地表水檢測預警預報功能系統

來(lái)源：http://www.thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2018-08-06

　　結合科研課題，在福建省現有地表水監控平臺上拓展開(kāi)發(fā)了閩江流域水環(huán)境預警預報功能。通過(guò)收集大量的閩江流域基礎地理信息數據和歷年水環(huán)境監測數據，并結合當前環(huán)境管理工作需要，對水質(zhì)變化影響指標和預警實(shí)現功能進(jìn)行了深入地分析研究，在此基礎上，通過(guò)平臺軟件設計，增加實(shí)時(shí)小時(shí)值預警、未達考核目標預警、水質(zhì)下降預警、水質(zhì)趨勢預警等功能，直觀(guān)地在平臺上警示，為各地提前預防污染事件和整治目標實(shí)現提供了有力的技術(shù)支持。

　　1引言

　　閩江是福建省第一大河，全長(cháng)541 km，流經(jīng)三明、南平、福州等地級市，涉及30多個(gè)縣(市、區)。流域面積約60992 km2，占全省面積的1/2。流域內經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展在全省占有舉足輕重的地位。為實(shí)時(shí)掌握閩江水環(huán)境質(zhì)量和變化趨勢，提高預警預報能力，福建省從2003年起啟動(dòng)水質(zhì)自動(dòng)站建設，目前閩江流域已建有39座水質(zhì)自動(dòng)站，占全省的近1/2。水站建成并投入運行后，對掌握水環(huán)境變化和污染預警，發(fā)揮了積極的作用。但從目前全省地表水監控平臺預警功能來(lái)看，只能實(shí)時(shí)顯示水質(zhì)達標情況，缺乏進(jìn)一步分析預判功能，預警功能單一，服務(wù)功能不顯著(zhù)?；谶@種情況，通過(guò)省環(huán)保廳課題，聯(lián)合福州、南平、三明監測站和聚光(杭州)科技有限公司科研人員，在現有省地表水監控平臺上拓展開(kāi)發(fā)閩江流域水環(huán)境預警預報功能。

　　2拓展預警功能研究

　　該課題研究開(kāi)發(fā)主要是在現有全省地表水監控平臺上拓展開(kāi)發(fā)閩江流域水環(huán)境預警預報功能。增加的功能有實(shí)時(shí)小時(shí)值預警、未達考核目標預警、水質(zhì)下降預警、水質(zhì)趨勢預警等。課題組通過(guò)收集大量的閩江流域基礎地理信息數據和歷年水環(huán)境監測數據，結合當前環(huán)境管理工作需要，利用SPSS統計軟件，統計不同斷面不同指標的濃度值范圍，以及研究影響水質(zhì)的各種因素，對不同斷面提出不同的預警值，并建立適合閩江流域水質(zhì)預警預報模式。

　　2.1實(shí)時(shí)小時(shí)值預警

　　通過(guò)課題研究確定了各水站斷面對不同預警指標設置不同預警值和次數，基于現有的全省地表水水質(zhì)自動(dòng)監控平臺，對水質(zhì)監控平臺中采集的實(shí)時(shí)小時(shí)數據，根據所構建的水質(zhì)預警指標體系及規則，平臺進(jìn)行自動(dòng)預警判斷，并對預警指標超過(guò)預警設置值的，在平臺上出具預警單。當地接警人員可對預警單進(jìn)行查看，并派發(fā)有關(guān)部門(mén)對預警內容進(jìn)行排查，在規定的時(shí)間內在平臺預警單上進(jìn)行反饋，供各級環(huán)境管理部門(mén)查詢(xún)。

　　2.2未達考核目標預警

　　為加強流域水環(huán)境保護工作，全省近幾年提出河長(cháng)制，即各級政府主要負責人對當地水環(huán)境質(zhì)量負責并進(jìn)行年度考核。因此對照閩江流域各個(gè)水質(zhì)考核斷面的水質(zhì)考核要求，對當年累計至今的水質(zhì)類(lèi)別不達考核目標的斷面，系統會(huì )提前給出預警，并指出其影響水質(zhì)的主要指標，供當地政府提前預防或整治。

