地表水檢測預警預報功能系統(tǒng)

來源：http://www.ssygc.com/ 作者：余氯檢測儀 時間：2018-08-06

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

　　1引言

　　閩江是福建省第一大河，全長541 km，流經(jīng)三明、南平、福州等地級市，涉及30多個縣(市、區(qū))。流域面積約60992 km2，占全省面積的1/2。流域內經(jīng)濟社會發(fā)展在全省占有舉足輕重的地位。為實時掌握閩江水環(huán)境質量和變化趨勢，提高預警預報能力，福建省從2003年起啟動水質自動站建設，目前閩江流域已建有39座水質自動站，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(jiān)控平臺預警功能來看，只能實時顯示水質達標情況，缺乏進一步分析預判功能，預警功能單一，服務功能不顯著。基于這種情況，通過省環(huán)保廳課題，聯(lián)合福州、南平、三明監(jiān)測站和聚光(杭州)科技有限公司科研人員，在現(xiàn)有省地表水監(jiān)控平臺上拓展開發(fā)閩江流域水環(huán)境預警預報功能。

　　2拓展預警功能研究

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

　　2.1實時小時值預警

　　通過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(shù)，基于現(xiàn)有的全省地表水水質自動監(jiān)控平臺，對水質監(jiān)控平臺中采集的實時小時數(shù)據(jù)，根據(jù)所構建的水質預警指標體系及規(guī)則，平臺進行自動預警判斷，并對預警指標超過預警設置值的，在平臺上出具預警單。當?shù)亟泳藛T可對預警單進行查看，并派發(fā)有關部門對預警內容進行排查，在規(guī)定的時間內在平臺預警單上進行反饋，供各級環(huán)境管理部門查詢。

　　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制，即各級政府主要負責人對當?shù)厮h(huán)境質量負責并進行年度考核。因此對照閩江流域各個水質考核斷面的水質考核要求，對當年累計至今的水質類別不達考核目標的斷面，系統(tǒng)會提前給出預警，并指出其影響水質的主要指標，供當?shù)卣崆邦A防或整治。

　　2.3水質下降預警

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

　　2.4斷面和河段趨勢預警

　　平臺基于時間序列模型，神經(jīng)網(wǎng)絡模型建立的水質預警預報數(shù)學模型，研究率定模型有關參數(shù)，對閩江流域主要河段及所有水站斷面的水質進行預測，對預測的結果依據(jù)事先設定的預警規(guī)則提出預警。

　　3平臺預警功能設計與實現(xiàn)

　　3.1運行環(huán)境設計

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

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

　　3.2平臺總體架構

　　整個平臺從架構層次上主要劃分為智能感知層、基礎設施層、數(shù)據(jù)資源層、平臺服務層、應用軟件層。詳見圖1。

　　3.3關鍵技術

　　3.3.1基于SOA進行系統(tǒng)設計，建立平臺統(tǒng)一服務總線

　　考慮到閩江流域水環(huán)境管理業(yè)務的靈活性和可擴展性，由于各種政策、規(guī)定和部門職能范圍經(jīng)常調整，系統(tǒng)的業(yè)務功能和業(yè)務流程也會經(jīng)常發(fā)生改變，平臺建設應該考慮如何對新的業(yè)務需求做出及時和快速響應的問題;另外，平臺與其它系統(tǒng)存在大量的信息關聯(lián)，要進行信息及數(shù)據(jù)的交換，平臺建設需要考慮在異構的系統(tǒng)間進行交互和協(xié)作的問題。

　　面向服務體系架構(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，將服務合為各種應用程序。SOA支持將數(shù)據(jù)應用作為鏈接服務或可重復的任務進行集成，在需要時通過網(wǎng)絡訪問這些服務和任務。各服務啟動時都進行服務自注冊，將自身的服務注冊到系統(tǒng)的服務總線上。由服務總線將所有服務串在一起，統(tǒng)一管理，對外提供服務。各功能模塊之間需要交換時，通過服務總線進行服務查找、服務調用。這樣各功能模塊之間實現(xiàn)了松耦合，并能在不影響其他模塊的前提下，對新需求功能進行服務擴展。

　　3.3.2基于XML的數(shù)據(jù)交換規(guī)范

　　XML(eXtensible Markup Language，可擴展置標語言)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(shù)據(jù)交換格式，允許在不同的系統(tǒng)或應用程序之間交換數(shù)據(jù)，通過一種網(wǎng)絡化的處理機構來遍歷數(shù)據(jù)，每個網(wǎng)絡節(jié)點存儲或處理數(shù)據(jù)并且將結果傳輸給相鄰的節(jié)點。它是一組用于設計數(shù)據(jù)格式和結構的規(guī)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(shù)據(jù)文件。

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