1 項目背景

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。然而隨著社會的不斷進步和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，北京河湖水系的富營養(yǎng)化程度日益嚴重，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，準確預測水華發(fā)生，北京金控自動化技術(shù)有限公司與北京工商大學智能控制與測控網(wǎng)絡(luò)實驗室聯(lián)合研發(fā)出一套基于GPRS的水質(zhì)無線遠程監(jiān)測與水華智能預測系統(tǒng)，在玉淵潭的湖泊水系進行實地應用。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對水域水質(zhì)參數(shù)的實時采集、傳輸與自動監(jiān)測，同時還可以對水華是否暴發(fā)進行預測，為水環(huán)境保護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)無線遠程監(jiān)測與水華智能預測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理模塊、水華預測預警模塊及Web發(fā)布系統(tǒng)組成，可實現(xiàn)對河湖水質(zhì)信息的監(jiān)測，對水華爆發(fā)按預定周期進行預警，并根據(jù)不同水域水質(zhì)信息更新升級預報模型。

·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。其中，數(shù)據(jù)包編號、數(shù)據(jù)包時間標識和數(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的數(shù)據(jù)表。訪問和維護管理等工作由ADO技術(shù)結(jié)合SQL命令來實現(xiàn)。

·水華預測預警模塊
系統(tǒng)通過COM技術(shù)，將由Matlab建立的預測模型制作成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、對復雜算法編程的優(yōu)勢，以及VC編程功能強大，運算速度快的特點，并且可根據(jù)需要隨時更新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組件，增強了軟件的實用性與可擴展性。

·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報結(jié)果，Web發(fā)布系統(tǒng)具有實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)及曲線查詢、預報結(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)合動態(tài)網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)，使整個發(fā)布系統(tǒng)具有了維護簡單、易于擴展、數(shù)據(jù)庫操作簡便等特點。用戶只需一臺可以接入Internet的普通PC機便可隨時隨地登陸網(wǎng)站查看水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與水華預報結(jié)果。

3應用效果

該系統(tǒng)將自動遠程水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)與水華預警模型相結(jié)合，通過GPRS無線通信技術(shù)進行水質(zhì)信息的實時遠程傳輸，將不同地點的水域水質(zhì)信息匯集到監(jiān)測中心，利用VC++編程靈活搭建系統(tǒng)人機操作界面，可以直觀地顯示、查詢、統(tǒng)計和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，并結(jié)合水環(huán)境的現(xiàn)狀進行實時預測。系統(tǒng)為了方便用戶查看監(jiān)測預報數(shù)據(jù)，通過PHP技術(shù)進行Web發(fā)布，用戶可隨時登陸網(wǎng)站查看相關(guān)信息，為實現(xiàn)河湖水質(zhì)實時監(jiān)測及水華預警自動化提供了有價值的、有效的參考，為環(huán)保部門提供了水華防治的決策依據(jù)。