CN112966969A - 水质监测与评价信息服务系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水质监测技术领域，具体地说，涉及水质监测与评价信息服务系统。其包括水质监测数据导入单元、数据处理单元、水质评价单元、组织管理单元和数据共享单元；水质监测数据导入单元用于采集节点上水质监测传感器的数据并对每个数据进行测量值到理化值的数据转换；数据处理单元用于实现对水质监测数据和基本信息数据的增删改查；水质评价单元用于实现数据处理单元的水质数据评价工作信息化，本发明有效的将水质业务数据管理，水质评价工作，水质评价成果展示进行有效的信息化的整合，可以将水质的数据进行展示，方便随时比对查询，使水质信息化建设工作处于行业领先水平，且可以对数据进行权限管理，使数据的查询更安全。
Description
技术领域
本发明涉及水质监测技术领域，具体地说，涉及水质监测与评价信息服务系统。
背景技术
随着经济的不断发展，水污染与水资源短缺日趋严重，已成为我国经济社会可持续发展的重要制约因素，为了更好地管理水质信息，在全国范围内实现水质信息的快速交换和信息共享，提高水质评价的时效性，以便更好地为水资源管理与保护工作提供优质服务，目前没有一个完整的服务于水质工作业务领域的技术平台，不能将水质业务数据进行有效的信息化的整合，在进行水质监测时，新监测到的水质数据虽然得以存储，但是需要工作人员与以往的水质数据进行比对，劳动强度大，效率低，不利于快速得到水质数据在不同阶段的变化，从而不方便制定水质管理政策，鉴于此，我们提出水质监测与评价信息服务系统。
发明内容
本发明的目的在于提供水质监测与评价信息服务系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供水质监测与评价信息服务系统，包括水质监测数据导入单元、数据处理单元、水质评价单元、组织管理单元和数据共享单元；
所述水质监测数据导入单元用于采集节点上水质监测传感器的数据并对每个数据进行测量值到理化值的数据转换，可以将水质监测的数据导入到系统中，方便后续的处理和查询；
所述数据处理单元用于计算所述水质监测数据导入单元中的数据的集中趋势和精密度，实现对水质监测数据和基本信息数据的增删改查；
所述水质评价单元用于实现所述数据处理单元的水质数据评价工作信息化，将水质数据整合成表格，方便后续的查询；
所述组织管理单元用于分配所述水质评价单元中数据的查询功能权限，使得不同级别的使用者用到的功能模块及数据不一样，通过上级部门的分配授权，下级部门通过独立帐号进入使用，只能看到和使用自己的功能和数据；
所述数据共享单元用于实现水质数据库与平台的交互。
作为本技术方案的进一步改进，水质监测数据导入单元包括数据采集模块、水质数据库模块和数据导入模块；
所述数据采集模块用于采用水质监测传感器采集水质数据；
所述水质数据库模块用于将所述数据采集模块采集的数据进行存储，形成水质数据库；
所述数据导入模块用于水质数据的传输，将水质数据库标准格式表的导入成excel格式，便于后续上传和查询。
作为本技术方案的进一步改进，所述水质监测传感器包括COD分析仪、氨氮分析仪、TOC分析仪和PH计。
作为本技术方案的进一步改进，所述数据处理单元包括精密度计算模块、数据插入模块、数据修改模块、数据删除模块和数据查询模块；
所述精密度计算模块用于计算水质数据的偏差，衡量水质的好坏；
所述数据插入模块用于插入水质数据，所述数据插入模块采用BP神经网络法，包括以下步骤：
①、确定网络的拓扑结构，包括中间隐层的层数，输入层、输出层和隐层的节点数；
②、确定被评价系统的指标体系包括特征参数和状态参数，运用神经网络进行安全评价时，首先必须确定评价系统的内部构成和外部环境，确定能够正确反映被评价对象安全状态的主要特征参数(输入节点数，各节点实际含义及其表达形式等)，以及这些参数下系统的状态(输出节点数，各节点实际含义及其表达方式等)；
