[发明专利]基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法

权利要求书

1.基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法，应用于排水管网监测系统，所述排水管网监测系统包括多个传感器检测端、物联网关、云服务平台与可视化数据展示终端；传感器检测端用于水质与水流数据检测；物联网关用于水质与水流数据汇聚；传感器检测端通过物联网关与云服务平台相连；云服务平台与可视化数据展示终端相连；云服务平台存储历史管网基本数据、当前管网基本数据与排污水源信息，其特征在于，包括如下步骤：

S1:建立城市污水管网GIS三维可视化模型：综合地理信息系统GIS、数据库与三维模型，显示地下污水管线的空间层次和位置；

S2:管网基本数据收集：包括管网的拓扑结构、水质数据、流量数据、水泵运行数据；

S3:基于GIS管网分区，建立管网节点流量模型：包括建立节点流量方程组、管段压降方程组以及环能量方程组，用于对管网排污流量数据、压力数据进行统计计算分析，并通过GIS地图显示；

S4:建立关联排污水源信息的排污水质成分元数据库；

S5:当管网中存在水质污染超标时，可视化数据展示终端通过GIS地图实时进行显示报警；

S6:可视化数据展示终端利用管网水力模型进行分析模拟计算，获取主管段的管网节点的水质成分数据，将污染源初步预定位到主管段的管网节点；

S7:将主管段的管网节点的水质数据与排污水质成分元数据库分析对比，若相同则得到排污水源信息，并通过GIS地图显示。

2.根据权利要求1所述基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法，其特征在于，所述节点流量方程组具体包括：

设定节点关联管段方向，流量以流入节点为负，流出节点为正，则节点流量方程为：

其中：q_i为节点j关联管段流量，Q_j为节点流量。

3.根据权利要求1所述基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法，其特征在于，所述管网节点流量方程组为：

其中：A为管网图关联矩阵，为管段流量列向量，为节点流量列向量。

4.根据权利要求1所述基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法，其特征在于，所述管段压降方程组具体包括：

设定管段方向，管段水头差以起点水头与终点水头之差，则管段压降方程为：

其中：F_i为起点集合，T_i为终点集合，M为管段总数；

管段压降方程组为：

5.根据权利要求1所述基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法，其特征在于，所述传感器检测端包括水质传感器与流量传感器。

6.根据权利要求1所述基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法，其特征在于，所述可视化数据展示终端包括查询单元，用于查询存储于云服务平台的历史水质与水流数据、当前水质与水流数据与排污水源信息，并通过GIS地图显示。