基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法

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基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及环境监测技术领域，特别是涉及到一种基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法。\n背景技术\n[0002] 我国环境监测起步较晚，经过30年的发展，现已发展到物理监测、生物监测、生态监测、遥感、卫星监测,从间断性监测逐步过渡到自动连续监测。监测范围从一个断面发展到一个城市、一个区域乃至全国。一个以环境分析为基础,以物理测定主导,以生物监测、生态监测为补充的环境监测技术体系已初步形成。同时,初步形成了具有中国特色的环境监测技术规范、环境监测分析方法、环境质量标准体系和环境质量报告制度,并逐步迈向标到较大改善。为了确保空气、饮用水、地表水、海水、土壤、生物多样性、放射性、电磁辐射等的环境安全，必须进一步加强工农业生产和生活污染的环境监测以及治理力度。\n[0003] 环境监测是以自动分析仪器为核心,运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和GPRS无线数据传输方式所组成的一个综合性的自动环保监测与环境预警的信息平台。该技术已经广泛的在水质监测、烟气自动监测(CEMS)、空气质量监测、环境噪声监测以及视频监测等多种环境监测过程中应用，系统以污染源监测为基础，充分贯彻总量管理、总量控制的原则，对环境中的目标污染物进行实时的监控,利用无线网络传输技术对排污单位及监控断面进行同步跟踪和监控，在各级环保部门环境信息网络的建设过程中也有积极的推动作用，方便了各级环保部门的环境监理与环境监测工作，同时促进了环保工作的交流,对国家的环保产业的技术发展有一定的推动作用。\n[0004] 现有环境监测系统则存在严重不足：a)监测设备质量不能满足工作的需要，不能达到预想的运行目的，不能同时监测多项环境污染因子，不能充分做出环境污染工作的预判，延误最佳监测及治理时间；b)产品的技术支持不够，销售网点不能及时处理好售后发生的技术问题；c)有些企业自己就是监测系统的运营单位，不能保证企业排口实时数据的传输以及数据的准确性；d)监测设备的不稳定性，在仪器运行的过程中，需要不断用标准样品对仪器的工作曲线进行必要的校正，加大了环保监测部门的工作量和工作成本；e)数据无线传输系统的维护管理也是一笔不小的开销，因而就有了一些可以装起仪器而运营不起的单位，那样也不能保证数据的真实有效性。\n[0005] 更重要的，环境监测系统一般只局限于终端监测，没有对企业生产污染物排放、尾端治理原材物料消耗、区域富集等系列数据进行相关性分析，造成诸多环境治理设施空转乃至不转的情况时常发生。为此我们发明了一种新的基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法，解决了以上技术问题。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的是提供一种在现有监测系统基础上，充分利用低轨道民用空间设施中通、导、遥各类卫星，借助各种不同物理、化学及红外、激光探头，并结合地面点、面和系统污染源传感器进行环境监测和预警的基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法。\n[0007] 本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法，该基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法包括：步骤1，采集污水生产系统的生产参数并传输给DES卫星及北斗云系统，以获得原水产量；步骤2，监测污水生产系统产出的原水的水质参数，采集原水的排放量，并传输给DES卫星及北斗云系统；步骤3，采集原水处理系统的生产参数并传输给DES卫星及北斗云系统，以获得原水处理量；步骤4，监测原水处理系统排出的污水的水质参数，采集污水排放量，并传输给DES卫星及北斗云系统；步骤5，DES卫星及北斗云系统将采集和监测到的数据传输给DES数据处理中心，DES数据处理中心根据采集和监测到的数据，判断排出的污水的水质是否达标，并判断是否存在污水偷排的情况。\n[0008] 本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：\n[0009] 在步骤1中，采集的污水生产系统的生产参数包括生产系统的电耗，水耗和热辐射量。\n[0010] 在步骤2中，监测的污水生产系统产出的原水的水质参数包括化学需氧量COD、生化需氧量BOD、悬浮物SS、叶绿素、总磷、总氮和各类重金属离子。\n[0011] 在步骤3中，采集的原水处理系统的生产参数包括原水处理系统的电耗，溶解氧DO浓度，微生物量；具体为：以水作为反应物的生化反应的有机物去除和氨氮去除；\n[0012] 其中，以水作为反应物的生化反应的有机物去除为：1)大分子有机物的消化，2)糖原分解，3)三磷酸腺苷ATP分解，4)有氧呼吸第二阶段，5)光合作用的光反应；\n[0013] 氨氮去除的化学反应为：\n[0014] NH4++1.5O2→NO2+2H++H2O    (a)\n[0015] NO2-+0.5O2→NO3-    (b)\n[0016] 6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O    (c)\n[0017] 6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-    (d)。