基于洪湖自动化监测系统的APP平台构建

李珍+王浩轩

摘 要：近年来，洪湖由于围湖造田、过度捕捞，导致水面缩小、水质下降、水草濒临枯竭、鸟类和鱼类资源急剧减少。该文提出一种洪湖湿地自然保护区环境质量智能监测系统，包括保护区环境质量监测体系和一款将数据智能“表达”的APP。根据洪湖湿地保护区实际情况，采用科学的手段对保护区生态、水质、空气等进行监测并建立数据库，提供科学研究资料。与此同时，该款APP可以对非专业人员提供直观的环境质量参考，指导环保工作开展、科学化养殖、旅游业开发等。

关键词：自动化 监测系统自然保护区APP平台构建

中图分类号：X84；TP311.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

洪湖，中国第七大淡水湖，湖北省第一大湖泊，2008年列入“国际重要湿地”，也是国家级自然保护区。近年来，由于围湖造田、过度捕捞导致水面缩小、水质下降、水草濒临枯竭、鸟类和鱼类资源急剧减少。20世纪50年代，洪湖面积达760km，现在湖泊面积锐减到348km，平均水深只有1.35m，湿地保护行动刻不容缓。

2014年12月，洪湖成功晋升为国家级自然保护区。一份荣耀也是责任，国家级自然保护区对洪湖湿地保护工作提出了更高的要求。同时随着我国生态文明建设的深入，自然保护区内生态保护与利用相结合已为大势所趋。因此，建立完善的保护区环境质量监测体系具有极其重要的意义，实时掌握环境质量，指导保护区内生态保护、科学养殖、旅游开发等项目的顺利进行。科学有效的环境质量检测体系能促进生态保护与利用更好地结合。

1 环境质量自动化监测系统

1.1自动化监测系统的功能

监测系统自动化包括数据采集传输自动化和资料整理分析、安全管理自动化。自动化的监测系统可以实现对监测项目的自动、连续监测，实时动态地将数据传递给在线监测系统平台。同时，监测系统平台能对采集数据进行科学化分析、计算、图表显示，还能将各种数据储存在磁盘上，建立数据库。当监测仪器发生故障时，可实现自动报警功能，提醒用户并告知故障原因，对于监测项目数据异常或超标自动报警，实现预警预报功能，防患于未然。

1.2自动监测系统的组成

自动监测系统采用分散采集、集中管理结构，在湿地区域设置若干个连续监测仪器的子监测站，它们由一个中心站控制，这些监测站点随时对区域内各监测项目进行自动化连续监测，形成一个连续自动化监测系统。子站备有采水设备，监测仪器，微型计算机及无线电台。其任务是连续化自动监测，并将数据作必要处理；接收中心站指令；将监测数据做短时间储存，并按中心站的调令，通过无线电传递给中心站。中心站设有功能齐全的计算机系统和无线电台，其主要任务是向各子站发送工作指令，管理子站工作，定时收集存储子站数据。

自动监测系统在正常运行时一般不需要人为参与，各子监测站点在电脑的控制下进行自动监测。其工作系统由信息采集系统、信息传输系统、信息管理系统、服务系统组成。

1.3监测数据的调用

中心站能自动采集各类传感器的输出信号，并把模拟量转换为数字量，子站数据传到中心站后，由中心站分析、处理并建立数据库以便有效管理。另外，为保证数据的安全，中心站系统具有数据备份功能。

有效数据通过APP内置程序进行处理，并以更为直观的数字及图片形式输出，该内置程序对于特征监测数据可进行智能化分析并提出合理化建议。APP用户可通过客户端可及时了解洪湖湿地环境现状并得到建议。

相关工作人员可对监测数据进行查询、修改、统计等操作，对异常数据及故障显示和报警进行及时处理。环保及相关部门可通过程序管理系统调用中心站数据，实现数据共享。

1.4系统质量保证与管理

自动监测的核心是监测仪器，为保证检测仪器量值溯源和与常规监测结果的可比性，仪器的检测方法应采用我国国家标准方法、行业标准方法或国际等效分析方法。为保证测量精度，选择监测仪器必须带有自动清洗功能，自动校正以及相应的程序控制装置。日常质量控制措施主要包括定期维护与保养、校准、质控样检查、对比实验验证、试剂有效性检查及数据审核等方法。

监测系统的管理分为远程管理和现场维护。远程管理主要通过中心站控制，制定样品分析日程，查看现场数据记录及报警记录等。现场维护工作由相应的技术人员负责，主要工作有更换试剂，仪器清理、检修，各站点水电安全维护以及相应工作记录。

2基于国家标准的环境质量评价体系

该部分将在国家环境质量标准基本项目标准限值的基础之上，对上述已检测到的水质指标、大气指标以及生物性指标等各类数据进行分析处理，其中水质指标和大气指标利用matlab软件，采用判别分析法来判别对应监测点的水质和大气质量，生物性指标则借鉴马静、陈蜀江等人关于《艾比湖湿地自然保护区生态系统评价》的评价方式，从而全面掌握整个湿地生态系统各部分受污染程度以及健康状况，并将此信息反映到手机APP上，同时为保护区的治理提出针对性建议。

3 APP对监测数据的智能化“表达”

在APP智能“表达”方面主要有以下五大作用：

（1）分层次绘制保护区环境污染地图，直观反映因过度养殖、违规作业等产生的环境污染，提高湖区执法效率及准确性；

（2）结合湖区环境质量，通过智能手机APP平台及时为湖区养殖、捕捞、种植、旅游等提供合理化建议，应对突发性污染，调整作业方式；

（3）该系统根据保护区环境质量为游客提供更加合理的游湖方案和线路，增强游客体验满意度；

（4）定期拍摄并传输各经济活动区及重要水域的影像资料，及时了解湖区情况并未渔民违规作业留下证据，增强执法合法性，提高执法行政人员公信力；

（5）定期对保护区环境质量进行综合评分，宏观上掌握保护区健康状态，为保护区管理层提供决策参考。

在满足特定需求功能的同时，一些常规功能也被设计入APP，如天气预报、保护区介绍、知识普及、科教宣传等。APP在使用的过程中，不断吸取改进意见，完善APP功能及“表达”人性化处理。

4 应用前景分析

该文提出的生态理念将环境质量自动化监测系统与智能手机APP结合，以洪湖湿地自然保护区为例，完成两者的有机结合，完善系统的合理构建。基于对现有技术的可行性分析，该文提出的生态理念具有很强的实用性及现实意义，该系统可用于自然保护区、大型种植养殖基地、重要水源地、城市内湖泊等，实时监测环境质量并通过智能手机APP对监测数据“表达”。同时，APP作为一款手机软件，需要不断提高用户体验，做到真正的人性化，根据团队设想，实际运用过程中吸取用户建议，不断改进并增添新功能。综上所述，该文所提出的生态理念应用前景较好且有较大发展空间。

参考文献

[1] 陈维英，肖乾广，盛永伟.距平植被指数在1992年特大干旱监测中的应用[J].遥感学报，1994，9（2）：106-112.

[2] 张丽，杨文航，肖盟，等.2010年度卫生部全国细菌耐药监测网报告：ICU来源细菌耐药性监测[J].中华医院感染学杂志，2012，22（1）.

[3] 但德忠.我国环境监测技术的现状与发展[J].中国测试技术，2005，31（5）：1-5.

[4] 王云鹏，闵育顺，傅家谟，等.水体污染的遥感方法及在珠江广州河段水污染监测中的应用[J].遥感学报，2001，5（6）：460-465.