本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種基于DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

我國環(huán)境監(jiān)測起步較晚，經(jīng)過30年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展到物理監(jiān)測、生物監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測、遙感、衛(wèi)星監(jiān)測,從間斷性監(jiān)測逐步過渡到自動連續(xù)監(jiān)測。監(jiān)測范圍從一個斷面發(fā)展到一個城市、一個區(qū)域乃至全國。一個以環(huán)境分析為基礎(chǔ),以物理測定主導(dǎo),以生物監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測為補(bǔ)充的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)體系已初步形成。同時,初步形成了具有中國特色的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范、環(huán)境監(jiān)測分析方法、環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系和環(huán)境質(zhì)量報告制度,并逐步邁向標(biāo)到較大改善。為了確保空氣、飲用水、地表水、海水、土壤、生物多樣性、放射性、電磁輻射等的環(huán)境安全，必須進(jìn)一步加強(qiáng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活污染的環(huán)境監(jiān)測以及治理力度。

環(huán)境監(jiān)測是以自動分析儀器為核心,運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動測量技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸方式所組成的一個綜合性的自動環(huán)保監(jiān)測與環(huán)境預(yù)警的信息平臺。該技術(shù)已經(jīng)廣泛的在水質(zhì)監(jiān)測、煙氣自動監(jiān)測(CEMS)、空氣質(zhì)量監(jiān)測、環(huán)境噪聲監(jiān)測以及視頻監(jiān)測等多種環(huán)境監(jiān)測過程中應(yīng)用，系統(tǒng)以污染源監(jiān)測為基礎(chǔ)，充分貫徹總量管理、總量控制的原則，對環(huán)境中的目標(biāo)污染物進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控,利用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)對排污單位及監(jiān)控斷面進(jìn)行同步跟蹤和監(jiān)控，在各級環(huán)保部門環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中也有積極的推動作用，方便了各級環(huán)保部門的環(huán)境監(jiān)理與環(huán)境監(jiān)測工作，同時促進(jìn)了環(huán)保工作的交流,對國家的環(huán)保產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展有一定的推動作用。

現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)則存在嚴(yán)重不足：a)監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量不能滿足工作的需要，不能達(dá)到預(yù)想的運(yùn)行目的，不能同時監(jiān)測多項環(huán)境污染因子，不能充分做出環(huán)境污染工作的預(yù)判，延誤最佳監(jiān)測及治理時間；b)產(chǎn)品的技術(shù)支持不夠，銷售網(wǎng)點(diǎn)不能及時處理好售后發(fā)生的技術(shù)問題；c)有些企業(yè)自己就是監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)營單位，不能保證企業(yè)排口實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；d)監(jiān)測設(shè)備的不穩(wěn)定性，在儀器運(yùn)行的過程中，需要不斷用標(biāo)準(zhǔn)樣品對儀器的工作曲線進(jìn)行必要的校正，加大了環(huán)保監(jiān)測部門的工作量和工作成本；e)數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)的維護(hù)管理也是一筆不小的開銷，因而就有了一些可以裝起儀器而運(yùn)營不起的單位，那樣也不能保證數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性。

更重要的，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一般只局限于終端監(jiān)測，沒有對企業(yè)生產(chǎn)污染物排放、尾端治理原材物料消耗、區(qū)域富集等系列數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，造成諸多環(huán)境治理設(shè)施空轉(zhuǎn)乃至不轉(zhuǎn)的情況時常發(fā)生。為此我們發(fā)明了一種新的基于DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測方法，解決了以上技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)基礎(chǔ)上，充分利用低軌道民用空間設(shè)施中通、導(dǎo)、遙各類衛(wèi)星，借助各種不同物理、化學(xué)及紅外、激光探頭，并結(jié)合地面點(diǎn)、面和系統(tǒng)污染源傳感器進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測和預(yù)警的基于DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測方法。

本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：基于DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測方法，該基于DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測方法包括：步驟1，采集污水生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)參數(shù)并傳輸給DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)，以獲得原水產(chǎn)量；步驟2，監(jiān)測污水生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)出的原水的水質(zhì)參數(shù)，采集原水的排放量，并傳輸給DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)；步驟3，采集原水處理系統(tǒng)的生產(chǎn)參數(shù)并傳輸給DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)，以獲得原水處理量；步驟4，監(jiān)測原水處理系統(tǒng)排出的污水的水質(zhì)參數(shù)，采集污水排放量，并傳輸給DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)；步驟5，DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)將采集和監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳輸給DES數(shù)據(jù)處理中心，DES數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)采集和監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，判斷排出的污水的水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，并判斷是否存在污水偷排的情況。

