移動水質監測管理信息系統研發

【摘要】由于人類活動改變了天然水的性質和組織，影響水的使用價值或危害人類健康，稱為水質污染，主要分為生理性污染，物理性污染，化學性污染，生物性污染等四種類型。水質污染危害環境，破壞生態平衡，導致生物的減少或滅絕；更重要的是危害人類身體健康，引起急慢性中毒、癌變、傳染病及其他一些奇異病癥，水環境污染是我國主要環境問題之一。

【關鍵詞】移動水質；監測管理；信息系統；研發

武漢市江河縱橫，河港溝渠交織，湖泊庫塘星羅棋布。現有水面總面積2117.6平方公里，占全市國土面積的25.01%。其中，境內河流5公里以上的有165條，湖泊面積大于0.05平方公里的有166個，水庫共272座。水體資源豐富，但水體質量不容樂觀，據統計，水質劣于三類的河流占30%，劣于四類標準的湖泊有22個，分占湖泊數量和面積的39.3%和8.5%。

隨著中部崛起，武漢經濟飛速發展， 對水資源的需求量和質量也日漸提高， 然而水質污染情況卻在惡化，排污量逐年增大， 發展經濟與保護水環境的矛盾日趨尖銳。

武漢市水文水資源勘測局水質監測中心，擔負著武漢市及周邊地市湖泊、水庫、中小河流、飲用水源地、水功能區、排污口的取樣、水質監測及評價等任務，涉及項目包含：氨氮、總氮、總磷、重金屬、揮發酚、油類、浮游生物、水溫、透明度、溶解氧、 氰化物等眾多項目，由于武漢市江河湖泊資源豐富，采樣點多，且分布較廣，采樣難度大，工作繁重，研發一套先進的水質監測信息系統是確保水質監測工作的高效運作的必需手段。

目前，我局水質監測中心采用了湖北省水質數據檢測系統，基于該系統基于BS架構，解決了部分地市測整數據錄入匯總到省局數據中心的作用，但是數據只能通過excel導入，資料缺乏結構化、數字化轉換。

依據我局現行工作流程，采用紙質采樣單，現場填寫數據，紙質數據存在歸檔困難、易丟失的問題；同時，紙質采樣單在惡劣氣候時記錄，還存在單據污損的問題。

數據的采樣、測驗結果匯總、水質評價過程，還需要手工完成，尤其是數據的錄入、匯總存在著大量重復數據的錄入，水質評價也需要靠人工計算評價，不僅浪費了大量的人力時間，而且容易出現誤差以及人為因素的對評測結果的干預，使得我局水質評價的成果質量和工作效率難有本質提升。

為了更好為我局水質監測工作提供支持，提供效率，設計了基于移動終端的水質監測信息系統。

1、系統架構

客戶端系統采用HTML5+開發， 在移動App項目下編寫的HTML、js等文件，會被打包到原生的安裝包（Android是apk包、iOS是ipa包）里的。客戶端js和服務器通過ajax交互，由服務器按接口方式給出數據，然后客戶端的js文件解析json，并根據本地的業務邏輯來渲染頁面和執行功能。

手機OS的原生API有四十多萬，大量的API無法被HTML5使用。我們采用Native.js把幾十萬原生API封裝成了js對象，通過js可以直接調ios和android的原生API。通過擴展的JS API任意調用手機的原生能力，實現與原生App同樣強大的功能和性能。

中心端采用Apache作為應用服務、Mysql作為后臺數據庫，使用J2EE五層結構開發服務端應用。有別與傳統J2EE種四層體系結構（客戶層、WEB 層、業務邏輯層、數據庫層）。在本系統應用中， 數據層為DBMS，完全實現面向對象的機制困難，需要對業務邏輯層與數據交互進一步的封裝，這大大增加了設計編碼的復雜性。我們把業務信息分模塊拆分，在業務邏輯層和數據庫層之間增加一個數據持久層， 將傳統J2EE四層體系擴展為五層體系， 即客戶層、Web 層、業務邏輯層、數據持久層和數據庫層。數據持久層位于數據庫之上，隱藏數據訪問代碼細節，完全抽象出數據物理細節。

2、主要功能設計

A、采樣計劃生成

該模塊根據采用任務生成采樣計劃單，計劃單的主要要素是包括：采樣地點、采樣項目、采樣時間等。

B、采樣任務分配

該模塊根據采樣計劃單，根據優選路徑原則，生成采樣路徑和采樣任務單、采樣現場登記表，并將任務單分配到采樣小組。

C、采樣任務執行

采樣小組成員根據采樣任務單的采樣點定位，通過GPS導航到達指定采樣點執行采樣任務，進行采樣直播，并現場填寫采樣登記表，數據將實時回傳到檢測中心服務器。

D、采樣標準指南

在執行采樣任務中，系統能根據采樣任務的不同監測項目，對采用要求進行采樣規范提示，對采樣人員進行規范化采用提醒和輔助。

E、采樣任務監測

監測中心管理人員能通過采樣人員移動客戶端實時定位采用人員位置，實時跟蹤采用任務進度，通過采樣視頻直播確保采樣質量。

F、監測數據錄入

目前、我局大多數監測項目采用大型儀器完成（分光光度計、液相色譜儀、氣相色譜儀、流動分析儀、BOD快速測定儀、氣相色譜質譜儀、自動點位滴定儀、原子熒光儀），儀器采用Rs485接口或并口與控制計算機連接，監測完成后數據存在控制主機內，只能通過打印輸出，需要二次錄入。系統建成后，大型儀器監測數據將直接導入本系統，實現監測結果的實時入庫，不僅節省了人工錄入的工作量，更避免人工輸入造成的錯誤。

G、監測數據校審

數據錄入完成后，不同操作員可以在計算機終端對數據進行校核審計。并保留審計記錄。

H、水質水環境智能評價

監測數據校審完成后，系統將根據水質水環境評價標準對監測水體進行自動化評價，并生成評價報告成果，同時將數據導出為excel，傳送到省局水質評價系統中。

3、總結

移動水質監測系統的開發，引入了“數字環保”的概念，通過手機客戶端實現了水質采樣的全過程監控管理，通過計算機實現了水質監測數據的自動化錄入、審核，以及智能水質評價。為水質監測提供了一站式服務、一體化管理，極大的提高了水質監測的工作效率、規范了監測行為、保障了監測質量。

4、展望

該系統后期可通過Zigbee、藍牙等通訊手段，接入各類傳感器，進行數據采集，或者對遙測設備進行現場控制，實現現場采用、現場出監測結果，將更好地實現快速監測、完成各類應急監測任務。