为水头高度;g为重力加速度; 基于对流-扩散方程模拟污染物在管网中的扩散与混合:;其中:C为污染物浓度;u为水流速度,D为扩散系数;RC为污染物降解或转化的反应项; 对每个已知污染源,单独模拟其排放特性,包括排放强度,排放持续时间和排放周期;输出单源在管网中各节点的污染浓度贡献值,记为;在同一时空范围内,将所有污染源的排放浓度叠加,计算总污染浓度:;若某节点的监测值高于,说明存在未识别的潜在污染源; 对于未识别的潜在污染源,引入非线性修正因子fx,t以模拟复杂管网中污染物的非线性叠加行为:;式中,fx,t通过历史监测数据和流量-浓度关系拟合得出;表示在空间位置x和时间t下,经过非线性叠加效应修正后的污染物浓度分布;使用反演算法计算污染源的排放特性:;式中,表示在空间位置x和时间t下,基于假设污染源位置和排放特性,通过污染物扩散模型计算得到的模拟浓度分布,计算公式为:;为第i个潜在污染源的排放流量;为第i个污染源的排放浓度;为污染源到监测点的管道长度;D为扩散系数;为高斯扩散函数,描述污染物的扩散过程; 基于污染物浓度梯度计算污染源的潜在位置:若下游监测点的浓度高于上游点,结合流速和浓度变化,定位潜在的污染源;识别沿路径中污染物浓度出现突增的关键节点,通过分配权重评估每个污染源对总浓度的贡献:;式中,n为污染源总数,若某污染源的权重高于其他污染源,标记为潜在污染源; S5:结合地理信息系统和排水流域模型,基于污染物扩散路径和排水网络的流动特性,模拟污染物的传播过程,定位污染源的地理位置; S6:将污染溯源结果输出至用户终端,生成污染溯源报告,并根据溯源结果提供污染治理建议和报警信号。
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