地表水檢測預(yù)警預(yù)報功能系統(tǒng)

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

　　結(jié)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(yù)警預(yù)報功能。通過收集大量的閩江流域基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和歷年水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前環(huán)境管理工作需要，對水質(zhì)變化影響指標(biāo)和預(yù)警實現(xiàn)功能進(jìn)行了深入地分析研究，在此基礎(chǔ)上，通過平臺軟件設(shè)計，增加實時小時值預(yù)警、未達(dá)考核目標(biāo)預(yù)警、水質(zhì)下降預(yù)警、水質(zhì)趨勢預(yù)警等功能，直觀地在平臺上警示，為各地提前預(yù)防污染事件和整治目標(biāo)實現(xiàn)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(nèi)經(jīng)濟(jì)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(zhì)量和變化趨勢，提高預(yù)警預(yù)報能力，福建省從2003年起啟動水質(zhì)自動站建設(shè)，目前閩江流域已建有39座水質(zhì)自動站，占全省的近1/2。水站建成并投入運(yùn)行后，對掌握水環(huán)境變化和污染預(yù)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(yù)警功能來看，只能實時顯示水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況，缺乏進(jìn)一步分析預(yù)判功能，預(yù)警功能單一，服務(wù)功能不顯著?；谶@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(yù)警預(yù)報功能。

　　2拓展預(yù)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(yù)警預(yù)報功能。增加的功能有實時小時值預(yù)警、未達(dá)考核目標(biāo)預(yù)警、水質(zhì)下降預(yù)警、水質(zhì)趨勢預(yù)警等。課題組通過收集大量的閩江流域基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和歷年水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)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(biāo)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(yù)警值，并建立適合閩江流域水質(zhì)預(yù)警預(yù)報模式。

　　2.1實時小時值預(yù)警

　　通過課題研究確定了各水站斷面對不同預(yù)警指標(biāo)設(shè)置不同預(yù)警值和次數(shù)，基于現(xiàn)有的全省地表水水質(zhì)自動監(jiān)控平臺，對水質(zhì)監(jiān)控平臺中采集的實時小時數(shù)據(jù)，根據(jù)所構(gòu)建的水質(zhì)預(yù)警指標(biāo)體系及規(guī)則，平臺進(jìn)行自動預(yù)警判斷，并對預(yù)警指標(biāo)超過預(yù)警設(shè)置值的，在平臺上出具預(yù)警單。當(dāng)?shù)亟泳藛T可對預(yù)警單進(jìn)行查看，并派發(fā)有關(guān)部門對預(yù)警內(nèi)容進(jìn)行排查，在規(guī)定的時間內(nèi)在平臺預(yù)警單上進(jìn)行反饋，供各級環(huán)境管理部門查詢。

　　2.2未達(dá)考核目標(biāo)預(yù)警

　　為加強(qiáng)流域水環(huán)境保護(hù)工作，全省近幾年提出河長制，即各級政府主要負(fù)責(zé)人對當(dāng)?shù)厮h(huán)境質(zhì)量負(fù)責(zé)并進(jìn)行年度考核。因此對照閩江流域各個水質(zhì)考核斷面的水質(zhì)考核要求，對當(dāng)年累計至今的水質(zhì)類別不達(dá)考核目標(biāo)的斷面，系統(tǒng)會提前給出預(yù)警，并指出其影響水質(zhì)的主要指標(biāo)，供當(dāng)?shù)卣崆邦A(yù)防或整治。

　　2.3水質(zhì)下降預(yù)警

　　按當(dāng)年水質(zhì)不能低于往年水質(zhì)質(zhì)量的原則，對各水站當(dāng)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(biāo)進(jìn)行預(yù)警。同時還對綜合系數(shù)升高的水站進(jìn)行預(yù)警，并指出水質(zhì)下降指標(biāo)及變化幅度。

　　2.4斷面和河段趨勢預(yù)警

　　平臺基于時間序列模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立的水質(zhì)預(yù)警預(yù)報數(shù)學(xué)模型，研究率定模型有關(guān)參數(shù)，對閩江流域主要河段及所有水站斷面的水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，對預(yù)測的結(jié)果依據(jù)事先設(shè)定的預(yù)警規(guī)則提出預(yù)警。

　　3平臺預(yù)警功能設(shè)計與實現(xiàn)

　　3.1運(yùn)行環(huán)境設(shè)計

　　該課題涉及的主要應(yīng)用與現(xiàn)有的自動水站監(jiān)控平臺息息相關(guān)，從用戶操作的統(tǒng)一與一致性出發(fā)，將該課題的應(yīng)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(yùn)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(wù)器，用于水質(zhì)預(yù)測后臺計算。

　　模型服務(wù)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(gòu)

　　整個平臺從架構(gòu)層次上主要劃分為智能感知層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、平臺服務(wù)層、應(yīng)用軟件層。詳見圖1。

　　3.3關(guān)鍵技術(shù)

　　3.3.1基于SOA進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，建立平臺統(tǒng)一服務(wù)總線

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

　　面向服務(wù)體系架構(gòu)(Service-Oriented Architecture，SOA)是一種IT體系結(jié)構(gòu)樣式，采用“松散耦合”的應(yīng)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(yīng)用程序。SOA支持將數(shù)據(jù)應(yīng)用作為鏈接服務(wù)或可重復(fù)的任務(wù)進(jìn)行集成，在需要時通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些服務(wù)和任務(wù)。各服務(wù)啟動時都進(jìn)行服務(wù)自注冊，將自身的服務(wù)注冊到系統(tǒng)的服務(wù)總線上。由服務(wù)總線將所有服務(wù)串在一起，統(tǒng)一管理，對外提供服務(wù)。各功能模塊之間需要交換時，通過服務(wù)總線進(jìn)行服務(wù)查找、服務(wù)調(diào)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(jìn)行服務(wù)擴(kuò)展。

　　3.3.2基于XML的數(shù)據(jù)交換規(guī)范

　　XML(eXtensible Markup Language，可擴(kuò)展置標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)，它是一種數(shù)據(jù)交換格式，允許在不同的系統(tǒng)或應(yīng)用程序之間交換數(shù)據(jù)，通過一種網(wǎng)絡(luò)化的處理機(jī)構(gòu)來遍歷數(shù)據(jù)，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存儲或處理數(shù)據(jù)并且將結(jié)果傳輸給相鄰的節(jié)點(diǎn)。它是一組用于設(shè)計數(shù)據(jù)格式和結(jié)構(gòu)的規(guī)則和方法，易于生成便于不同的計算機(jī)和應(yīng)用程序讀取的數(shù)據(jù)文件。

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