一种基于工业物联网的环保数据采集与监视控制方法及系统与流程

本发明涉及水污染监测，更具体地说，本发明涉及一种基于工业物联网的环保数据采集与监视控制方法及系统。

背景技术：

1、工业园区作为现代工业化的重要组成部分，为经济的快速发展和社会的持续进步提供了关键的支撑；然而，随着工业活动的不断扩大和深化，地下水污染问题逐渐凸显出来，成为亟待解决的环境挑战之一；地下水作为重要的水源补给来源和环境生态要素，其污染不仅对人类健康构成威胁，还可能导致生态系统破坏，影响可持续发展目标的实现；目前工业园区地下水污染的形成机制复杂多样，常见的污染源包括工业废水、生产排放、化学品储存等，并且由于地下水的污染状况呈现出成因复杂、隐蔽性强和难以逆转的特点，从而导致这些污染物通过地下水流动扩散，可能引起地下水质的逐渐恶化，对周边地区造成潜在危害；因此，如何针对工业园区的地下污染进行数据采集与监视控制就成为当下急需解决的问题。

2、目前，地下水的环保数据采集与监视控制方法主要基于人工收取污染物排放数据的方式实现，当然存在部分自动化的方式，例如授权公告号为cn114529226b的中国专利公开了一种基于工业物联网的地下水污染的监测方法与系统，再例如申请公开号为cn115660438a的中国专利公开了一种工业园区土壤和地下水污染预警等级评价方法，上述方法虽能监测和评估地下水的污染程度，但经发明人对上述方法以及现有技术进行研究和实际应用发现，上述方法以及现有技术至少存在以下部分缺陷：

3、（1）缺乏有效的数据分析和挖掘，无法获取工业园区内地下水的污染线路，从而无法为地下水修复提供有效的数据支持和决策依据；

4、（2）仅针对单一污染情形，难以实际应用于复杂情形的工业园区地下水污染治理和防控，并且无法获悉工业园区地下水的交叉污染情况，无法基于交叉污染情况溯源出工业园区内多个污染偷排企业。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于工业物联网的环保数据采集与监视控制方法及系统。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于工业物联网的环保数据采集与监视控制方法，所述方法包括：

4、获取t时刻下m个监测井的第一水质污染监测数据，以及提取t-n时刻下每个监测井的第二水质污染监测数据；所述第一水质污染监测数据包含r个水质元素集ea，所述第二水质污染监测数据包含r个水质元素集eb，m、n、r均为大于零整数集；

5、根据第一水质污染监测数据和第二水质污染监测数据确定q个污染井，以及确定一个最大交叉污染监测井，q为大于零的正整数集；

6、获取工业园区地图，在工业园区地图中对交叉污染监测井和污染井进行标注，基于标注后的工业园区地图筛选出l条疑似污染线路，l为大于零的正整数集；

7、确定每条疑似污染线路的周边园内企业，提取每个周边园内企业的生产信息，基于每个周边园内企业的生产信息进行分析，以确定s个疑似偷排企业；所述生产信息包括产品原料的元素集和工业废料的元素集；

8、计算每条疑似污染线路的斜率系数，根据斜率系数确定污染路线，以及确定污染路线上的至少一个偷排企业。

9、进一步地，确定q个污染井，包括：

10、提取第一水质污染监测数据中每个水质元素集ea的元素数量；

11、将每个水质元素集ea的元素数量与预设元素数量阈值进行比较，若水质元素集ea的元素数量小于等于预设元素数量阈值，则判定对应监测井为未污染监测井，若水质元素集ea的元素数量大于预设元素数量阈值，则判定对应监测井为污染监测井，统计污染监测井的数量，则得到q个污染井。

12、进一步地，确定一个最大交叉污染监测井，包括：

13、提取第一水质污染监测数据中的r个水质元素集ea，以及提取第二水质污染监测数据中的r个水质元素集eb；

14、基于预设集合关系计算每个水质元素集ea与对应水质元素集eb的差值，将每个水质元素集ea与对应水质元素集eb的差值标记为集合元素差，得到u个集合元素差，u为大于零的正整数集；

15、按照差值从大到小对u个集合元素差进行排序，提取排序第一集合元素差；

16、基于排序第一集合元素差提取对应的水质元素集ea或水质元素集eb，根据对应的水质元素集ea或水质元素集eb，确定对应的监测井作为最大交叉污染监测井。

17、进一步地，确定一个最大交叉污染监测井，还包括：

18、获取q个污染井的水质元素集ea，以及获取每个污染井水质元素集ea中的元素数量；

19、按照元素数量值从大到小对每个污染井的水质元素集ea进行排序，提取排序第一水质元素集ea；

20、根据排序第一水质元素集ea获取对应污染井，确定对应的污染井作为最大交叉污染监测井。

21、进一步地，l条疑似污染线路的筛选逻辑具体如下：

22、a.获取最大交叉污染监测井在工业园区地图中的坐标，以及确定在工业园区地图中的最远污染监测井；

23、b.基于最大交叉污染监测井的坐标，并按预设搜索距离条件进行搜索，获取最大交叉污染监测井的相邻污染监测井；

24、c.在工业园区地图中，对最大交叉污染监测井和最大交叉污染监测井的相邻污染监测井进行线路连接；

25、d.将相邻污染监测井作为目标污染监测井，以目标污染监测井为基准，搜索目标污染监测井的相邻污染监测井，将目标污染监测井与目标污染监测井的相邻污染监测井进行线路连接；

