地表水檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)功能系統(tǒng)

來源：http://www.ssygc.com/ 作者：余氯檢測(cè)儀 時(shí)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(tái)上拓展開發(fā)了閩江流域水環(huán)境預(yù)警預(yù)報(bào)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(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前環(huán)境管理工作需要，對(duì)水質(zhì)變化影響指標(biāo)和預(yù)警實(shí)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(tái)軟件設(shè)計(jì)，增加實(shí)時(shí)小時(shí)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(shì)預(yù)警等功能，直觀地在平臺(tái)上警示，為各地提前預(yù)防污染事件和整治目標(biāo)實(shí)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(zhǎng)541 km，流經(jīng)三明、南平、福州等地級(jí)市，涉及30多個(gè)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(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(shì)，提高預(yù)警預(yù)報(bào)能力，福建省從2003年起啟動(dòng)水質(zhì)自動(dòng)站建設(shè)，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(yùn)行后，對(duì)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(tái)預(yù)警功能來看，只能實(shí)時(shí)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。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(cè)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(tái)上拓展開發(fā)閩江流域水環(huán)境預(yù)警預(yù)報(bào)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(tái)上拓展開發(fā)閩江流域水環(huán)境預(yù)警預(yù)報(bào)功能。增加的功能有實(shí)時(shí)小時(shí)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(shì)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(cè)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(jì)軟件，統(tǒng)計(jì)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(duì)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(bào)模式。

　　2.1實(shí)時(shí)小時(shí)值預(yù)警

　　通過課題研究確定了各水站斷面對(duì)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(dòng)監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)水質(zhì)監(jiān)控平臺(tái)中采集的實(shí)時(shí)小時(shí)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(tái)進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警判斷，并對(duì)預(yù)警指標(biāo)超過預(yù)警設(shè)置值的，在平臺(tái)上出具預(yù)警單。當(dāng)?shù)亟泳藛T可對(duì)預(yù)警單進(jìn)行查看，并派發(fā)有關(guān)部門對(duì)預(yù)警內(nèi)容進(jìn)行排查，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)在平臺(tái)預(yù)警單上進(jìn)行反饋，供各級(jí)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(zhǎng)制，即各級(jí)政府主要負(fù)責(zé)人對(duì)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(duì)照閩江流域各個(gè)水質(zhì)考核斷面的水質(zhì)考核要求，對(duì)當(dāng)年累計(jì)至今的水質(zhì)類別不達(dá)考核目標(biāo)的斷面，系統(tǒng)會(huì)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(duì)各水站當(dāng)年累計(jì)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(shí)還對(duì)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(shì)預(yù)警

　　平臺(tái)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(yù)警預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型，研究率定模型有關(guān)參數(shù)，對(duì)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(cè)，對(duì)預(yù)測(cè)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(tái)預(yù)警功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　3.1運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)

　　該課題涉及的主要應(yīng)用與現(xiàn)有的自動(dòng)水站監(jiān)控平臺(tái)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(dòng)水站監(jiān)控平臺(tái)中。從而本平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境直接使用已有監(jiān)控平臺(tái)的?\行環(huán)境，只需另外配置一臺(tái)模型服務(wù)器，用于水質(zhì)預(yù)測(cè)后臺(tái)計(jì)算。

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

　　3.2平臺(tái)總體架構(gòu)

　　整個(gè)平臺(tái)從架構(gòu)層次上主要?jiǎng)澐譃橹悄芨兄獙印⒒A(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、平臺(tái)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(jì)，建立平臺(tái)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(huì)經(jīng)常發(fā)生改變，平臺(tái)建設(shè)應(yīng)該考慮如何對(duì)新的業(yè)務(wù)需求做出及時(shí)和快速響應(yīng)的問題;另外，平臺(tái)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(tái)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(shí)通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些服務(wù)和任務(wù)。各服務(wù)啟動(dòng)時(shí)都進(jìn)行服務(wù)自注冊(cè)，將自身的服務(wù)注冊(cè)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(duì)外提供服務(wù)。各功能模塊之間需要交換時(shí)，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(shí)現(xiàn)了松耦合，并能在不影響其他模塊的前提下，對(duì)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(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)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(jì)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(jì)算機(jī)和應(yīng)用程序讀取的數(shù)據(jù)文件。

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