③、选择学习样本，供神经网络学习选取多组对应系统不同状态参数值时的特征参数值作为学习样本，供网络系统学习，这些样本应尽可能地反映各种安全状态，其中对系统特征参数进行(-∞,∞)区间地预处理，对系统参数应进行(0,1)区间地预处理，神经网络的学习过程即根据样本确定网络的联接权值和误差反复修正的过程；
④、确定作用函数，通常选择非线形S型函数；
⑤、建立系统安全评价知识库通过网络学习确认的网络结构包括：输入、输出和隐节点数以及反映其间关联度的网络权值的组合；即为具有推理机制的被评价系统的安全评价知识库；
⑥、进行实际系统的安全评价，经过训练的神经网络将实际评价系统的特征值转换后输入到已具有推理功能的神经网络中，运用系统安全评价知识库处理后得到评价实际系统的安全状态的评价结果，实际系统的评价结果又作为新的学习样本输入神经网络，使系统安全评价知识库进一步充实。
所述数据查询模块用于查询满足条件的水质数据。
作为本技术方案的进一步改进，所述精密度计算模块采用单因子指数评价法，其计算公式如下：
Ii＝Ci/Lij
其中，Ii为水质指数，Ci为第i类污染物测定值，Lij为第i类污染物评价标准，当Ii≤1时，表示水体未污染，当Ii＞1时，表示水体污染；
单因子评价法就是用水质最差的单项指标所属类别来确定水体综合水质类别，即用水体各监测项目的监测结果对照分类标准，确定其水质类别，在所有项目的水质类别中选取水质最差类别作为水体的水质类别，其具体操作步骤如下：
①、建立水质评价因子集合及等级集合；
②、建立单因子评价矩阵；
③、确定各因素的权重；
④、建立水质评价模型，计算评价结果。
作为本技术方案的进一步改进，所述水质评价单元包括数据管理模块、数据展示模块、单因子评价模块和数据综合评价模块；
所述数据管理模块用于对水质数据进行评价管理；
所述数据展示模块用于展示数据评价成果；
所述单因子评价模块用于将水质类别以及变化过程展现出来，进行单因子水质评价并将评价结果以时间序列形式储存，从而可以针对某一站点的某一评价因子，将水质类别以及变化过程展现出来；
所述数据综合评价模块用于对水质的综合污染指数法、水质标识指数法进行评价，运用WISKI公式编辑器将一站或多站数据整编为一个时序，再根据标准规则，利用常量、函数、运算符及括号编辑公式实现基础时序计算，从而，可以对水质的综合污染指数法、水质标识指数法进行评价。
作为本技术方案的进一步改进，所述数据管理模块包括以下姿态：
姿态一、源数据序列创建阶段，人工检测和在线检测数据将以时间序列形式被存人数据库，源数据序列属性为只读，源数据序列的创建是后面更高层次数据的基础；
姿态二、产品数据序列创建阶段，为源数据序列通过合理性检查后生成新的时间序列，该序列数据为用于实际分析的数据，数据的日常维护都是在这层时间序列上进行的；
姿态三、导出数据序列阶段，对产品数据序列进行水质评价，形成最终的成果数据序列。
作为本技术方案的进一步改进，所述数据展示模块包括信息展示模块、报表展示模块和地图展示模块；
所述信息展示模块用于对水质基本信息、评价结果、相关法律法规等信息在线发布与管理；
所述报表展示模块用于对各种评价对象评价结果统计报表输出；
地图展示模块用于对评价对象水质评价结果的展示，根据评价等级用不同的颜色在地图中展示，生成水质调查点位图，采用GPS野外采集地理坐标数据，利用CGW提供的工具自动生成调查点位图，其方法为先将GPS采集的坐标数据通过电缆通讯或手工录人，并通过Excel或其它方法将其存为[.dbf]文件，然后在程序窗口内设置有关选项后，即可生成点位图，并可将该图形文件加人到系统的某一个专题图内进行管理，若需要将其转为Mapgis文件，可通过图层另存的方法实现，方便实现对地表站、水源地站和湖库站等的各种水质评价数据管理功能。
作为本技术方案的进一步改进，所述组织管理单元包括注册资源模块、角色管理模块、授权管理模块、权限复制模块和分级管理模块；
所述注册资源模块用于构建资源分组和角色；