本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

在步驟1中，采集的污水生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)參數(shù)包括生產(chǎn)系統(tǒng)的電耗，水耗和熱輻射量。

在步驟2中，監(jiān)測的污水生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)出的原水的水質(zhì)參數(shù)包括化學(xué)需氧量COD、生化需氧量BOD、懸浮物SS、葉綠素、總磷、總氮和各類重金屬離子。

在步驟3中，采集的原水處理系統(tǒng)的生產(chǎn)參數(shù)包括原水處理系統(tǒng)的電耗，溶解氧DO濃度，微生物量；具體為：以水作為反應(yīng)物的生化反應(yīng)的有機(jī)物去除和氨氮去除；

其中，以水作為反應(yīng)物的生化反應(yīng)的有機(jī)物去除為：1)大分子有機(jī)物的消化，2)糖原分解，3)三磷酸腺苷ATP分解，4)有氧呼吸第二階段，5)光合作用的光反應(yīng)；

氨氮去除的化學(xué)反應(yīng)為：

NH₄⁺+1.5O₂→NO₂+2H⁺+H₂O (a)

NO₂^-+0.5O₂→NO₃^- (b)

6NO₃^-+2CH₃OH→6NO₂^-+2CO₂+4H₂O (c)

6NO₂^-+3CH₃OH→3N₂+3CO₂+3H₂O+6OH- (d)。

在步驟4中，監(jiān)測的原水處理系統(tǒng)排出的污水的水質(zhì)參數(shù)包括化學(xué)需氧量COD、生化需氧量BOD、懸浮物SS、葉綠素、總磷、總氮和各類重金屬離子。

在步驟5中，DES數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)采集的污水的水質(zhì)參數(shù)判斷排出的污水的水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，并在污水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)時，發(fā)出紅色預(yù)警。

在步驟5中，DES數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)原水產(chǎn)量、原水處理量和污水排放量，判斷是否存在污水偷排的情況，并在存在污水偷排的情況時，發(fā)出紅色預(yù)警。

步驟1還包括采集污水生產(chǎn)系統(tǒng)附近地下管網(wǎng)的水量情況，并傳輸給DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)。

步驟5還包括DES數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)采集到的污水生產(chǎn)系統(tǒng)附近地下管網(wǎng)的水量情況，對污水生產(chǎn)系統(tǒng)附近地下管網(wǎng)的水量情況進(jìn)行摸底，輔助判斷是否存在污水偷排的情況。

步驟5還包括DES數(shù)據(jù)處理中心綜合某一區(qū)域內(nèi)采集到的多個生產(chǎn)和處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行該區(qū)域的水環(huán)境的監(jiān)測。

本發(fā)明中的基于DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測方法，將進(jìn)一步提升影像獲取技術(shù)、完善遙感監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)的模型方法、拓寬水質(zhì)監(jiān)測項目的參數(shù)，建立完善的遙感衛(wèi)星對地觀測的精確定位并提供地面高程模型、水質(zhì)大范圍和動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)源，為地理信息系統(tǒng)提供的自然環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫、遙感影像處理技術(shù)等。在現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)基礎(chǔ)上，充分利用低軌道民用空間設(shè)施中通、導(dǎo)、遙各類衛(wèi)星，借助各種不同物理、化學(xué)及紅外、激光探頭，并結(jié)合地面點(diǎn)、面和系統(tǒng)污染源傳感器，對水中的各種污染成份(如含氧量、渾濁度、PH、COD、NH3-N及其他化學(xué)污染物等)，河流、湖泊、海洋近岸水質(zhì)的變化情況進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)不同需要，建立國家、省或地區(qū)一級的環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)，根據(jù)低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)24小時數(shù)據(jù)提供情況，及時對向河流、湖泊、海洋排放污染物超標(biāo)的化工廠、造紙廠、印染廠等發(fā)出紅色預(yù)警利用該預(yù)警系統(tǒng)的建立，對各級環(huán)保執(zhí)法部門配備裝有上述探頭的無人機(jī)，能在最短時間內(nèi)趕到污染企業(yè)現(xiàn)場取證，并采取各種應(yīng)急手段制止污染。該延伸及升級系統(tǒng)可使目前我國所使用的資源、環(huán)境監(jiān)測升級，加大對資源、環(huán)境破壞的執(zhí)法力度，及時處理各種違法案件，從根本上改善我國各地的水環(huán)境質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測方法的一具體實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合附圖所示，作詳細(xì)說明如下。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明的基于DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測方法的流程圖。