　　2.3水質(zhì)下降預警

　　按當年水質(zhì)不能低于往年水質(zhì)質(zhì)量的原則，對各水站當年累計至今水質(zhì)各污染物濃度均值較去年濃度均值升高(或變差)的指標進(jìn)行預警。同時(shí)還對綜合系數升高的水站進(jìn)行預警，并指出水質(zhì)下降指標及變化幅度。

　　2.4斷面和河段趨勢預警

　　平臺基于時(shí)間序列模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型建立的水質(zhì)預警預報數學(xué)模型，研究率定模型有關(guān)參數，對閩江流域主要河段及所有水站斷面的水質(zhì)進(jìn)行預測，對預測的結果依據事先設定的預警規則提出預警。

　　3平臺預警功能設計與實(shí)現

　　3.1運行環(huán)境設計

　　該課題涉及的主要應用與現有的自動(dòng)水站監控平臺息息相關(guān)，從用戶(hù)操作的統一與一致性出發(fā)，將該課題的應用直接集成到現有的自動(dòng)水站監控平臺中。從而本平臺運行環(huán)境直接使用已有監控平臺的?\行環(huán)境，只需另外配置一臺模型服務(wù)器，用于水質(zhì)預測后臺計算。

　　模型服務(wù)器使用Linux ( ≥Kenerl 2.6.3 )操作系統，同時(shí)支持Python 2.7及以上。

　　3.2平臺總體架構

　　整個(gè)平臺從架構層次上主要劃分為智能感知層、基礎設施層、數據資源層、平臺服務(wù)層、應用軟件層。詳見(jiàn)圖1。

　　3.3關(guān)鍵技術(shù)

　　3.3.1基于SOA進(jìn)行系統設計，建立平臺統一服務(wù)總線(xiàn)

　　考慮到閩江流域水環(huán)境管理業(yè)務(wù)的靈活性和可擴展性，由于各種政策、規定和部門(mén)職能范圍經(jīng)常調整，系統的業(yè)務(wù)功能和業(yè)務(wù)流程也會(huì )經(jīng)常發(fā)生改變，平臺建設應該考慮如何對新的業(yè)務(wù)需求做出及時(shí)和快速響應的問(wèn)題;另外，平臺與其它系統存在大量的信息關(guān)聯(lián)，要進(jìn)行信息及數據的交換，平臺建設需要考慮在異構的系統間進(jìn)行交互和協(xié)作的問(wèn)題。

　　面向服務(wù)體系架構(Service-Oriented Architecture，SOA)是一種IT體系結構樣式，采用“松散耦合”的應用程序組件，基于這種松散耦合的特性，將服務(wù)合為各種應用程序。SOA支持將數據應用作為鏈接服務(wù)或可重復的任務(wù)進(jìn)行集成，在需要時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)這些服務(wù)和任務(wù)。各服務(wù)啟動(dòng)時(shí)都進(jìn)行服務(wù)自注冊，將自身的服務(wù)注冊到系統的服務(wù)總線(xiàn)上。由服務(wù)總線(xiàn)將所有服務(wù)串在一起，統一管理，對外提供服務(wù)。各功能模塊之間需要交換時(shí)，通過(guò)服務(wù)總線(xiàn)進(jìn)行服務(wù)查找、服務(wù)調用。這樣各功能模塊之間實(shí)現了松耦合，并能在不影響其他模塊的前提下，對新需求功能進(jìn)行服務(wù)擴展。

　　3.3.2基于XML的數據交換規范

　　XML(eXtensible Markup Language，可擴展置標語(yǔ)言)是由W3C(World Wide Web Consortium，互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合組織)于1998年2月發(fā)布的一種標準，它是一種數據交換格式，允許在不同的系統或應用程序之間交換數據，通過(guò)一種網(wǎng)絡(luò )化的處理機構來(lái)遍歷數據，每個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)存儲或處理數據并且將結果傳輸給相鄰的節點(diǎn)。它是一組用于設計數據格式和結構的規則和方法，易于生成便于不同的計算機和應用程序讀取的數據文件。

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