所述角色管理模块用于将所述注册资源模块中角色的权限管理，构建系统的管理角色树，根据某过滤条件动态获取资源的角色为动态角色，从而可以根据动态角色条件进行过滤，符合条件的用户自动拥有查看数据的权限，为了避免角色泛滥，操作权限分配到角色、职位，数据分片权限可以直接分配到用户；用户可以继承来自单位，职位等资源；对于使用同一组角色的用户，有一个用户的某项资源权限需要取消的时候，不必重新创建角色，而是采用逆向授权的方式；
所述授权管理模块用于支持对职位、组织单元、业务角色、人员等进行资源授权，对于管理角色，只能把自己管理资源授予自己可管理的角色；
所述权限复制模块用于复制职位、组织单元及业务角色的权限，目标角色原有权限不受影响，复制有的目标角色的资源权限是源角色权限和目标角色权限并集；
所述分级管理模块用于通过角色管理树实现分级管理，每个管理角色只能维护直属下级管理角色，不能越级维护下级创建的管理角色，不能越级授权，只允许回收自己所创建的直属管理角色的权限，不允许越级回收，从而提高系统的安全性能，避免恶意盗窃数据。
作为本技术方案的进一步改进，所述数据共享单元采用数据交互接口进行数据共享。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该水质监测与评价信息服务系统中，服务于水质工作业务领域的技术平台，它有效的将水质业务数据管理，水质评价工作，水质评价成果展示进行有效的信息化的整合，可以将水质的数据进行展示，方便随时比对查询，使水质信息化建设工作处于行业领先水平，且可以对数据进行权限管理，使数据的查询更安全。
附图说明
图1为实施例1的整体框图；
图2为实施例1的水质监测数据导入单元框图；
图3为实施例1的数据处理单元框图；
图4为实施例1的水质评价单元框图；
图5为实施例1的数据展示模块框图；
图6为实施例1的组织管理单元框图。
图中各个标号意义为：
100、水质监测数据导入单元；110、数据采集模块；120、水质数据库模块；130、数据导入模块；
200、数据处理单元；210、精密度计算模块；220、数据插入模块；230、数据修改模块；240、数据删除模块；250、数据查询模块；
300、水质评价单元；310、数据管理模块；320、数据展示模块；321、信息展示模块；322、报表展示模块；323、地图展示模块；330、单因子评价模块；340、数据综合评价模块；
400、组织管理单元；410、注册资源模块；420、角色管理模块；430、授权管理模块；440、权限复制模块；450、分级管理模块；
500、数据共享单元。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-图6所示，本实施例提供水质监测与评价信息服务系统，包括水质监测数据导入单元100、数据处理单元200、水质评价单元300、组织管理单元400和数据共享单元500；
水质监测数据导入单元100用于采集节点上水质监测传感器的数据并对每个数据进行测量值到理化值的数据转换，可以将水质监测的数据导入到系统中，方便后续的处理和查询；
数据处理单元200用于计算水质监测数据导入单元100中的数据的集中趋势和精密度，实现对水质监测数据和基本信息数据的增删改查；
水质评价单元300用于实现数据处理单元200的水质数据评价工作信息化，将水质数据整合成表格，方便后续的查询；
组织管理单元400用于分配水质评价单元300中数据的查询功能权限，使得不同级别的使用者用到的功能模块及数据不一样，通过上级部门的分配授权，下级部门通过独立帐号进入使用，只能看到和使用自己的功能和数据；
数据共享单元500用于实现水质数据库与平台的交互，使水质评价的数据可以相互传输分享。
本实施例中的，水质监测数据导入单元100包括数据采集模块110、水质数据库模块120和数据导入模块130；
数据采集模块110用于采用水质监测传感器采集水质数据；
水质数据库模块120用于将数据采集模块110采集的数据进行存储，形成水质数据库；