26、e.重复上述步骤d，直至目标污染监测井的相邻污染监测井为最远污染监测井，将目标污染监测井与最远污染监测井进行线路连接，得到l条疑似污染线路。

27、进一步地，最远污染监测井的确定逻辑如下：

28、提取最大交叉污染监测井坐标，以及基于最大交叉污染监测井对q个污染井进行划分，以得到k个方向的污染井和污染井坐标；

29、基于每个方向的污染井坐标和最大交叉污染监测井坐标，分别计算出最大交叉污染监测井与每个方向的污染井的距离，将最大交叉污染监测井与每个方向的污染井的距离作为位置间距，得到k个方向的d个位置间距；

30、按照数值大小对每个方向的d个位置间距进行排序，获取每个方向排序第一位置间距的污染井，将每个方向排序第一位置间距的污染井作为每个方向的最远污染监测井。

31、进一步地，基于每个周边园内企业的生产信息进行分析，包括：

32、将水质元素集ea分别与生产信息中产品原料的元素集和工业废料的元素集进行相似度计算，以获得第一相似度和第二相似度；

33、对第一相似度和第二相似度求均值，以得到相似度均值；

34、将相似度均值与预设相似度均值阈值进行比较，若相似度均值大于预设相似度均值阈值，则判定对应周边园内企业为疑似偷排企业，若相似度均值小于等于预设相似度均值阈值，则判定对应周边园内企业为非疑似偷排企业。

35、进一步地，计算每条疑似污染线路的斜率系数，包括：

36、获取每条疑似污染线路中污染井的水质元素集ea，提取每个水质元素集ea的元素数量；

37、按最大交叉污染监测井到最远污染监测井方向，对疑似污染线路中的每个污染井进行标号；

38、以每个污染井的标号作为横轴，以每个污染井对应的元素数量作为纵轴，构建数量折线图，将每个横轴和纵轴对应的数据点作为节点；

39、计算每两个相邻节点的斜率，将每两个相邻节点的斜率作为斜率系数，得到h个斜率系数，h为大于零的正整数集。

40、进一步地，根据斜率系数确定污染路线，包括：将每个斜率系数与预设斜率系数阈值进行比较；若斜率系数大于等于预设斜率系数阈值，则判定对应疑似污染线路为污染线路；若斜率系数小于预设斜率系数阈值，则判定对应疑似污染线路为非污染线路。

41、进一步地，确定至少一个偷排企业，包括：

42、获取污染线路上每个疑似偷排企业周边的污染土壤信息；所述污染土壤信息包括污染元素数量、污染元素类型、污染区域面积和土壤污染深度；

43、以及获取污染线路中距离最小污染井的污染浓度；

44、利用皮尔逊相关系数对污染土壤信息和污染浓度进行相关性计算，得到相关系数；

45、将相关系数与相关系数阈值进行比较，若相关系数大于相关系数阈值，则判定对应疑似偷排企业为偷排企业；若相关系数小于等于相关系数阈值，则判定对应疑似偷排企业为非偷排企业。

46、一种基于工业物联网的环保数据采集与监视控制系统，包括：

47、数据获取模块，用于获取t时刻下m个监测井的第一水质污染监测数据，以及提取t-n时刻下每个监测井的第二水质污染监测数据；所述第一水质污染监测数据包含r个水质元素集ea，所述第二水质污染监测数据包含r个水质元素集eb，m、n、r均为大于零整数集；

48、污染确定模块，用于根据第一水质污染监测数据和第二水质污染监测数据确定q个污染井，以及确定一个最大交叉污染监测井，q为大于零的正整数集；

49、污染线路筛选模块，用于获取工业园区地图，在工业园区地图中对交叉污染监测井和污染井进行标注，基于标注后的工业园区地图筛选出l条疑似污染线路，l为大于零的正整数集；

50、污染企业排查模块，用于确定每条疑似污染线路的周边园内企业，提取每个周边园内企业的生产信息，基于每个周边园内企业的生产信息进行分析，以确定s个疑似偷排企业；所述生产信息包括产品原料的元素集和工业废料的元素集；

51、污染溯源模块，用于计算每条疑似污染线路的斜率系数，根据斜率系数确定污染路线，以及确定污染路线上的至少一个偷排企业。

52、一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述一种基于工业物联网的环保数据采集与监视控制方法。

53、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述一种基于工业物联网的环保数据采集与监视控制方法。

54、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

55、1.本技术公开了一种基于工业物联网的环保数据采集与监视控制方法及系统，首先获取监测井的第一水质污染监测数据，提取第二水质污染监测数据；然后根据第一水质污染监测数据和第二水质污染监测数据确定q个污染井，以及确定最大交叉污染监测井；之后获取工业园区地图，在地图中对交叉污染监测井和污染井进行标注，基于标注后的工业园区地图筛选出l条疑似污染线路；确定每条疑似污染线路的周边园内企业，提取周边园内企业的生产信息，基于每个周边园内企业的生产信息进行分析，确定s个疑似偷排企业；最后计算每条疑似污染线路的斜率系数，根据斜率系数确定污染路线，以及确定污染路线上的偷排企业；通过上述步骤，本发明能够获取工业园区内地下水的污染线路，从而有利于为地下水修复提供有效的数据支持和决策依据。

56、2.本技术公开了一种基于工业物联网的环保数据采集与监视控制方法及系统，通过在确定污染路线的基础上确定偷排企业，本发明能获悉工业园区地下水的交叉污染情况，从而有利于溯源出工业园区内的多个污染偷排企业，进而有利于实际应用于复杂情形的工业园区地下水污染治理和防控。