【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(huán)境，破壞生態(tài)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(huán)境污染是我國主要環(huán)境問題之一。

【關鍵詞】移動水質；監(jiān)測管理；信息系統(tǒng)；研發(fā)

武漢市江河縱橫，河港溝渠交織，湖泊庫塘星羅棋布?，F(xiàn)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(nèi)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(jù)統(tǒng)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(shù)量和面積的39.3%和8.5%。

隨著中部崛起，武漢經(jīng)濟飛速發(fā)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(fā)展經(jīng)濟與保護水環(huán)境的矛盾日趨尖銳。

武漢市水文水資源勘測局水質監(jiān)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(qū)、排污口的取樣、水質監(jiān)測及評價等任務，涉及項目包含：氨氮、總氮、總磷、重金屬、揮發(fā)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(fā)一套先進的水質監(jiān)測信息系統(tǒng)是確保水質監(jiān)測工作的高效運作的必需手段。

目前，我局水質監(jiān)測中心采用了湖北省水質數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)，基于該系統(tǒng)基于BS架構，解決了部分地市測整數(shù)據(jù)錄入?yún)R總到省局數(shù)據(jù)中心的作用，但是數(shù)據(jù)只能通過excel導入，資料缺乏結構化、數(shù)字化轉換。

依據(jù)我局現(xiàn)行工作流程，采用紙質采樣單，現(xiàn)場填寫數(shù)據(jù)，紙質數(shù)據(jù)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(jù)污損的問題。

數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的錄入、匯總存在著大量重復數(shù)據(jù)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(xiàn)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(jiān)測工作提供支持，提供效率，設計了基于移動終端的水質監(jiān)測信息系統(tǒng)。

1、系統(tǒng)架構

客戶端系統(tǒng)采用HTML5+開發(fā)， 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?？蛻舳薺s和服務器通過ajax交互，由服務器按接口方式給出數(shù)據(jù)，然后客戶端的js文件解析json，并根據(jù)本地的業(yè)務邏輯來渲染頁面和執(zhí)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(diào)ios和android的原生API。通過擴展的JS API任意調(diào)用手機的原生能力，實現(xiàn)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(shù)據(jù)庫，使用J2EE五層結構開發(fā)服務端應用。有別與傳統(tǒng)J2EE種四層體系結構（客戶層、WEB 層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)庫層）。在本系統(tǒng)應用中， 數(shù)據(jù)層為DBMS，完全實現(xiàn)面向對象的機制困難，需要對業(yè)務邏輯層與數(shù)據(jù)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(yè)務信息分模塊拆分，在業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)庫層之間增加一個數(shù)據(jù)持久層， 將傳統(tǒng)J2EE四層體系擴展為五層體系， 即客戶層、Web 層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和數(shù)據(jù)庫層。數(shù)據(jù)持久層位于數(shù)據(jù)庫之上，隱藏數(shù)據(jù)訪問代碼細節(jié)，完全抽象出數(shù)據(jù)物理細節(jié)。

2、主要功能設計

A、采樣計劃生成

該模塊根據(jù)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(jù)采樣計劃單，根據(jù)優(yōu)選路徑原則，生成采樣路徑和采樣任務單、采樣現(xiàn)場登記表，并將任務單分配到采樣小組。

C、采樣任務執(zhí)行

采樣小組成員根據(jù)采樣任務單的采樣點定位，通過GPS導航到達指定采樣點執(zhí)行采樣任務，進行采樣直播，并現(xiàn)場填寫采樣登記表，數(shù)據(jù)將實時回傳到檢測中心服務器。

D、采樣標準指南

在執(zhí)行采樣任務中，系統(tǒng)能根據(jù)采樣任務的不同監(jiān)測項目，對采用要求進行采樣規(guī)范提示，對采樣人員進行規(guī)范化采用提醒和輔助。

E、采樣任務監(jiān)測

監(jiān)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(jiān)測數(shù)據(jù)錄入

目前、我局大多數(shù)監(jiān)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(jiān)測完成后數(shù)據(jù)存在控制主機內(nèi)，只能通過打印輸出，需要二次錄入。系統(tǒng)建成后，大型儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)將直接導入本系統(tǒng)，實現(xiàn)監(jiān)測結果的實時入庫，不僅節(jié)省了人工錄入的工作量，更避免人工輸入造成的錯誤。

G、監(jiān)測數(shù)據(jù)校審

數(shù)據(jù)錄入完成后，不同操作員可以在計算機終端對數(shù)據(jù)進行校核審計。并保留審計記錄。

H、水質水環(huán)境智能評價

監(jiān)測數(shù)據(jù)校審完成后，系統(tǒng)將根據(jù)水質水環(huán)境評價標準對監(jiān)測水體進行自動化評價，并生成評價報告成果，同時將數(shù)據(jù)導出為excel，傳送到省局水質評價系統(tǒng)中。

3、總結

移動水質監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)，引入了“數(shù)字環(huán)?！钡母拍?，通過手機客戶端實現(xiàn)了水質采樣的全過程監(jiān)控管理，通過計算機實現(xiàn)了水質監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化錄入、審核，以及智能水質評價。為水質監(jiān)測提供了一站式服務、一體化管理，極大的提高了水質監(jiān)測的工作效率、規(guī)范了監(jiān)測行為、保障了監(jiān)測質量。

4、展望

該系統(tǒng)后期可通過Zigbee、藍牙等通訊手段，接入各類傳感器，進行數(shù)據(jù)采集，或者對遙測設備進行現(xiàn)場控制，實現(xiàn)現(xiàn)場采用、現(xiàn)場出監(jiān)測結果，將更好地實現(xiàn)快速監(jiān)測、完成各類應急監(jiān)測任務。