数据导入模块130用于水质数据的传输，将水质数据库标准格式表的导入成excel格式，便于后续上传和查询。
具体的，所述水质监测传感器包括COD分析仪、氨氮分析仪、TOC分析仪和PH计；
COD分析仪是一种常用的评价水体污染程度的综合性指标，在水样中加入一定量的重铬酸钾和催化剂硫酸银，在强酸性介质中加热回流一定时间，部分重铬酸钾被水样中可氧化物质还原，用硫酸亚铁铵滴定剩余的重铬酸钾，根据消耗重铬酸钾的量计算COD的值；
氨氮分析仪是比色法测量包括后发展而来的分光光度法；
TOC分析仪是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标，在950℃的高温下，使水样中的所有有机物气化燃烧，生成CO2，通过红外线分析仪，测定其生成的CO2之量，即可知总有机碳量；
PH计是指用来测定溶液酸碱度值的仪器，利用原电池的原理工作的，原电池的两个电极间的电动势依据能斯特定律，既与电极的自身属性有关，还与溶液里的氢离子浓度有关。
进一步的，数据处理单元200包括精密度计算模块210、数据插入模块220、数据修改模块230、数据删除模块240和数据查询模块250；
精密度计算模块210用于计算水质数据的偏差，衡量水质的好坏；
所述数据插入模块采用BP神经网络法，包括以下步骤：
①、确定网络的拓扑结构，包括中间隐层的层数，输入层、输出层和隐层的节点数；
②、确定被评价系统的指标体系包括特征参数和状态参数，运用神经网络进行安全评价时，首先必须确定评价系统的内部构成和外部环境，确定能够正确反映被评价对象安全状态的主要特征参数(输入节点数，各节点实际含义及其表达形式等)，以及这些参数下系统的状态(输出节点数，各节点实际含义及其表达方式等)；
③、选择学习样本，供神经网络学习选取多组对应系统不同状态参数值时的特征参数值作为学习样本，供网络系统学习，这些样本应尽可能地反映各种安全状态，其中对系统特征参数进行(-∞,∞)区间地预处理，对系统参数应进行(0,1)区间地预处理，神经网络的学习过程即根据样本确定网络的联接权值和误差反复修正的过程；
④、确定作用函数，通常选择非线形S型函数；
⑤、建立系统安全评价知识库通过网络学习确认的网络结构包括：输入、输出和隐节点数以及反映其间关联度的网络权值的组合；即为具有推理机制的被评价系统的安全评价知识库；
⑥、进行实际系统的安全评价，经过训练的神经网络将实际评价系统的特征值转换后输入到已具有推理功能的神经网络中，运用系统安全评价知识库处理后得到评价实际系统的安全状态的评价结果。实际系统的评价结果又作为新的学习样本输入神经网络，使系统安全评价知识库进一步充实。
数据查询模块250用于查询满足条件的水质数据。
具体的，所述精密度计算模块210采用单因子指数评价法，其计算公式如下：
Ii＝Ci/Lij
其中，Ii为水质指数，Ci为第i类污染物测定值，Lij为第i类污染物评价标准，当Ii≤1时，表示水体未污染，当Ii＞1时，表示水体污染；
单因子评价法就是用水质最差的单项指标所属类别来确定水体综合水质类别，即用水体各监测项目的监测结果对照分类标准,确定其水质类别，在所有项目的水质类别中选取水质最差类别作为水体的水质类别，其具体操作步骤如下：
①、建立水质评价因子集合及等级集合；
②、建立单因子评价矩阵；
③、确定各因素的权重；
④、建立水质评价模型，计算评价结果。
更进一步的，水质评价单元300包括数据管理模块310、数据展示模块320、单因子评价模块330和数据综合评价模块340；
数据管理模块310用于对水质数据进行评价管理；
数据展示模块320用于展示数据评价成果；
单因子评价模块330用于将水质类别以及变化过程展现出来，进行单因子水质评价并将评价结果以时间序列形式储存，从而可以针对某一站点的某一评价因子，将水质类别以及变化过程展现出来；
数据综合评价模块340用于对水质的综合污染指数法、水质标识指数法进行评价，运用WISKI公式编辑器将一站或多站数据整编为一个时序，再根据标准规则，利用常量、函数、运算符及括号编辑公式实现基础时序计算，从而，可以对水质的综合污染指数法、水质标识指数法进行评价。