\n[0018] 在步骤4中，监测的原水处理系统排出的污水的水质参数包括化学需氧量COD、生化需氧量BOD、悬浮物SS、叶绿素、总磷、总氮和各类重金属离子。\n[0019] 在步骤5中，DES数据处理中心根据采集的污水的水质参数判断排出的污水的水质是否达标，并在污水水质不达标时，发出红色预警。\n[0020] 在步骤5中，DES数据处理中心根据原水产量、原水处理量和污水排放量，判断是否存在污水偷排的情况，并在存在污水偷排的情况时，发出红色预警。\n[0021] 步骤1还包括采集污水生产系统附近地下管网的水量情况，并传输给DES卫星及北斗云系统。\n[0022] 步骤5还包括DES数据处理中心根据采集到的污水生产系统附近地下管网的水量情况，对污水生产系统附近地下管网的水量情况进行摸底，辅助判断是否存在污水偷排的情况。\n[0023] 步骤5还包括DES数据处理中心综合某一区域内采集到的多个生产和处理系统的数据，进行该区域的水环境的监测。\n[0024] 本发明中的基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法，将进一步提升影像获取技术、完善遥感监测水质参数的模型方法、拓宽水质监测项目的参数，建立完善的遥感卫星对地观测的精确定位并提供地面高程模型、水质大范围和动态监测数据源，为地理信息系统提供的自然环境信息数据库、遥感影像处理技术等。在现有监测系统基础上，充分利用低轨道民用空间设施中通、导、遥各类卫星，借助各种不同物理、化学及红外、激光探头，并结合地面点、面和系统污染源传感器，对水中的各种污染成份(如含氧量、浑浊度、PH、COD、NH3-N及其他化学污染物等)，河流、湖泊、海洋近岸水质的变化情况进行监测。根据不同需要，建立国家、省或地区一级的环境预警系统，根据低轨道卫星系统24小时数据提供情况，及时对向河流、湖泊、海洋排放污染物超标的化工厂、造纸厂、印染厂等发出红色预警利用该预警系统的建立，对各级环保执法部门配备装有上述探头的无人机，能在最短时间内赶到污染企业现场取证，并采取各种应急手段制止污染。该延伸及升级系统可使目前我国所使用的资源、环境监测升级，加大对资源、环境破坏的执法力度，及时处理各种违法案件，从根本上改善我国各地的水环境质量。\n附图说明\n[0025] 图1为本发明的基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法的一具体实施例的流程图。\n具体实施方式\n[0026] 为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。\n[0027] 如图1所示，图1为本发明的基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法的流程图。\n[0028] 步骤101，采集污水生产系统的生产参数并传输给DES卫星及北斗云系统，以获得原水产量。采集的生产参数包括生产系统的电耗，水耗和热辐射量。该DES(Data Exchange System)系统为双向短报文通信能力的小卫星星座系统，除具有数据采集功能外，还具有双向短报文通信和新型广播服务能力。在一实施例中，还采集污水生产系统附近地下管网的水量情况，并传输给DES卫星及北斗云系统。\n[0029] 步骤102，监测污水生产系统产出的原水的水质参数，采集原水的排放量，并传输给DES卫星及北斗云系统。监测的水质参数包括化学需氧量COD、生化需氧量BOD、悬浮物SS、叶绿素、总磷、总氮和各类重金属离子等。\n[0030] 步骤103，采集原水处理系统的生产参数并传输给DES卫星及北斗云系统，以获得原水处理量。采集的生产参数包括原水处理系统的电耗，溶解氧DO浓度，微生物量。具体为：\n以水作为反应物的生化反应的有机物去除和氨氮去除。\n[0031] 以水作为反应物的生化反应的有机物去除为：1)大分子有机物的消化(水解)2)糖原分解3)ATP分解4)有氧呼吸第二阶段5)光合作用的光反应；\n[0032] 氨氮去除的化学反应为：\n[0033] NH4++1.5O2→NO2+2H++H2O    (a)\n[0034] NO2-+0.5O2→NO3-    (b)\n[0035] 6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O    (c)\n[0036] 6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-    (d)\n[0037] 步骤104，监测原水处理系统排出的污水的水质参数，采集污水排放量，并传输给DES卫星及北斗云系统。监测的水质参数包括化学需氧量COD、生化需氧量BOD、悬浮物SS、叶绿素、总磷、总氮和各类重金属离子等。\n[0038] 步骤105，DES卫星及北斗云系统将采集和监测到的数据传输给DES数据处理中心，DES数据处理中心根据采集和监测到的数据，判断排出的污水的水质是否达标，并判断是否存在污水偷排的情况。DES数据处理中心根据采集的污水的水质参数判断排出的污水的水质是否达标，并在污水水质不达标时，发出红色预警；根据原水产量、原水处理量和污水排放量，判断是否存在污水偷排的情况，并在存在污水偷排的情况时，发出红色预警。同时，根据污水生产系统附近地下管网的水量情况，摸底污水生产系统附近地下管网的水量情况，辅助判断是否存在污水偷排的情况。在一实施例中，DES数据处理中心综合某一区域内采集到的多个生产和处理系统的数据，进行该区域的水环境的监测。\n[0039] 该基于DES卫星及北斗云系统的水环境监测方法可使目前所使用的资源、水环境监测升级，加大对水环境破坏的执法力度，及时处理各种违法案件，从根本上改善水环境质量。并且该方法可使用目前的在线监测系统，并在此基础上进行延伸和升级，兼顾区域水环境的监测，形成一个覆盖我国至一带一路沿线国家乃至全球地表水系统的完整监测体系。