地表水檢測預警預報功能係統

來源:http://www.amormio929fm.com/ 作者:餘氯檢測儀 時間:2018-08-06

  結合科研課題,在福建省現有地表水監控平台上拓展開發了閩江流域水環境預警預報功能。通過收集大量的閩江流域基礎地理信息數據和曆年水環境監測數據,並結合當前環境管理工作需要,對水質變化影響指標和預警實現功能進行了深入地分析研究,在此基礎上,通過平台軟件設計,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,直觀地在平台上警示,為各地提前預防汙染事件和整治目標實現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,流經三明、南平、福州等地級市,涉及30多個縣(市、區)。流域麵積約60992 km2,占全省麵積的1/2。流域內經濟社會發展在全省占有舉足輕重的地位。為實時掌握閩江水環境質量和變化趨勢,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。水站建成並投入運行後,對掌握水環境變化和汙染預警,發揮了積極的作用。但從目前全省地表水監控平台預警功能來看,隻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。基於這種情況,通過省環保廳課題,聯合福州、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台上拓展開發閩江流域水環境預警預報功能。

  2拓展預警功能研究

  該課題研究開發主要是在現有全省地表水監控平台上拓展開發閩江流域水環境預警預報功能。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據和曆年水環境監測數據,結合當前環境管理工作需要,利用SPSS統計軟件,統計不同斷麵不同指標的濃度值範圍,以及研究影響水質的各種因素,對不同斷麵提出不同的預警值,並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麵對不同預警指標設置不同預警值和次數,基於現有的全省地表水水質自動監控平台,對水質監控平台中采集的實時小時數據,根據所構建的水質預警指標體係及規則,平台進行自動預警判斷,並對預警指標超過預警設置值的,在平台上出具預警單。當地接警人員可對預警單進行查看,並派發有關部門對預警內容進行排查,在規定的時間內在平台預警單上進行反饋,供各級環境管理部門查詢。

  2.2未達考核目標預警

  為加強流域水環境保護工作,全省近幾年提出河長製,即各級政府主要負責人對當地水環境質量負責並進行年度考核。因此對照閩江流域各個水質考核斷麵的水質考核要求,對當年累計至今的水質類別不達考核目標的斷麵,係統會提前給出預警,並指出其影響水質的主要指標,供當地政府提前預防或整治。

  2.3水質下降預警

  按當年水質不能低於往年水質質量的原則,對各水站當年累計至今水質各汙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。同時還對綜合係數升高的水站進行預警,並指出水質下降指標及變化幅度。

  2.4斷麵和河段趨勢預警

  平台基於時間序列模型,神經網絡模型建立的水質預警預報數學模型,研究率定模型有關參數,對閩江流域主要河段及所有水站斷麵的水質進行預測,對預測的結果依據事先設定的預警規則提出預警。

  3平台預警功能設計與實現

  3.1運行環境設計

  該課題涉及的主要應用與現有的自動水站監控平台息息相關,從用戶操作的統一與一致性出發,將該課題的應用直接集成到現有的自動水站監控平台中。從而本平台運行環境直接使用已有監控平台的�\行環境,隻需另外配置一台模型服務器,用於水質預測後台計算。

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

  3.2平台總體架構

  整個平台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、平台服務層、應用軟件層。詳見圖1。

  3.3關鍵技術

  3.3.1基於SOA進行係統設計,建立平台統一服務總線

  考慮到閩江流域水環境管理業務的靈活性和可擴展性,由於各種政策、規定和部門職能範圍經常調整,係統的業務功能和業務流程也會經常發生改變,平台建設應該考慮如何對新的業務需求做出及時和快速響應的問題;另外,平台與其它係統存在大量的信息關聯,要進行信息及數據的交換,平台建設需要考慮在異構的係統間進行交互和協作的問題。

  麵向服務體係架構(Service-Oriented Architecture,SOA)是一種IT體係結構樣式,采用“鬆散耦合”的應用程序組件,基於這種鬆散耦合的特性,將服務合為各種應用程序。SOA支持將數據應用作為鏈接服務或可重複的任務進行集成,在需要時通過網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係統的服務總線上。由服務總線將所有服務串在一起,統一管理,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了鬆耦合,並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基於XML的數據交換規範

  XML(eXtensible Markup Language,可擴展置標語言)是由W3C(World Wide Web Consortium,互聯網聯合組織)於1998年2月發布的一種標準,它是一種數據交換格式,允許在不同的係統或應用程序之間交換數據,通過一種網絡化的處理機構來遍曆數據,每個網絡節點存儲或處理數據並且將結果傳輸給相鄰的節點。它是一組用於設計數據格式和結構的規則和方法,易於生成便於不同的計算機和應用程序讀取的數據文件。

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