此外，数据管理模块310包括以下姿态：
姿态一、源数据序列创建阶段，人工检测和在线检测数据将以时间序列形式被存人数据库，源数据序列属性为只读，源数据序列的创建是后面更高层次数据的基础；
姿态二、产品数据序列创建阶段，为源数据序列通过合理性检查后生成新的时间序列，该序列数据为用于实际分析的数据，数据的日常维护都是在这层时间序列上进行的；
姿态三、导出数据序列阶段，对产品数据序列进行水质评价，形成最终的成果数据序列。
具体的，数据展示模块320包括信息展示模块321、报表展示模块322和地图展示模块323；
信息展示模块321用于对水质基本信息、评价结果、相关法律法规等信息在线发布与管理；
报表展示模块322用于对各种评价对象评价结果统计报表输出；
地图展示模块323用于对评价对象水质评价结果的展示，根据评价等级用不同的颜色在地图中展示，生成水质调查点位图，采用GPS野外采集地理坐标数据，利用CGW提供的工具自动生成调查点位图，其方法为先将GPS采集的坐标数据通过电缆通讯或手工录人，并通过Excel或其它方法将其存为[.dbf]文件，然后在程序窗口内设置有关选项后，即可生成点位图，并可将该图形文件加人到系统的某一个专题图内进行管理，若需要将其转为Mapgis文件，可通过图层另存的方法实现，方便实现对地表站、水源地站和湖库站等的各种水质评价数据管理功能。
除此之外的，组织管理单元400包括注册资源模块410、角色管理模块420、授权管理模块430、权限复制模块440和分级管理模块450；
注册资源模块410用于构建资源分组和角色；
角色管理模块420用于将注册资源模块410中角色的权限管理，构建系统的管理角色树，根据某过滤条件动态获取资源的角色为动态角色，从而可以根据动态角色条件进行过滤，符合条件的用户自动拥有查看数据的权限，为了避免角色泛滥，操作权限分配到角色、职位，数据分片权限可以直接分配到用户；用户可以继承来自单位，职位等资源；对于使用同一组角色的用户，有一个用户的某项资源权限需要取消的时候，不必重新创建角色，而是采用逆向授权的方式；
授权管理模块430用于支持对职位、组织单元、业务角色、人员等进行资源授权，对于管理角色，只能把自己管理资源授予自己可管理的角色；
权限复制模块440用于复制职位、组织单元及业务角色的权限，目标角色原有权限不受影响，复制有的目标角色的资源权限是源角色权限和目标角色权限并集；
分级管理模块450用于通过角色管理树实现分级管理，每个管理角色只能维护直属下级管理角色，不能越级维护下级创建的管理角色，不能越级授权，只允许回收自己所创建的直属管理角色的权限，不允许越级回收，从而提高系统的安全性能，避免恶意盗窃数据。
具体的，所述数据共享单元500采用数据交互接口进行数据共享，方便通过交互接口连接实现数据的共享。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.水质监测与评价信息服务系统，其特征在于：包括水质监测数据导入单元(100)、数据处理单元(200)、水质评价单元(300)、组织管理单元(400)和数据共享单元(500)；
所述水质监测数据导入单元(100)用于采集节点上水质监测传感器的数据并对每个数据进行测量值到理化值的数据转换；
所述数据处理单元(200)用于计算所述水质监测数据导入单元(100)中的数据的集中趋势和精密度；
所述水质评价单元(300)用于实现所述数据处理单元(200)的水质数据评价工作信息化；
所述组织管理单元(400)用于分配所述水质评价单元(300)中数据的查询功能权限；
所述数据共享单元(500)用于实现水质数据库与平台的交互。
2.根据权利要求1所述的水质监测与评价信息服务系统，其特征在于：水质监测数据导入单元(100)包括数据采集模块(110)、水质数据库模块(120)和数据导入模块(130)；
