1 項(xiàng)目背景

北京城市河湖水系作為首都基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，為首都的工農(nóng)業(yè)用水，園林綠化以及生活用水提供水源，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障，也是首都的重要景觀。然而隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，北京河湖水系的富營養(yǎng)化程度日益嚴(yán)重，危害了水體生態(tài)平衡和周邊居民的身體健康情況。其中，玉淵潭是典型的北京湖泊水系，水質(zhì)更換周期較長，流速緩慢，水位較淺，十分容易富集營養(yǎng)物質(zhì)，形成重度富營養(yǎng)狀態(tài)，這樣極易爆發(fā)藍(lán)藻水華，造成更大的環(huán)境和生態(tài)危害。
為了最大限度地保護(hù)和利用北京環(huán)境用水、減少水環(huán)境治理周期、減低能源消耗、提高治理效果，準(zhǔn)確預(yù)測水華發(fā)生，北京金控自動(dòng)化技術(shù)有限公司與北京工商大學(xué)智能控制與測控網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研發(fā)出一套基于GPRS的水質(zhì)無線遠(yuǎn)程監(jiān)測與水華智能預(yù)測系統(tǒng)，在玉淵潭的湖泊水系進(jìn)行實(shí)地應(yīng)用。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對水域水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸與自動(dòng)監(jiān)測，同時(shí)還可以對水華是否暴發(fā)進(jìn)行預(yù)測，為水環(huán)境保護(hù)提供一套輔助決策系統(tǒng)，得到政府的大力支持。

2系統(tǒng)組成

基于GPRS的水質(zhì)無線遠(yuǎn)程監(jiān)測與水華智能預(yù)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理模塊、水華預(yù)測預(yù)警模塊及Web發(fā)布系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)對河湖水質(zhì)信息的監(jiān)測，對水華爆發(fā)按預(yù)定周期進(jìn)行預(yù)警，并根據(jù)不同水域水質(zhì)信息更新升級預(yù)報(bào)模型。

·數(shù)據(jù)管理模塊
該模塊接收由GPRS無線傳輸過來的玉淵潭水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)信息，把水質(zhì)信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)。其中，數(shù)據(jù)包編號、數(shù)據(jù)包時(shí)間標(biāo)識和數(shù)據(jù)包源終端編號作為主要的查詢依據(jù)字段。將總磷，總氮，葉綠素濃度，溶解氧等多種信息分類建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)表。訪問和維護(hù)管理等工作由ADO技術(shù)結(jié)合SQL命令來實(shí)現(xiàn)。

·水華預(yù)測預(yù)警模塊
系統(tǒng)通過COM技術(shù)，將由Matlab建立的預(yù)測模型制作成COM組件，嵌入VC開發(fā)的系統(tǒng)，這種混合編程技術(shù)可充分發(fā)揮了MATLAB語言編程方便、對復(fù)雜算法編程的優(yōu)勢，以及VC編程功能強(qiáng)大，運(yùn)算速度快的特點(diǎn)，并且可根據(jù)需要隨時(shí)更新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組件，增強(qiáng)了軟件的實(shí)用性與可擴(kuò)展性。

·Web發(fā)布系統(tǒng)
結(jié)果發(fā)布層與中心數(shù)據(jù)相連，可根據(jù)不同查詢條件檢索并顯示水華預(yù)報(bào)結(jié)果，Web發(fā)布系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)及曲線查詢、預(yù)報(bào)結(jié)果及曲線查詢等功能。由于Web發(fā)布系統(tǒng)采用了PHP與MySQL數(shù)據(jù)庫相結(jié)合動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)，使整個(gè)發(fā)布系統(tǒng)具有了維護(hù)簡單、易于擴(kuò)展、數(shù)據(jù)庫操作簡便等特點(diǎn)。用戶只需一臺可以接入Internet的普通PC機(jī)便可隨時(shí)隨地登陸網(wǎng)站查看水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與水華預(yù)報(bào)結(jié)果。

3應(yīng)用效果

該系統(tǒng)將自動(dòng)遠(yuǎn)程水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)與水華預(yù)警模型相結(jié)合，通過GPRS無線通信技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)信息的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸，將不同地點(diǎn)的水域水質(zhì)信息匯集到監(jiān)測中心，利用VC++編程靈活搭建系統(tǒng)人機(jī)操作界面，可以直觀地顯示、查詢、統(tǒng)計(jì)和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，并結(jié)合水環(huán)境的現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測。系統(tǒng)為了方便用戶查看監(jiān)測預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，通過PHP技術(shù)進(jìn)行Web發(fā)布，用戶可隨時(shí)登陸網(wǎng)站查看相關(guān)信息，為實(shí)現(xiàn)河湖水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測及水華預(yù)警自動(dòng)化提供了有價(jià)值的、有效的參考，為環(huán)保部門提供了水華防治的決策依據(jù)。