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(cè)系統(tǒng)，包括保護(hù)區(qū)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)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(shí)際情況，采用科學(xué)的手段對(duì)保護(hù)區(qū)生態(tài)、水質(zhì)、空氣等進(jìn)行監(jiān)測(cè)并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，提供科學(xué)研究資料。與此同時(shí)，該款A(yù)PP可以對(duì)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(dòng)化 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自然保護(hù)區(qū)APP平臺(tái)構(gòu)建

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

洪湖，中國(guó)第七大淡水湖，湖北省第一大湖泊，2008年列入“國(guó)際重要濕地”，也是國(guó)家級(jí)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(dòng)刻不容緩。

2014年12月，洪湖成功晉升為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。一份榮耀也是責(zé)任，國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)對(duì)洪湖濕地保護(hù)工作提出了更高的要求。同時(shí)隨著我國(guó)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(shì)所趨。因此，建立完善的保護(hù)區(qū)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)體系具有極其重要的意義，實(shí)時(shí)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(xiàng)目的順利進(jìn)行?？茖W(xué)有效的環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)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(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.1自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化包括數(shù)據(jù)采集傳輸自動(dòng)化和資料整理分析、安全管理自動(dòng)化。自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的自動(dòng)、連續(xù)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地將數(shù)據(jù)傳遞給在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)。同時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)能對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)化分析、計(jì)算、圖表顯示，還能將各種數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在磁盤上，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)監(jiān)測(cè)儀器發(fā)生故障時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能，提醒用戶并告知故障原因，對(duì)于監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)異?；虺瑯?biāo)自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)預(yù)警預(yù)報(bào)功能，防患于未然。

1.2自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(gè)連續(xù)監(jiān)測(cè)儀器的子監(jiān)測(cè)站，它們由一個(gè)中心站控制，這些監(jiān)測(cè)站點(diǎn)隨時(shí)對(duì)區(qū)域內(nèi)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行自動(dòng)化連續(xù)監(jiān)測(cè)，形成一個(gè)連續(xù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。子站備有采水設(shè)備，監(jiān)測(cè)儀器，微型計(jì)算機(jī)及無線電臺(tái)。其任務(wù)是連續(xù)化自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)作必要處理；接收中心站指令；將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)做短時(shí)間儲(chǔ)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)和無線電臺(tái)，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(shí)收集存儲(chǔ)子站數(shù)據(jù)。

自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)一般不需要人為參與，各子監(jiān)測(cè)站點(diǎn)在電腦的控制下進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。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(cè)數(shù)據(jù)的調(diào)用

中心站能自動(dòng)采集各類傳感器的輸出信號(hào)，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(kù)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(cè)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(shí)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(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、修改、統(tǒng)計(jì)等操作，對(duì)異常數(shù)據(jù)及故障顯示和報(bào)警進(jìn)行及時(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

1.4系統(tǒng)質(zhì)量保證與管理

自動(dòng)監(jiān)測(cè)的核心是監(jiān)測(cè)儀器，為保證檢測(cè)儀器量值溯源和與常規(guī)監(jiān)測(cè)結(jié)果的可比性，儀器的檢測(cè)方法應(yīng)采用我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法或國(guó)際等效分析方法。為保證測(cè)量精度，選擇監(jiān)測(cè)儀器必須帶有自動(dòng)清洗功能，自動(dòng)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(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、試劑有效性檢查及數(shù)據(jù)審核等方法。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理分為遠(yuǎn)程管理和現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)數(shù)據(jù)記錄及報(bào)警記錄等?，F(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)水電安全維護(hù)以及相應(yīng)工作記錄。

2基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

該部分將在國(guó)家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值的基礎(chǔ)之上，對(duì)上述已檢測(cè)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(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(píng)價(jià)》的評(píng)價(jià)方式，從而全面掌握整個(gè)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(shí)為保護(hù)區(qū)的治理提出針對(duì)性建議。

3 APP對(duì)監(jiān)測(cè)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(tái)及時(shí)為湖區(qū)養(yǎng)殖、捕撈、種植、旅游等提供合理化建議，應(yīng)對(duì)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(yàn)滿意度；

（4）定期拍攝并傳輸各經(jīng)濟(jì)活動(dòng)區(qū)及重要水域的影像資料，及時(shí)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(duì)保護(hù)區(qū)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)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(shí)，一些常規(guī)功能也被設(shè)計(jì)入APP，如天氣預(yù)報(bào)、保護(hù)區(qū)介紹、知識(shí)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(dòng)化監(jiān)測(cè)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?；趯?duì)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(shí)用性及現(xiàn)實(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境質(zhì)量并通過智能手機(jī)APP對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)“表達(dá)”。同時(shí)，APP作為一款手機(jī)軟件，需要不斷提高用戶體驗(yàn)，做到真正的人性化，根據(jù)團(tuán)隊(duì)設(shè)想，實(shí)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。

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