所述数据采集模块(110)用于采用水质监测传感器采集水质数据；
所述水质数据库模块(120)用于将所述数据采集模块(110)采集的数据进行存储，形成水质数据库；
所述数据导入模块(130)用于水质数据的传输。
3.根据权利要求2所述的水质监测与评价信息服务系统，其特征在于：所述水质监测传感器包括COD分析仪、氨氮分析仪、TOC分析仪和PH计。
4.根据权利要求1所述的水质监测与评价信息服务系统，其特征在于：所述数据处理单元(200)包括精密度计算模块(210)、数据插入模块(220)、数据修改模块(230)、数据删除模块(240)和数据查询模块(250)；
所述精密度计算模块(210)用于计算水质数据的偏差，衡量水质的好坏；
所述数据插入模块(220)用于插入水质数据；
所述数据修改模块(230)用于修改满足条件的水质数据；
所述数据删除模块(240)用于删除满足条件的水质数据；
所述数据查询模块(250)用于查询满足条件的水质数据。
5.根据权利要求4所述的水质监测与评价信息服务系统，其特征在于：所述精密度计算模块(210)采用单因子指数评价法，其计算公式如下：
Ii＝Ci/Lij
其中，Ii为水质指数，Ci为第i类污染物测定值，Lij为第i类污染物评价标准，当Ii≤1时，表示水体未污染，当Ii＞1时，表示水体污染。
6.根据权利要求1所述的水质监测与评价信息服务系统，其特征在于：所述水质评价单元(300)包括数据管理模块(310)、数据展示模块(320)、单因子评价模块(330)和数据综合评价模块(340)；
所述数据管理模块(310)用于对水质数据进行评价管理；
所述数据展示模块(320)用于展示数据评价成果；
所述单因子评价模块(330)用于将水质类别以及变化过程展现出来；
所述数据综合评价模块(340)用于对水质的综合污染指数法、水质标识指数法进行评价。
7.根据权利要求6所述的水质监测与评价信息服务系统，其特征在于：所述数据管理模块(310)包括以下姿态：
姿态一、源数据序列创建阶段，人工检测和在线检测数据将以时间序列形式被存人数据库；
姿态二、产品数据序列创建阶段，为源数据序列通过合理性检查后生成新的时间序列，该序列数据为用于实际分析的数据，数据的日常维护都是在这层时间序列上进行的；
姿态三、导出数据序列阶段，基于水质标识指数法所编辑的河流水质评价方法，对产品数据序列进行水质评价，形成最终的成果数据序列。
8.根据权利要求6所述的水质监测与评价信息服务系统，其特征在于：所述数据展示模块(320)包括信息展示模块(321)、报表展示模块(322)和地图展示模块(323)；
所述信息展示模块(321)用于对水质基本信息、评价结果、相关法律法规等信息在线发布与管理；
所述报表展示模块(322)用于对各种评价对象评价结果统计报表输出；
地图展示模块(323)用于对评价对象水质评价结果的展示，根据评价等级用不同的颜色在地图中展示，生成水质调查点位图。
9.根据权利要求1所述的水质监测与评价信息服务系统，其特征在于：所述组织管理单元(400)包括注册资源模块(410)、角色管理模块(420)、授权管理模块(430)、权限复制模块(440)和分级管理模块(450)；
所述注册资源模块(410)用于构建资源分组和角色；
所述角色管理模块(420)用于将所述注册资源模块(410)中角色的权限管理，构建系统的管理角色树；
所述授权管理模块(430)用于支持对职位、组织单元、业务角色、人员等进行资源授权，对于管理角色，只能把自己管理资源授予自己可管理的角色；
所述权限复制模块(440)用于复制职位、组织单元及业务角色的权限；
所述分级管理模块(450)用于通过角色管理树实现分级管理。
10.根据权利要求1所述的水质监测与评价信息服务系统，其特征在于：所述数据共享单元(500)采用数据交互接口进行数据共享。
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