[发明专利]供水管网污染物动态监测系统及其监测和预警方法

说明书

本发明公开了一种供水管网污染物动态监测系统，包括现场监测设备、无线传输模块和管理平台；本发明还公开了供水管网污染物的监测和预警方法，包括检测传输水质数据、建立水利模型、高光光谱检测污染物光学特性、逆向计算污染物浓度、超标风险预警；本发明的通过在供水管网系统内采用智能化检测设备，可以实时动态监测原水污染物的转化、管材释放和管道污染物群落的变化以及消毒副产物的产生，并实时和周围居民预警，及时进行防治；以低影响开发技术为原则，在动态系统内采用监测系统，可对环境的影响作用降到了最低。

技术领域

本发明涉及一种水质检测系统及方法，尤其涉及一种供水管网污染物动态监测系统及其监测和预警方法。

背景技术

随着国民经济快速发展和人们生活质量的提高，饮用水水质取代了过去水量的地位，成为用户首要关心的问题。但是由于供水系统自身和周边环境的原因，饮用水水质受到不同程度的威胁。其中，供水系统导致的水质恶化常见如下几个原因：

首先，管网老化腐蚀。目前，我国主要城区的供水管材对于大管径管道一般采用铸铁管、钢管等金属管材，小管径管道常选择水尼龙管等非金属管材料，随着管道的长期使用，如果管道内衬无保护，管材则可能在水体的反复侵蚀下发生腐蚀变化，出现结垢等现象，影响供水的压力稳定性和水质稳定性，还会使水体内部的Fe、Me、Zn等金属元素析出，其他的一些细菌类物质也因环境逐渐累积而逐渐超标。

其次，供水管网破损。排水管网一般布置成树桩网，基本形式为：平行式和正交式。由此形成了管网分布错综复杂，容易因管网腐蚀或人为因素自然灾害等造成的破损未被及时发现导致污水入渗造成市政供水二次污染。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种针对现有供水管网情况复杂，重大突发性水污染事件具有的不确定的突发性的特点，并能提供实时动态风险评估的供水管网污染物动态监测系统；本发明的第二目的在于提供这种动态监测系统的监测和预警方法。

技术方案：本发明的供水管网污染物动态监测系统，包括现场监测设备、无线传输模块和管理平台；所述无线传输模块安装在监测设备顶端，可将检测的数据通过信号传输传送给管理平台；所述管理平台包括硬件部分和软件部分，硬件部分是安装在中央控制室的主机，软件部分是进行数据查询和管理工作的人机交互界面。

进一步地，所述现场监测设备前端设有检测电极探头，所述检测电极探头可直接插入供水管网中，实现了管网水地同步检测。

进一步地，所述人机交互界面中的管网预警信息是通过EFDG模型构建的。

进一步地，所述EFDG模型在水平方向上采用曲线正交坐标系，垂直方向上采用σ坐标变换，采用静水压强假定和Boussinesq近似的手法来建立基于EDFC的管网污染物动态迁徙模型变化。

进一步地，所述EFDG模型的水质模块采用CE-QUAL-ICM模型，可模拟溶解态和颗粒态的碳、氮、磷以及COD、DO的物理变化过程；污染物的浓度采用交错网格上的内外模式分裂法求解，运用二阶精度的有限差分格式，外模采用半隐差分格式，内模采用隐式差分格式。

进一步地，所述人机交互界面是采用了三维激光扫描技术、多普勒雷达降雨定量探测技术、卫星遥感技术、分布式物理水文模型技术建立的水库降雨、水文、地质模型。

进一步地，所述无线传输模块为GRRS无线网络信号传输模块。

一种供水管网污染物动态监测系统的监测和预警方法，包括以下步骤：

(1)通过现场监测设备检测供水管网中的污染物，并将检测的数据通过信号传输传送给管理平台；

(2)利用城市供水网络特性和准动态水力模型，优化供水系统的监测关键点位；通过NSGA-II算法进一步验证上述点位的准确性；

(3)运用高光谱成像技术测定检测到的污染物的光谱学特性；