基于洪湖自動化監測系統的APP平臺構建

李珍+王浩軒

摘 要：近年來，洪湖由于圍湖造田、過度捕撈，導致水面縮小、水質下降、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區環境質量智能監測系統，包括保護區環境質量監測體系和一款將數據智能“表達”的APP。根據洪湖濕地保護區實際情況，采用科學的手段對保護區生態、水質、空氣等進行監測并建立數據庫，提供科學研究資料。與此同時，該款APP可以對非專業人員提供直觀的環境質量參考，指導環保工作開展、科學化養殖、旅游業開發等。

關鍵詞：自動化 監測系統自然保護區APP平臺構建

中圖分類號：X84；TP311.1 文獻標識碼：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區。近年來，由于圍湖造田、過度捕撈導致水面縮小、水質下降、水草瀕臨枯竭、鳥類和魚類資源急劇減少。20世紀50年代，洪湖面積達760km，現在湖泊面積銳減到348km，平均水深只有1.35m，濕地保護行動刻不容緩。

2014年12月，洪湖成功晉升為國家級自然保護區。一份榮耀也是責任，國家級自然保護區對洪湖濕地保護工作提出了更高的要求。同時隨著我國生態文明建設的深入，自然保護區內生態保護與利用相結合已為大勢所趨。因此，建立完善的保護區環境質量監測體系具有極其重要的意義，實時掌握環境質量，指導保護區內生態保護、科學養殖、旅游開發等項目的順利進行?？茖W有效的環境質量檢測體系能促進生態保護與利用更好地結合。

1 環境質量自動化監測系統

1.1自動化監測系統的功能

監測系統自動化包括數據采集傳輸自動化和資料整理分析、安全管理自動化。自動化的監測系統可以實現對監測項目的自動、連續監測，實時動態地將數據傳遞給在線監測系統平臺。同時，監測系統平臺能對采集數據進行科學化分析、計算、圖表顯示，還能將各種數據儲存在磁盤上，建立數據庫。當監測儀器發生故障時，可實現自動報警功能，提醒用戶并告知故障原因，對于監測項目數據異?；虺瑯俗詣訄缶瑢崿F預警預報功能，防患于未然。

1.2自動監測系統的組成

自動監測系統采用分散采集、集中管理結構，在濕地區域設置若干個連續監測儀器的子監測站，它們由一個中心站控制，這些監測站點隨時對區域內各監測項目進行自動化連續監測，形成一個連續自動化監測系統。子站備有采水設備，監測儀器，微型計算機及無線電臺。其任務是連續化自動監測，并將數據作必要處理；接收中心站指令；將監測數據做短時間儲存，并按中心站的調令，通過無線電傳遞給中心站。中心站設有功能齊全的計算機系統和無線電臺，其主要任務是向各子站發送工作指令，管理子站工作，定時收集存儲子站數據。

自動監測系統在正常運行時一般不需要人為參與，各子監測站點在電腦的控制下進行自動監測。其工作系統由信息采集系統、信息傳輸系統、信息管理系統、服務系統組成。

1.3監測數據的調用

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

有效數據通過APP內置程序進行處理，并以更為直觀的數字及圖片形式輸出，該內置程序對于特征監測數據可進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境現狀并得到建議。

相關工作人員可對監測數據進行查詢、修改、統計等操作，對異常數據及故障顯示和報警進行及時處理。環保及相關部門可通過程序管理系統調用中心站數據，實現數據共享。

1.4系統質量保證與管理

自動監測的核心是監測儀器，為保證檢測儀器量值溯源和與常規監測結果的可比性，儀器的檢測方法應采用我國國家標準方法、行業標準方法或國際等效分析方法。為保證測量精度，選擇監測儀器必須帶有自動清洗功能，自動校正以及相應的程序控制裝置。日常質量控制措施主要包括定期維護與保養、校準、質控樣檢查、對比實驗驗證、試劑有效性檢查及數據審核等方法。

監測系統的管理分為遠程管理和現場維護。遠程管理主要通過中心站控制，制定樣品分析日程，查看現場數據記錄及報警記錄等?，F場維護工作由相應的技術人員負責，主要工作有更換試劑，儀器清理、檢修，各站點水電安全維護以及相應工作記錄。

2基于國家標準的環境質量評價體系

該部分將在國家環境質量標準基本項目標準限值的基礎之上，對上述已檢測到的水質指標、大氣指標以及生物性指標等各類數據進行分析處理，其中水質指標和大氣指標利用matlab軟件，采用判別分析法來判別對應監測點的水質和大氣質量，生物性指標則借鑒馬靜、陳蜀江等人關于《艾比湖濕地自然保護區生態系統評價》的評價方式，從而全面掌握整個濕地生態系統各部分受污染程度以及健康狀況，并將此信息反映到手機APP上，同時為保護區的治理提出針對性建議。

3 APP對監測數據的智能化“表達”

在APP智能“表達”方面主要有以下五大作用：

（1）分層次繪制保護區環境污染地圖，直觀反映因過度養殖、違規作業等產生的環境污染，提高湖區執法效率及準確性；

（2）結合湖區環境質量，通過智能手機APP平臺及時為湖區養殖、捕撈、種植、旅游等提供合理化建議，應對突發性污染，調整作業方式；

（3）該系統根據保護區環境質量為游客提供更加合理的游湖方案和線路，增強游客體驗滿意度；

（4）定期拍攝并傳輸各經濟活動區及重要水域的影像資料，及時了解湖區情況并未漁民違規作業留下證據，增強執法合法性，提高執法行政人員公信力；

（5）定期對保護區環境質量進行綜合評分，宏觀上掌握保護區健康狀態，為保護區管理層提供決策參考。

在滿足特定需求功能的同時，一些常規功能也被設計入APP，如天氣預報、保護區介紹、知識普及、科教宣傳等。APP在使用的過程中，不斷吸取改進意見，完善APP功能及“表達”人性化處理。

4 應用前景分析

該文提出的生態理念將環境質量自動化監測系統與智能手機APP結合，以洪湖濕地自然保護區為例，完成兩者的有機結合，完善系統的合理構建。基于對現有技術的可行性分析，該文提出的生態理念具有很強的實用性及現實意義，該系統可用于自然保護區、大型種植養殖基地、重要水源地、城市內湖泊等，實時監測環境質量并通過智能手機APP對監測數據“表達”。同時，APP作為一款手機軟件，需要不斷提高用戶體驗，做到真正的人性化，根據團隊設想，實際運用過程中吸取用戶建議，不斷改進并增添新功能。綜上所述，該文所提出的生態理念應用前景較好且有較大發展空間。

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