步驟101，采集污水生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)參數(shù)并傳輸給DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)，以獲得原水產(chǎn)量。采集的生產(chǎn)參數(shù)包括生產(chǎn)系統(tǒng)的電耗，水耗和熱輻射量。該DES(Data Exchange System)系統(tǒng)為雙向短報文通信能力的小衛(wèi)星星座系統(tǒng)，除具有數(shù)據(jù)采集功能外，還具有雙向短報文通信和新型廣播服務(wù)能力。在一實(shí)施例中，還采集污水生產(chǎn)系統(tǒng)附近地下管網(wǎng)的水量情況，并傳輸給DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)。

步驟102，監(jiān)測污水生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)出的原水的水質(zhì)參數(shù)，采集原水的排放量，并傳輸給DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)。監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)包括化學(xué)需氧量COD、生化需氧量BOD、懸浮物SS、葉綠素、總磷、總氮和各類重金屬離子等。

步驟103，采集原水處理系統(tǒng)的生產(chǎn)參數(shù)并傳輸給DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)，以獲得原水處理量。采集的生產(chǎn)參數(shù)包括原水處理系統(tǒng)的電耗，溶解氧DO濃度，微生物量。具體為：以水作為反應(yīng)物的生化反應(yīng)的有機(jī)物去除和氨氮去除。

以水作為反應(yīng)物的生化反應(yīng)的有機(jī)物去除為：1)大分子有機(jī)物的消化(水解)2)糖原分解3)ATP分解4)有氧呼吸第二階段5)光合作用的光反應(yīng)；

氨氮去除的化學(xué)反應(yīng)為：

NH₄⁺+1.5O₂→NO₂+2H⁺+H₂O (a)

NO₂^-+0.5O₂→NO₃^- (b)

6NO₃^-+2CH₃OH→6NO₂^-+2CO₂+4H₂O (c)

6NO₂^-+3CH₃OH→3N₂+3CO₂+3H₂O+6OH^- (d)

步驟104，監(jiān)測原水處理系統(tǒng)排出的污水的水質(zhì)參數(shù)，采集污水排放量，并傳輸給DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)。監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)包括化學(xué)需氧量COD、生化需氧量BOD、懸浮物SS、葉綠素、總磷、總氮和各類重金屬離子等。

步驟105，DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)將采集和監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳輸給DES數(shù)據(jù)處理中心，DES數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)采集和監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，判斷排出的污水的水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，并判斷是否存在污水偷排的情況。DES數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)采集的污水的水質(zhì)參數(shù)判斷排出的污水的水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，并在污水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)時，發(fā)出紅色預(yù)警；根據(jù)原水產(chǎn)量、原水處理量和污水排放量，判斷是否存在污水偷排的情況，并在存在污水偷排的情況時，發(fā)出紅色預(yù)警。同時，根據(jù)污水生產(chǎn)系統(tǒng)附近地下管網(wǎng)的水量情況，摸底污水生產(chǎn)系統(tǒng)附近地下管網(wǎng)的水量情況，輔助判斷是否存在污水偷排的情況。在一實(shí)施例中，DES數(shù)據(jù)處理中心綜合某一區(qū)域內(nèi)采集到的多個生產(chǎn)和處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行該區(qū)域的水環(huán)境的監(jiān)測。

該基于DES衛(wèi)星及北斗云系統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測方法可使目前所使用的資源、水環(huán)境監(jiān)測升級，加大對水環(huán)境破壞的執(zhí)法力度，及時處理各種違法案件，從根本上改善水環(huán)境質(zhì)量。并且該方法可使用目前的在線監(jiān)測系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸和升級，兼顧區(qū)域水環(huán)境的監(jiān)測，形成一個覆蓋我國至一帶一路沿線國家乃至全球地表水系統(tǒng)的完整監(jiān)測體系。