信息融合在水環境監測中的應用

沙 罡

貴州中佳檢測中心有限公司

信息融合在水環境監測中的應用

沙 罡

貴州中佳檢測中心有限公司

隨著經濟社會的不斷發展，在帶來繁榮的同時也給環境造成了不小的破壞，環境問題的日益突出，使得水環境質量問題逐漸被人們重視，進一步加強對其的研究非常有必要。為了更好的確保水環境質量，做好水環境監測非常重要。就目前的情況來看，隨著科學技術的迅猛發展，各類監測信息也越來越多，需要引入信息融合術，對更多的信息加以有效利用。基于此本文分析了信息融合在水環境監測中的應用。

信息融合；水環境監測；應用

1 、水環境監測控制的內容和目的

水環境監測質量控制主要研究內容是通過五個過程來分別制定合理化的控制機制，嚴格規范結果精確度，控制水樣的采樣地，采樣方法，采樣過程。在樣品需要注意實驗所用的實驗室應具備的條件，如合理通風、溫度濕度、衛生情況等。研究人員在制定水環境監測質量控制措施時應做到面面俱到，任何一個方面的遺漏都可能產生不準確的結果，這是一個科研人員需要細心、耐心的需要引起高度重視的。除了技術方面的內容，科研人員還應考慮與實際生活的接軌，研究結果要與現實社會人們的需要相匹配，要與市場需求接軌，切不可盲目研究。水環境檢測質量控制的目的是保證水環境監測結果的準確性、精確性，其結果可以被企業合理利用，滿足社會大眾的使用。水是人們日常生活必不可少的組成，研究水環境監測質量控制也是為了保護人民大眾的生命安全，推動社會的發展。水環境監測還可以使我們及時了解當地水質，以便及時做出維護或修復工作。

2 、水環境檢測信息融合方法

2.1 數據層信息融合算法

2.1.1 加權平均法。此種方法最容易、最易于觀察融合水環境檢測低層信息，其主要是將一組傳感器提供的冗余信息進行平均化，并對其進行折中，以這一數字作為預測未來期間該變量預測值的一種趨勢預測法。因此，此方法所得數據較為接近正確值。

2.1.2 卡爾曼濾波。此方法通過系統輸入輸出數據，對系統狀態進行最優估計，從而得出計算結果。通常情況下，所測量的模型往往會有噪聲，此時利用卡爾曼濾波可以消除噪聲的影響，得到一個關于目標的估計值。卡爾曼濾波具有良好的遞推特性，這種特性使其在進行系統信息處理減少大量不必要的計算，后期采用的分散卡爾曼濾波，它實現了信息融合完全分散化。

2.2 特征層信息融合算法

僅僅是利用數據層的融合來取得信息，所得水環境檢測信息比較少，此時就需要根據檢測目標的特征信息來進行融合計算，特征信息可以增加其計算精度，因為水環境的檢測信息量一直處于不斷增加的狀態，而遙感技術在不斷發展，監測者對信息的需求正在從靜態非實時向動態實時轉化，因此，基于遙感信息實時處理的目標監測、變化監測及目標識別等應用已經越來越成為監測者迫切的需求。

2.3 決策層信息融合算法

此種方法是在對采集到的數據初步完成特征提取的基礎上，模仿人的思維，然后借助一定的規則或特定的算法，得到目標的最后身份，是一種高層次的融合，此方法最大的特點是用人類的思維來進行計算，可以直接通過決策層融合的結果來推斷出決策要素相應的行為，決策層融合方法通常分為兩類：基于辨識的決策融合方法和基于知識的決策融合方法。基于辨識的融合方法對信息設定一定的假設前提，然后建立目標的概率模型來，典型的方法有：貝葉斯估計、統計決策理論、證據推理等。而基于知識的方法則使用邏輯模板和句法上下文知識來描述、融合信息，其具體方法有基于神經網絡、專家系統、模糊集合理論等方法。

3 、信息融合在水環境監測中的應用

3.1 監測業務靈活化

系統在處理監測業務時，具有非常好的靈活性，并能適應監測業務內容的不確定性與多變性等特點。在監測過程管理、水質評價和監測成果資料整理匯編等業務中，能夠根據需要選擇相關的監測斷面和監測因子，節省了大量人力物力，提高了工作效率。

3.2 水環境監測數據和成果管理智能化

全省各市水環境監測分析中心可將各自得到的監測信息數據進行審核后錄入本地數據庫，定期將監測成果發送到省水環境監測中心；省水環境監測中心接收并審核確認后，匯總到中心數據庫。

系統的應用使水環境監測中心的數據管理由傳統的人工、封閉模式轉向了現代化的管理模式，實現了無紙化辦公。大量的水環境信息不僅能夠輕松使用、整編和入庫，而且可以隨時調用，極大地提高了水環境監測中心日常數據管理和信息管理的效率，推進水環境信息的利用率大幅提高，實現了年度水質監測成果資料自動整理匯編功能，同時能自動對省水環境監測中心和各市分中心全年的水質監測成果進行匯總、特征值分析、互相審核與修正以及相關的管理等，并將整編后的數據存入省水環境監測中心數據庫，實現了成果管理智能化要求。

3.3 水質評價與管理自動化

用數據庫中的監測成果，根據不同的評價目的，采用單項因子評價法和綜合污染指數法兩種不同的水質評價方法，選擇合適的評價標準和斷面統計類型進行水質評價，通過次評價、月評價、年評價、汛期及非汛期評價等不同的統計時段，按照不同的流域、水系、功能區和采樣站點為日常監測業務提供相應的評價，并對評價結果進行審核和管理。

具備對地表水評價、湖庫水體水質評價、水功能區評價、飲用水評價、巖溶水評價、排污口水質評價、地下水評價、天然水特征評價以及飲用天然礦泉水評價9種不同水體的評價功能。如任意選擇一個排污口，即可將排污口的廢污水污染物量、入河排污口現狀和入河排污口濃度全部用Excel表格列出，還可查閱到該排污口的其他詳細信息，同時在GIS專題地形圖上用不同顏色標示該排污口的地理位置及污染程度，從而判斷是否符合標準，或是否超標，達到了水質評價自動化。

總之，信息融合技術可以提高系統的測距精度和抗干擾能力，解決很多問題，方便我們的工作，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

[1]胡效珍.淺析信息管理系統在水環境監測工作中的應用[J].山西水利，2012，05：21-22.

[2]劉坤.基于物聯網的水環境在線監測系統的研發[D].曲阜師范大學，2015.

[3]王雷.水環境在線監測深度感知系統研究[D].哈爾濱師范大學，2015.