基于洪湖自動化監(jiān)測系統(tǒng)的APP平臺構(gòu)建

李珍+王浩軒

摘 要：近年來，洪湖由于圍湖造田、過度捕撈，導(dǎo)致水面縮小、水質(zhì)下降、水草瀕臨枯竭、鳥類和魚類資源急劇減少。該文提出一種洪湖濕地自然保護(hù)區(qū)環(huán)境質(zhì)量智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括保護(hù)區(qū)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測體系和一款將數(shù)據(jù)智能“表達(dá)”的APP。根據(jù)洪湖濕地保護(hù)區(qū)實際情況，采用科學(xué)的手段對保護(hù)區(qū)生態(tài)、水質(zhì)、空氣等進(jìn)行監(jiān)測并建立數(shù)據(jù)庫，提供科學(xué)研究資料。與此同時，該款A(yù)PP可以對非專業(yè)人員提供直觀的環(huán)境質(zhì)量參考，指導(dǎo)環(huán)保工作開展、科學(xué)化養(yǎng)殖、旅游業(yè)開發(fā)等。

關(guān)鍵詞：自動化 監(jiān)測系統(tǒng)自然保護(hù)區(qū)APP平臺構(gòu)建

中圖分類號：X84；TP311.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

洪湖，中國第七大淡水湖，湖北省第一大湖泊，2008年列入“國際重要濕地”，也是國家級自然保護(hù)區(qū)。近年來，由于圍湖造田、過度捕撈導(dǎo)致水面縮小、水質(zhì)下降、水草瀕臨枯竭、鳥類和魚類資源急劇減少。20世紀(jì)50年代，洪湖面積達(dá)760km，現(xiàn)在湖泊面積銳減到348km，平均水深只有1.35m，濕地保護(hù)行動刻不容緩。

2014年12月，洪湖成功晉升為國家級自然保護(hù)區(qū)。一份榮耀也是責(zé)任，國家級自然保護(hù)區(qū)對洪湖濕地保護(hù)工作提出了更高的要求。同時隨著我國生態(tài)文明建設(shè)的深入，自然保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)保護(hù)與利用相結(jié)合已為大勢所趨。因此，建立完善的保護(hù)區(qū)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測體系具有極其重要的意義，實時掌握環(huán)境質(zhì)量，指導(dǎo)保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)保護(hù)、科學(xué)養(yǎng)殖、旅游開發(fā)等項目的順利進(jìn)行。科學(xué)有效的環(huán)境質(zhì)量檢測體系能促進(jìn)生態(tài)保護(hù)與利用更好地結(jié)合。

1 環(huán)境質(zhì)量自動化監(jiān)測系統(tǒng)

1.1自動化監(jiān)測系統(tǒng)的功能

監(jiān)測系統(tǒng)自動化包括數(shù)據(jù)采集傳輸自動化和資料整理分析、安全管理自動化。自動化的監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)對監(jiān)測項目的自動、連續(xù)監(jiān)測，實時動態(tài)地將數(shù)據(jù)傳遞給在線監(jiān)測系統(tǒng)平臺。同時，監(jiān)測系統(tǒng)平臺能對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)化分析、計算、圖表顯示，還能將各種數(shù)據(jù)儲存在磁盤上，建立數(shù)據(jù)庫。當(dāng)監(jiān)測儀器發(fā)生故障時，可實現(xiàn)自動報警功能，提醒用戶并告知故障原因，對于監(jiān)測項目數(shù)據(jù)異?；虺瑯?biāo)自動報警，實現(xiàn)預(yù)警預(yù)報功能，防患于未然。

1.2自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成

自動監(jiān)測系統(tǒng)采用分散采集、集中管理結(jié)構(gòu)，在濕地區(qū)域設(shè)置若干個連續(xù)監(jiān)測儀器的子監(jiān)測站，它們由一個中心站控制，這些監(jiān)測站點隨時對區(qū)域內(nèi)各監(jiān)測項目進(jìn)行自動化連續(xù)監(jiān)測，形成一個連續(xù)自動化監(jiān)測系統(tǒng)。子站備有采水設(shè)備，監(jiān)測儀器，微型計算機(jī)及無線電臺。其任務(wù)是連續(xù)化自動監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)作必要處理；接收中心站指令；將監(jiān)測數(shù)據(jù)做短時間儲存，并按中心站的調(diào)令，通過無線電傳遞給中心站。中心站設(shè)有功能齊全的計算機(jī)系統(tǒng)和無線電臺，其主要任務(wù)是向各子站發(fā)送工作指令，管理子站工作，定時收集存儲子站數(shù)據(jù)。

自動監(jiān)測系統(tǒng)在正常運(yùn)行時一般不需要人為參與，各子監(jiān)測站點在電腦的控制下進(jìn)行自動監(jiān)測。其工作系統(tǒng)由信息采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)組成。

1.3監(jiān)測數(shù)據(jù)的調(diào)用

中心站能自動采集各類傳感器的輸出信號，并把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，子站數(shù)據(jù)傳到中心站后，由中心站分析、處理并建立數(shù)據(jù)庫以便有效管理。另外，為保證數(shù)據(jù)的安全，中心站系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)備份功能。

有效數(shù)據(jù)通過APP內(nèi)置程序進(jìn)行處理，并以更為直觀的數(shù)字及圖片形式輸出，該內(nèi)置程序?qū)τ谔卣鞅O(jiān)測數(shù)據(jù)可進(jìn)行智能化分析并提出合理化建議。APP用戶可通過客戶端可及時了解洪湖濕地環(huán)境現(xiàn)狀并得到建議。

相關(guān)工作人員可對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、修改、統(tǒng)計等操作，對異常數(shù)據(jù)及故障顯示和報警進(jìn)行及時處理。環(huán)保及相關(guān)部門可通過程序管理系統(tǒng)調(diào)用中心站數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

