1.一种河流水质实时监测与预警系统,其特征在于,所述系统包括:河流水质数据采集模块(10),包括pH传感器、水位变化感应器,用以采集河流水质pH值数据和河流水位变化数据,得到基于时间序列的一维pH值数据和水位变化数据;
数据处理模块(20),用以结合所述水位变化数据分析所述pH值数据在时序上的变化,分析所述pH值数据异常点可能性,提取所述pH值数据中的异常数据;
数据处理模块(20)包括:
瞬时变化率单元(21),用以结合所述水位变化数据分析所述pH值数据在时序上的变化,获得所述pH值数据为异常数据的瞬时变化率;
数据差异度单元(22),用以根据所述瞬时变化率将所述pH值数据划分数据组,基于所述数据组,得到所述pH值数据在对应所述数据组内的数据差异度;
离群因子单元(23),根据所述pH值数据、所述数据差异度和所述瞬时变化率,构建三维空间坐标系,得到每个所述pH值数据的离群因子;
异常数据提取单元(24),用以根据所述离群因子,判断获得所述pH值数据的异常数据;
水质预警模块(30),用以根据所述异常数据,完成水质预警;
所述数据差异度单元(22)被配置为:
根据所述瞬时变化率,对任一pH值数据点为分段点的可能性进行量化计算,得到量化分段点可能性;
设置分段阈值,对比所述量化分段点可能性与所述分段阈值的大小,所述量化分段点可能性大于所述分段阈值,判断对应的pH值数据点为分段点;
根据所述分段点对时间序列上的pH值数据点进行划分,得到数据组;
所述数据差异度单元(22)还被配置为:
计算所述数据组内所有pH值数据点的均值;
根据所述数据组内的pH值数据点值与所述均值的差值,得到所述pH值数据在对应所述数据组内的数据差异度;
所述量化分段点可能性的计算公式为:
其中,
2.根据权利要求1所述的河流水质实时监测与预警系统,其特征在于,所述pH传感器被配置为实时连续采集,时间间隔为1秒;所述水位变化感应器被配置为实时静态采集,仅在河流水位突然变化时采集。
3.根据权利要求1所述的河流水质实时监测与预警系统,其特征在于,所述瞬时变化率单元(21)被配置为:计算时间序列第
根据所述第一差值和所述第二差值,结合所述水位变化数据,获得所述pH值数据为异常数据的瞬时变化率。
4.根据权利要求3所述的河流水质实时监测与预警系统,其特征在于,结合所述水位变化数据,方法包括:根据所述水位变化数据对所述pH值数据的影响,获得水位修正参数;
根据所述第一差值、所述第二差值和所述水位修正参数,获得所述pH值数据为异常数据的瞬时变化率。
5.根据权利要求1所述的河流水质实时监测与预警系统,其特征在于,所述离群因子单元(23)被配置为:以每个数据点所述pH值数据为
6.根据权利要求1所述的河流水质实时监测与预警系统,其特征在于,所述异常数据提取单元(24)被配置为:对比所述离群因子是否大于等于1;
若所述离群因子大于等于1,判断对应pH值数据为异常数据,标记为异常数据;
反之,若所述离群因子小于1,判断对应pH值数据为正常数据,标记为正常数据。
7.根据权利要求6所述的河流水质实时监测与预警系统,其特征在于,所述水质预警模块(30)被配置为:当所述数据处理模块(20)发送的数据被标记为所述异常数据时,所述水质预警模块(30)发出预警警报;
当所述数据处理模块(20)发送的数据被标记为所述正常数据时,所述水质预警模块(30)不工作。