智能手机APP软件在水质采样中的运用

韩淑媛，车淑红，杨国德，胡忠霞，巩 琳

（黄河水利委员会中游水文水资源局，山西 晋中 030600）

智能手机APP软件在水质采样中的运用

韩淑媛，车淑红，杨国德，胡忠霞，巩 琳

（黄河水利委员会中游水文水资源局，山西 晋中 030600）

在水质监测管理中，特别是黄河流域入黄排污口监督工作中，水质样品的采集点和时间是水样是否具有代表性的重要环节。根据实际需求设计并完成水质样品实时信息采集软件，该软件实现对采样地点 GPS 精准定位，采用二维码存储、FTP 服务器传输等技术实时传输采样信息，有效解决对采样过程的监管问题。通过实地测试证明研发的软件达到设计要求，具备便携、准确、快捷、高效的优点，对实现水质采样远程监管具有实践意义。

水质样品；实时；采样；GPS；二维码；监管

随着经济的快速发展与科技的不断进步，社会各界对水环境的关注度越来越高，水资源及水环境评价已成为政府决策的重要依据[1]。水环境监测部门要提高水质监测能力，首先要从源头上保证采样点的位置精确，它决定了监测数据能否真实反映水体现状，合理的采样位置对保证监测数据的准确性起到关键作用[2-3]。另外，在水质监测工作中，样品的采集地点、位置是一个非常敏感的问题，在水质技术服务与被服务中，尤其在入河排污口监督管理工作中，水质样品的采集地点与位置往往是容易引起争议的焦点问题，所以如何全面掌握采样现场的实时采样过程，并为解决处理类似的争议、纠纷提供确凿证据，也是本文要完成的主要内容。

目前还未发现有水质检测采样信息在智能移动终端中的应用研究，且没有针对采样点位置的有效控制措施软件。本项研究结合百度地图GPS 信息设计了手机软件定位传输系统，实现了对实时采样过程的控制，为进一步实现水质监测信息化、水环境信息系统全方位化奠定基础[4]，为今后开展无人飞行遥控采样提供可行性研究。

1 现行采样方式存在的问题

目前水质采样在实际工作中存在的问题主要包括：水质采样点分布范围广，数量多、距离远，地处偏僻等，致使采样监管困难。采样人员是否按照规定时间，是否在指定采样位置采样，是否及时对样品进行分装保存或提前采样等问题都影响样品的代表性和时效性[5]。同时，目前采用的纸质采样单存在记录不清晰、数据不全面、运送过程中易损坏致使数据丢失等问题，弱化了质量管理控制[6]。可见，人工管理的采样模式已经不能满足水质信息化的需求，由此获得的监测数据也不能完全客观地反映水质的真实状况。如何从源头控制采样的准确性成为水质监测人员思考的一个问题。

2 问题解决方案

根据采样工作中存在的问题，确定要解决的是保证采样地点和时间的准确性，信息记录的完整性。

智能手机的广泛应用及其丰富的实用功能，尤其是安卓系统的开放性后台设计，为解决上述问题提供了便利，解决方案主要有以下3 点：

1）智能手机的 GPS 定位功能，可以对采样断面位置进行精确定位，从而保证采样地点的准确性。

2）采样时间、断面定位信息由系统自动完成记录后实时上传，人工不能任意修改，从而保证采样时间、地点的准确性。

3）现场采样记录单通过手机实时上传，保证了采样记录数据的完整性和实时性。

3 水质采样手机 APP 软件设计方案

根据上述问题解决方案，水质采样手机 APP 软件拟设计以下功能：

1）解决现场定位和实时时间记录问题。基于此问题设计“一键定位”功能，如图1所示，采样人员在现场按下软件中的“定位”按键，软件自动定位和记录当前位置的经纬度、地点及记录定位时间，并根据事先测定好的断面经纬度信息进行比对，提示采样人员当前位置是否正确，这些信息不能人工修改。

2）设计采样记录单。采样人员现场在软件采样记录单中填写采样信息记录，无需再人工采用纸介质记录。

3）数据存储与传输设计。基于采样现场的特殊性，考虑到有些采样断面有网络，有些采样断面无网络的情况，设计 4 种存储方案。a. 数据库直传。这个方案的实现前提是要有远程数据库服务器，采样现场有网络，软件将现场采集采样时间、现场定位数据及采样记录数据直接上传到远程数据库中。b. FTP 服务器传输。这个方案要求有 FTP 服务器，采样现场有网络，软件将现场采集采样时间、现场定位数据及采样记录数据直接上传到 FTP 服务器中。c. 二维码存储。在现场无网络的情况下，将现场定位、采样记录单数据生成二维码，存储在手机中，在有网络的环境中再将二维码上传到水质监测中心规定的位置，可以是 QQ、微信、网盘、FTP 服务器等。d. 本地存储。在现场无网络的情况下，将现场定位、采样记录单数据存储在手机中，在有网络的环境中，再调出相应数据进行上传，上传方式有以上介绍的数据库直传、FTP 服务器、二维码 3 种方式，根据水质监测中心的要求选择数据上传方案。

