北京市玉渊潭水质监测与水华预测系统

1 项目背景

    北京城市河湖水系作为首都基础设施的重要组成部分，为首都的工农业用水，园林绿化以及生活用水提供水源，为城市的可持续发展提供基础保障，也是首都的重要景观。然而随着社会的不断进步和经济的不断发展，北京河湖水系的富营养化程度日益严重，危害了水体生态平衡和周边居民的身体健康情况。其中，玉渊潭是典型的北京湖泊水系，水质更换周期较长，流速缓慢，水位较浅，十分容易富集营养物质，形成重度富营养状态，这样极易爆发蓝藻水华，造成更大的环境和生态危害。
    为了最大限度地保护和利用北京环境用水、减少水环境治理周期、减低能源消耗、提高治理效果，准确预测水华发生，北京金控自动化技术有限公司与北京工商大学智能控制与测控网络实验室联合研发出一套基于GPRS的水质无线远程监测与水华智能预测系统，在玉渊潭的湖泊水系进行实地应用。该系统可以实现对水域水质参数的实时采集、传输与自动监测，同时还可以对水华是否暴发进行预测，为水环境保护提供一套辅助决策系统，得到政府的大力支持。

2系统组成

    基于GPRS的水质无线远程监测与水华智能预测系统由数据管理模块、水华预测预警模块及Web发布系统组成，可实现对河湖水质信息的监测，对水华爆发按预定周期进行预警，并根据不同水域水质信息更新升级预报模型。

   ·数据管理模块
    该模块接收由GPRS无线传输过来的玉渊潭水质参数数据信息，把水质信息数据存储到数据库中。数据库采用关系数据库模型设计。其中，数据包编号、数据包时间标识和数据包源终端编号作为主要的查询依据字段。将总磷，总氮，叶绿素浓度，溶解氧等多种信息分类建立相应的数据表。访问和维护管理等工作由ADO技术结合SQL命令来实现。

    ·水华预测预警模块
    系统通过COM技术，将由Matlab建立的预测模型制作成COM组件，嵌入VC开发的系统，这种混合编程技术可充分发挥了MATLAB语言编程方便、对复杂算法编程的优势，以及VC编程功能强大，运算速度快的特点，并且可根据需要随时更新神经网络组件，增强了软件的实用性与可扩展性。

    ·Web发布系统
    结果发布层与中心数据相连，可根据不同查询条件检索并显示水华预报结果，Web发布系统具有实时数据显示、历史数据及曲线查询、预报结果及曲线查询等功能。由于Web发布系统采用了PHP与MySQL数据库相结合动态网页开发技术，使整个发布系统具有了维护简单、易于扩展、数据库操作简便等特点。用户只需一台可以接入Internet的普通PC机便可随时随地登陆网站查看水质监测数据与水华预报结果。

    水华预测预警模块、实时监测界面和预报结果查询界面还可以连接下面的网站

http://hi.baidu.com/jinkongautocompany/album/item/b2237e6f3fcec170a9184c70.html#

3应用效果

    该系统将自动远程水质监测系统与水华预警模型相结合，通过GPRS无线通信技术进行水质信息的实时远程传输，将不同地点的水域水质信息汇集到监测中心，利用VC++编程灵活搭建系统人机操作界面，可以直观地显示、查询、统计和分析监测数据，并结合水环境的现状进行实时预测。系统为了方便用户查看监测预报数据，通过PHP技术进行Web发布，用户可随时登陆网站查看相关信息，为实现河湖水质实时监测及水华预警自动化提供了有价值的、有效的参考，为环保部门提供了水华防治的决策依据。