1.4系統(tǒng)質(zhì)量保證與管理

自動監(jiān)測的核心是監(jiān)測儀器，為保證檢測儀器量值溯源和與常規(guī)監(jiān)測結(jié)果的可比性，儀器的檢測方法應(yīng)采用我國國家標(biāo)準(zhǔn)方法、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法或國際等效分析方法。為保證測量精度，選擇監(jiān)測儀器必須帶有自動清洗功能，自動校正以及相應(yīng)的程序控制裝置。日常質(zhì)量控制措施主要包括定期維護(hù)與保養(yǎng)、校準(zhǔn)、質(zhì)控樣檢查、對比實驗驗證、試劑有效性檢查及數(shù)據(jù)審核等方法。

監(jiān)測系統(tǒng)的管理分為遠(yuǎn)程管理和現(xiàn)場維護(hù)。遠(yuǎn)程管理主要通過中心站控制，制定樣品分析日程，查看現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄及報警記錄等?，F(xiàn)場維護(hù)工作由相應(yīng)的技術(shù)人員負(fù)責(zé)，主要工作有更換試劑，儀器清理、檢修，各站點水電安全維護(hù)以及相應(yīng)工作記錄。

2基于國家標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境質(zhì)量評價體系

該部分將在國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項目標(biāo)準(zhǔn)限值的基礎(chǔ)之上，對上述已檢測到的水質(zhì)指標(biāo)、大氣指標(biāo)以及生物性指標(biāo)等各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，其中水質(zhì)指標(biāo)和大氣指標(biāo)利用matlab軟件，采用判別分析法來判別對應(yīng)監(jiān)測點的水質(zhì)和大氣質(zhì)量，生物性指標(biāo)則借鑒馬靜、陳蜀江等人關(guān)于《艾比湖濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)評價》的評價方式，從而全面掌握整個濕地生態(tài)系統(tǒng)各部分受污染程度以及健康狀況，并將此信息反映到手機(jī)APP上，同時為保護(hù)區(qū)的治理提出針對性建議。

3 APP對監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能化“表達(dá)”

在APP智能“表達(dá)”方面主要有以下五大作用：

（1）分層次繪制保護(hù)區(qū)環(huán)境污染地圖，直觀反映因過度養(yǎng)殖、違規(guī)作業(yè)等產(chǎn)生的環(huán)境污染，提高湖區(qū)執(zhí)法效率及準(zhǔn)確性；

（2）結(jié)合湖區(qū)環(huán)境質(zhì)量，通過智能手機(jī)APP平臺及時為湖區(qū)養(yǎng)殖、捕撈、種植、旅游等提供合理化建議，應(yīng)對突發(fā)性污染，調(diào)整作業(yè)方式；

（3）該系統(tǒng)根據(jù)保護(hù)區(qū)環(huán)境質(zhì)量為游客提供更加合理的游湖方案和線路，增強(qiáng)游客體驗滿意度；

（4）定期拍攝并傳輸各經(jīng)濟(jì)活動區(qū)及重要水域的影像資料，及時了解湖區(qū)情況并未漁民違規(guī)作業(yè)留下證據(jù)，增強(qiáng)執(zhí)法合法性，提高執(zhí)法行政人員公信力；

（5）定期對保護(hù)區(qū)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評分，宏觀上掌握保護(hù)區(qū)健康狀態(tài)，為保護(hù)區(qū)管理層提供決策參考。

在滿足特定需求功能的同時，一些常規(guī)功能也被設(shè)計入APP，如天氣預(yù)報、保護(hù)區(qū)介紹、知識普及、科教宣傳等。APP在使用的過程中，不斷吸取改進(jìn)意見，完善APP功能及“表達(dá)”人性化處理。

4 應(yīng)用前景分析

該文提出的生態(tài)理念將環(huán)境質(zhì)量自動化監(jiān)測系統(tǒng)與智能手機(jī)APP結(jié)合，以洪湖濕地自然保護(hù)區(qū)為例，完成兩者的有機(jī)結(jié)合，完善系統(tǒng)的合理構(gòu)建。基于對現(xiàn)有技術(shù)的可行性分析，該文提出的生態(tài)理念具有很強(qiáng)的實用性及現(xiàn)實意義，該系統(tǒng)可用于自然保護(hù)區(qū)、大型種植養(yǎng)殖基地、重要水源地、城市內(nèi)湖泊等，實時監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量并通過智能手機(jī)APP對監(jiān)測數(shù)據(jù)“表達(dá)”。同時，APP作為一款手機(jī)軟件，需要不斷提高用戶體驗，做到真正的人性化，根據(jù)團(tuán)隊設(shè)想，實際運(yùn)用過程中吸取用戶建議，不斷改進(jìn)并增添新功能。綜上所述，該文所提出的生態(tài)理念應(yīng)用前景較好且有較大發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳維英，肖乾廣，盛永偉.距平植被指數(shù)在1992年特大干旱監(jiān)測中的應(yīng)用[J].遙感學(xué)報，1994，9（2）：106-112.

[2] 張麗，楊文航，肖盟，等.2010年度衛(wèi)生部全國細(xì)菌耐藥監(jiān)測網(wǎng)報告：ICU來源細(xì)菌耐藥性監(jiān)測[J].中華醫(yī)院感染學(xué)雜志，2012，22（1）.

[3] 但德忠.我國環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國測試技術(shù)，2005，31（5）：1-5.

[4] 王云鵬，閔育順，傅家謨，等.水體污染的遙感方法及在珠江廣州河段水污染監(jiān)測中的應(yīng)用[J].遙感學(xué)報，2001，5（6）：460-465.