上述设计完全满足解决水质采样时需要解决的3个问题。

4 水质采样手机 APP 软件简介

根据上述设计方案，完成了水质采样手机 APP软件开发工作，软件实现了上述设计方案中的全部功能，并且有所扩展。

1）实时定位采样断面位置并记录定位时间，从采样位置及时间上进行质量控制。

2）在手机上选相应的下拉选择框实时填写采样单，并实时将采样信息传输到数据库，提高效率的同时也降低了劳动强度。

3）将现场采样及样品分装过程通过 APP 的拍照功能记录后，实时输送到数据库，便于管理人员及时掌握水质采样的质量控制过程。

4）基于安卓系统的水质采样手机 APP 软件设计了 3 种数据保存方式。a. 将采样信息保存到手机中，是一种采样现场网络信号不好时的数据储存备份手段。b. 将数据实时传输到数据库中，但前提是已有远程数据库。c. 将数据生成二维码，现场发送到管理终端的 FTP 服务器或网盘中保存。手机 APP界面如图1，2所示。

图1 手机 APP 的主界面上部

图2 手机 APP 的主界面下部

5） 电脑端远程数据库操作。远程数据库是接收和储存手机端发送回来的采样单数据的数据库，采用 MS SQL Server 数据库服务器设计，如图3所示。水质采样手机 APP 软件在现场采集的数据可以实时发送到本数据库中。

6） 电脑端二维码解码入库软件。电脑端二维码解码入库软件作为本系统接收处理数据的另一种方式，当不具备远程数据库的情况下使用的一种传输手段。手机端在现场发送的二维码经过软件解码后直接将数据入库。

图3 远程数据库数据接收与管理操作界面

5 水质采样手机 APP 软件的测试

水质采样手机 APP 软件完成后，2016年5 月23—28 日对黄河中游测区 5个水质采样断面进行实地测试，水质采样人员将装有该软件的手机带到采样断面，打开软件，输入姓名和密码进行身份认证后，使用软件定位功能进行 GPS 定位，软件自动运行定位功能及与设定 GPS 信息比对功能，显示定位合格与否，并自动记录采样时间如图4所示。采样人员将断面所需其它信息按实际情况录入完整后，使用软件二维码功能，将所采集信息打包形成一个二维码数据，然后再使用二维码本地存储和传输二维码功能，将二维码信息传输至给定的 FTP 服务器或指定的网盘、QQ 群等地址中，然后管理人员在电脑端下载传回的二维码信息后，用解码软件解码并入库，形成所需采样单；或者直接将信息导出至外接数据库，也可形成符合要求的采样单。

图4 水质采样手机 APP

测试结果如表1所示，5个测试断面的测试经纬度与设定经纬度误差均在 5"之内，证明软件设计达到要求，数据采集后回传并经数据库解码后，能自动形成合格的采样单。

表1 软件实地测试精确度表

6 结语

设计的水质采样手机 APP 软件，将无线通信与因特网紧密结合，是一种先进的无线网络承载手段，利用 GPS 定位功能、二维码本地存储技术，解决了水质采样中采集点数量众多、分布范围广、地理位置偏远、监管困难等突出问题，其采样人员身份认证功能与照片采集功能，解决了对人员持证上岗的质控要求；FTP 服务器传输技术、二维码传输技术，实现了通过手机软件所采集的信息与数据库的直接对接传输功能，二维码生成的水质信息数据准确，传输及时，无人员手工录入的环节，实现了样品信息录入的自动化，提高了管理的准确性、科学性和及时性。本设计使用智能手机为载体，与周史强等人设计的水质监测采样点信息采集系统[2]相比无监测仪器的使用局限，更具便捷性，更易推广应用。本设计集成了多个手机软件的功能，具备便携、准确、快捷、高效的优点，达到了水质采样过程信息化的目的，解决了从源头上对采样进行质量控制的目的，为水资源保护监督管理提供决策依据，为水污染事件的纠纷仲裁提供证据。

[1] 娄彦兵，冯宗. 黄河水质监测信息管理系统设计与实现[J]. 人民黄河，2012 (12): 55-56.

[2] 王诗军. 基于GIS 和 GPS 技术的水质监测软件设计与实现[J]. 广东化工，2012，39 (16): 139-140.

[3] 苗优雅. 水质采样质量保证的预防性控制探讨[J]. 环境研究与监测，2013，26 (4): 35-37.

[4] 周史强，罗勇. 水质监测采样点信息采集系统设计与实现[J]. 中国高新技术企业，2014 (10): 134-136.

[5] 王福伟，郉巍巍. 环境监测水质采样质量管理[J]. 环境与可持续发展，2015 (5): 113-114.

[6] 汤宜伟，胡涛. 浅谈水质监测中现场水质采样的质量保证[J]. 治淮，2013 (12): 65-66.

Application of Smartphone APP Software in Water Sampling

HAN Shuyuan, CHE Shuhong, YANG Guode, HU Zhongxia, GONG Lin
（Middle Reach Hydrology and Water Resource Bureau of Yellow River Conservancy Commission, Jinzhong 030600, China）

The collection point and time of water sample is an important part of its representation in water quality monitoring and management, especially in the Yellow River basin into sewage outlet supervision work. In order to effectively solve the regulatory problem during the water sampling, a system is designed to collect the real time information of water sampling through the technologies such as GPS precise positioning, QR code storage, FTP server transmission et.al. Through field testing, the results prove that the software can meet the design requirement and its advantages are portable, accurate, fast, and efficient. The software is practical significant for achieving water quality sampling and remote control.

water samples； real time； sampling； GPS； QD barcode； regulatory

X832

A

1674-9405(2016)06-0046-04

10.19364/j.1674-9405.2016.06.010

2016-07-14

基金论文：黄委水文局科技项目（文 H1509）

韩淑媛（1969- ），女，山西榆次人，高级工程师，从事水质监测研究工作。