(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211159404.6 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园10 0号 申请人 清华大学 (72)发明人 周晋军　王昊　王忠静　徐文杰　 庞亚莉　黄天意　李文涛　 (74)专利代理 机构 成都方圆聿联专利代理事务 所(普通合伙) 51241 专利代理师 张敏 (51)Int.Cl. G01N 33/18(2006.01) G01N 21/25(2006.01) G01N 21/84(2006.01) G01M 3/20(2006.01)G01C 13/00(2006.01) G01P 5/02(2006.01) G06F 16/215(2019.01) G06F 16/23(2019.01) G06F 16/2458(2019.01) G06F 16/248(2019.01) G06F 16/25(2019.01) G06F 16/28(2019.01) (54)发明名称 一种河湖水质-水动力学在线智能监测系统 和方法 (57)摘要 发明公开了一种河湖水质 ‑水动力学在 线智 能监测系统和方法， 水质在线监测设备、 水动力 学监测设备、 视频监测设备、 数据采集器、 终端 服 务器、 数据智能清洗系统、 存储和读取系统， 以及 云端数据存储库。 该方法通过水质和水动力学监 测设备实时监测河湖水体的水质和水动力学指 标， 通过视频监测设备实时监测系统的运行情 况， 数据采集器在线采集监测数据， 经由终端服 务系统结合视频监测结果对数据进行排查和插 值处理， 当数据连续措施时发出报警， 提醒数据 平台管理人员进行检修， 通过 终端服务器实现数 据的智能清洗， 并将数据存储在网络数据库， 供 智慧水务云平台、 科 学研究机构实时取用数据。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115508528 A 2022.12.23 CN 115508528 A 1.一种河湖水质 ‑水动力学在线智能监测系统， 其特征在于， 包括硬件监测系统和数据 处理系统； 所述的硬件监测系统包括水质在线监测设备、 水动力学监测设备、 视频监测设备、 数据 采集器、 终端服 务器； 所述的水质在线监测设备和水动力学监测设备为监测设备， 监测设备的监测数据或结 果被数据采集器实时抓取； 所述的数据采集器用于实时采集监测设备的监测结果或数据， 通过设定的接口将数据 结果以电子信号的方式进行存 储； 所述的视频监测设备用于定性监测水体颜色、 浊度的变化， 设立水尺来定量监测水深 的变化， 设置流速转轮来视频监测 流速变化， 还通过监测 安放在硬件监测系统上 的水溶性 颜料是否变色来判断电路系统是否进 水， 及时向数据智能清洗系统和智慧河长 云平台发送 警报； 所述终端服 务器是数据智能清洗、 插值、 存 储、 读取的控制中心； 所述的数据处理系统包括数据智能清洗系统、 存储和读取系统， 以及云端数据存储库； 所述的数据智能清洗系统， 通过判断监测数据是否在对应技术参数的量程范围来判断监测 数据的合理性， 对于出现的数据异常现象， 数据智能清洗系统进 行自动插值处理， 当连续出 现超出量程范围的极端数值或错误格式的结果时智能报错， 数据智能清洗系统向智慧河长 云平台发送数据错误 警报， 提示工作人员进 行排查和检修； 所述的云端 数据存储库基于Web 开发进行存 储和取用数据。 2.根据权利要求1所述的一种河湖水质 ‑水动力学在线智能监测系统， 其特征在于， 所 述的水质在线监测设备是指各类指标的传感器、 在线检测设备或是仪表仪器， 实时自动检 测出水质指标的结果。 3.根据权利要求1所述的一种河湖水质 ‑水动力学在线智能监测系统， 其特征在于， 所 述的水动力学监测设备 是指水动力学 各要素的传感器或仪表仪器， 实时在线自动测定 。 4.根据权利要求1所述的一种河湖水质 ‑水动力学在线智能监测系统， 其特征在于， 所 述的水质在线监测设备、 水动力学监测设备、 视频监测设备、 数据采集器、 供电设备安置在 浮标上形成固定或流动监测， 或者将数据采集器、 供电设备固定在岸边。 5.根据权利要求1所述的一种河湖水质 ‑水动力学在线智能监测系统 的监测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 数据实时采集与清洗； 开发数据实时采集程序， 实时采集水质和水动力学传感器监 测数据， 视频监测水尺和流速转轮， 智能识别水深和流速； 制 定数据智能清洗规则， 将水动 力和水质指标监测值实时采集并依据 清洗规则判断数据质量， 修复缺 失、 异常数据， 最 终存 入服务器数据库中； S2： Web应用开发； 基于Asp.Net开发水动力 ‑水质监测管理应用系统， 具体功能包括： 1) 历时监测数据查询， 通过输入查询时间将多项水动力和水质指标通过曲线图、 柱状图等形 式进行展示并统计最大值、 最小值、 平均值等常规数据； 2)实时监测展示与统计， 以15分钟 为时间间隔定时更新水动力和水质监测数据并展示； 3)动态监测预警， 依据各项监测指标 的阈值， 判断实时更新的监测数据是否超出阈值范围或 持续异常， 进行 预警标记。 6.根据权利要求5所述的一种河湖水质 ‑水动力学在线智能监测系统 的监测方法， 其特权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115508528 A 2征在于， S1包括以下子步骤： (1)数据采集； 开发实时采集程序， 调用监测设备厂商提供的API接口读取各项水动力 和水质指标监测数值； (2)数据智能清洗； 对实时采集的监测数据进行质量判断， 若监测值缺失或异常(当前 监测值与历史监测值变化幅度过大)， 则调用MATLAB的数据拟合功能， 依据最近一 天的历史 监测数据进行曲线拟合， 推测当前监测值进行补充或替换； (3)数据存储； 基于Mysql数据库设计各项监测指标的数据库表结构， 将清洗后的监测 数据存入数据库中； (4)定时驱动； 每 间隔15分钟按照上述步骤(1)～(3)进行一次,实现监测数据的定时采 集、 清洗与存 储。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115508528 A 3