沙 罡

貴州中佳檢測中心有限公司

信息融合在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

沙 罡

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隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，在帶來繁榮的同時也給環(huán)境造成了不小的破壞，環(huán)境問題的日益突出，使得水環(huán)境質(zhì)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(huán)境質(zhì)量，做好水環(huán)境監(jiān)測非常重要。就目前的情況來看，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各類監(jiān)測信息也越來越多，需要引入信息融合術(shù)，對更多的信息加以有效利用?；诖吮疚姆治隽诵畔⑷诤显谒h(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用。

信息融合；水環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用

1 、水環(huán)境監(jiān)測控制的內(nèi)容和目的

水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制主要研究內(nèi)容是通過五個過程來分別制定合理化的控制機制，嚴(yán)格規(guī)范結(jié)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(yīng)具備的條件，如合理通風(fēng)、溫度濕度、衛(wèi)生情況等。研究人員在制定水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制措施時應(yīng)做到面面俱到，任何一個方面的遺漏都可能產(chǎn)生不準(zhǔn)確的結(jié)果，這是一個科研人員需要細(xì)心、耐心的需要引起高度重視的。除了技術(shù)方面的內(nèi)容，科研人員還應(yīng)考慮與實際生活的接軌，研究結(jié)果要與現(xiàn)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(huán)境檢測質(zhì)量控制的目的是保證水環(huán)境監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性、精確性，其結(jié)果可以被企業(yè)合理利用，滿足社會大眾的使用。水是人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚慕M成，研究水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制也是為了保護人民大眾的生命安全，推動社會的發(fā)展。水環(huán)境監(jiān)測還可以使我們及時了解當(dāng)?shù)厮|(zhì)，以便及時做出維護或修復(fù)工作。

2 、水環(huán)境檢測信息融合方法

2.1 數(shù)據(jù)層信息融合算法

2.1.1 加權(quán)平均法。此種方法最容易、最易于觀察融合水環(huán)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(shù)字作為預(yù)測未來期間該變量預(yù)測值的一種趨勢預(yù)測法。因此，此方法所得數(shù)據(jù)較為接近正確值。

2.1.2 卡爾曼濾波。此方法通過系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)狀態(tài)進行最優(yōu)估計，從而得出計算結(jié)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(guān)于目標(biāo)的估計值?？柭鼮V波具有良好的遞推特性，這種特性使其在進行系統(tǒng)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(xiàn)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(shù)據(jù)層的融合來取得信息，所得水環(huán)境檢測信息比較少，此時就需要根據(jù)檢測目標(biāo)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(huán)境的檢測信息量一直處于不斷增加的狀態(tài)，而遙感技術(shù)在不斷發(fā)展，監(jiān)測者對信息的需求正在從靜態(tài)非實時向動態(tài)實時轉(zhuǎn)化，因此，基于遙感信息實時處理的目標(biāo)監(jiān)測、變化監(jiān)測及目標(biāo)識別等應(yīng)用已經(jīng)越來越成為監(jiān)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(shù)據(jù)初步完成特征提取的基礎(chǔ)上，模仿人的思維，然后借助一定的規(guī)則或特定的算法，得到目標(biāo)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(jié)果來推斷出決策要素相應(yīng)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?；诒孀R的融合方法對信息設(shè)定一定的假設(shè)前提，然后建立目標(biāo)的概率模型來，典型的方法有：貝葉斯估計、統(tǒng)計決策理論、證據(jù)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、模糊集合理論等方法。

3 、信息融合在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1 監(jiān)測業(yè)務(wù)靈活化

系統(tǒng)在處理監(jiān)測業(yè)務(wù)時，具有非常好的靈活性，并能適應(yīng)監(jiān)測業(yè)務(wù)內(nèi)容的不確定性與多變性等特點。在監(jiān)測過程管理、水質(zhì)評價和監(jiān)測成果資料整理匯編等業(yè)務(wù)中，能夠根據(jù)需要選擇相關(guān)的監(jiān)測斷面和監(jiān)測因子，節(jié)省了大量人力物力，提高了工作效率。

3.2 水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和成果管理智能化

全省各市水環(huán)境監(jiān)測分析中心可將各自得到的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)進行審核后錄入本地數(shù)據(jù)庫，定期將監(jiān)測成果發(fā)送到省水環(huán)境監(jiān)測中心；省水環(huán)境監(jiān)測中心接收并審核確認(rèn)后，匯總到中心數(shù)據(jù)庫。

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

3.3 水質(zhì)評價與管理自動化

用數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測成果，根據(jù)不同的評價目的，采用單項因子評價法和綜合污染指數(shù)法兩種不同的水質(zhì)評價方法，選擇合適的評價標(biāo)準(zhǔn)和斷面統(tǒng)計類型進行水質(zhì)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(tǒng)計時段，按照不同的流域、水系、功能區(qū)和采樣站點為日常監(jiān)測業(yè)務(wù)提供相應(yīng)的評價，并對評價結(jié)果進行審核和管理。

具備對地表水評價、湖庫水體水質(zhì)評價、水功能區(qū)評價、飲用水評價、巖溶水評價、排污口水質(zhì)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(xiàn)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(xì)信息，同時在GIS專題地形圖上用不同顏色標(biāo)示該排污口的地理位置及污染程度，從而判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)，或是否超標(biāo)，達(dá)到了水質(zhì)評價自動化。

總之，信息融合技術(shù)可以提高系統(tǒng)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(tǒng)在水環(huán)境監(jiān)測工作中的應(yīng)用[J].山西水利，2012，05：21-22.

[2]劉坤.基于物聯(lián)網(wǎng)的水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)[D].曲阜師范大學(xué)，2015.

[3]王雷.水環(huán)境在線監(jiān)測深度感知系統(tǒng)研究[D].哈爾濱師范大學(xué)，2015.