流域水基環(huán)境管理決策支持系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)與資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種流域水基環(huán)境管理決策支持系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水基系統(tǒng)，涵蓋了水、氣、生物、土壤、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等諸多方面的內(nèi)容，是對(duì)河流健康狀態(tài)、流域水資源開(kāi)發(fā)利用、區(qū)域水資源承載力等的綜合，是真正意義上的巨系統(tǒng)。關(guān)于這方面的研究目前尚處在初步階段，國(guó)外的研究也僅限于研究水基系統(tǒng)中的部分要素，如河流的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、水資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)、水利工程影響評(píng)價(jià)等，即只是針對(duì)水基系統(tǒng)中某個(gè)方面或幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，涵蓋內(nèi)容不夠全面。
[0003]我國(guó)是一個(gè)水資源并不豐富的國(guó)家，降雨時(shí)空分布不均，南多北少，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源問(wèn)題也越來(lái)越突出。隨著對(duì)水資源了解的深入，“八五”期間在通過(guò)對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中人與自然的交互作用的研究，提出了基于宏觀經(jīng)濟(jì)的水資源優(yōu)化配置理論與方法?！熬盼濉逼陂g，通過(guò)對(duì)西北水資源項(xiàng)目“西北地區(qū)水資源合理開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保持研究”，將水資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境放在流域水資源演變和生態(tài)環(huán)境變化的背景下，提出了二元模式的區(qū)域水資源承載能力的理論框架?！笆濉逼陂g，通過(guò)“水安全保障技術(shù)研究”項(xiàng)目，提出面向全屬性功能的流域水資源概念，致力于實(shí)時(shí)調(diào)度的水資源配置與調(diào)控?！笆晃濉逼陂g則致力于基于蒸發(fā)蒸騰的水資源整體配置，從水循環(huán)角度分析考慮了水資源利用的供、用、耗、排過(guò)程。1999年，水利部頒布了《水資源評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(SL/T238-1999)，規(guī)范了水資源評(píng)價(jià)工作。目前，水資源評(píng)價(jià)主要是從水資源調(diào)查評(píng)價(jià)和水資源開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)兩方面出發(fā)。
[0004]水基系統(tǒng)的概念提出以后，叢方杰等提出了城市水基系統(tǒng)，建立了大連市水基系統(tǒng)健康狀態(tài)指標(biāo)體系，利用模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)大連市水基系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，使水基系統(tǒng)概念模型向?qū)嶋H應(yīng)用邁進(jìn)了一步；但是由于水基系統(tǒng)提出時(shí)間較短，系統(tǒng)本身極為復(fù)雜，需要對(duì)其進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種流域水基環(huán)境管理決策支持系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)檢測(cè)流域內(nèi)的水基環(huán)境要素，對(duì)水基環(huán)境進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，且可以通過(guò)三維生成模塊，將流域水基環(huán)境的情況展現(xiàn)在工作人員的面前，使得工作人員可以身臨其境的觀察和感受水基環(huán)境的變化情況，進(jìn)一步提高了流域環(huán)境管理決策的可靠性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]流域水基環(huán)境管理決策支持系統(tǒng)，包括
[0008]水文水質(zhì)信息采集模塊，由各個(gè)功能傳感器組成，用于定時(shí)定量檢測(cè)采集待檢測(cè)流域的流量、流速、水位、水溫、泥沙、濁度、酸堿度、電導(dǎo)度、溶解氧、生化需氧量、化學(xué)需氧量、營(yíng)養(yǎng)鹽和葉綠素等參數(shù)；
[0009]視頻信息采集模塊，用于采集待檢測(cè)流域及其附近環(huán)境的視頻數(shù)據(jù)；
[0010]數(shù)據(jù)傳輸模塊，包括GPRS網(wǎng)絡(luò)、有線通信網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、超遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和電臺(tái)通信中的至少一種，無(wú)線傳輸終端運(yùn)用GPRS或3G技術(shù)將數(shù)據(jù)傳出，采集的信息通過(guò)無(wú)線通信方式進(jìn)行通信傳輸，并組成流域水文水質(zhì)無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)分布式網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)協(xié)議協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，再將采集來(lái)的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)優(yōu)化后通過(guò)無(wú)線通訊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊進(jìn)行儲(chǔ)存，發(fā)送到監(jiān)控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并發(fā)送到專(zhuān)家評(píng)估模塊進(jìn)行管理決策的制定；
[0011]水文水質(zhì)信息管理系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)和應(yīng)用支撐平臺(tái)子系統(tǒng)組成，用于輔以形成水文水質(zhì)預(yù)警管理、水量調(diào)度管理、水質(zhì)監(jiān)控管理和綜合信息服務(wù)；所述數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)，用以通過(guò)流域水文水質(zhì)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理平臺(tái)，形成工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、遙感影像數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)這些公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)形成服務(wù)于各業(yè)務(wù)應(yīng)用的適合全流域?qū)嶋H情況的調(diào)度管理數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行工況數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、水情數(shù)據(jù)庫(kù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、氣象數(shù)據(jù)庫(kù)這些專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)；所述應(yīng)用支撐平臺(tái)子系統(tǒng)，用于平臺(tái)硬件系統(tǒng)的部署，應(yīng)用服務(wù)中間件、應(yīng)用系統(tǒng)整合及數(shù)據(jù)交換組件及GIS服務(wù)構(gòu)件的部署配置，通用服務(wù)的部署，專(zhuān)用服務(wù)的部署，覆蓋數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)、應(yīng)用、決策輔助和發(fā)布各個(gè)環(huán)節(jié)
[0012]監(jiān)控中心，用于接收數(shù)據(jù)傳輸模塊輸出的水文水質(zhì)信息和視頻數(shù)據(jù)，并將水文水質(zhì)信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算模塊能識(shí)別的格式傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊，將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維效果生成模塊所能識(shí)別的格式發(fā)送到三維效果生成模塊；
[0013]數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)水文水質(zhì)信息進(jìn)行計(jì)算，得出水文水質(zhì)情況的評(píng)估結(jié)果，將所得結(jié)果發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示和水文水質(zhì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行儲(chǔ)存，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換成三維效果生成模塊所能識(shí)別的格式發(fā)送到三維效果生產(chǎn)模塊；
[0014]專(zhuān)家評(píng)估模塊，用于儲(chǔ)存各類(lèi)典型的水文水質(zhì)信息數(shù)據(jù)以及其所應(yīng)該采取的管理決策，將接收到的水文水質(zhì)信息與所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相似度對(duì)比，并將比對(duì)結(jié)果按照相似度進(jìn)行升序或降序排序后，發(fā)送給顯示屏；內(nèi)設(shè)一網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)進(jìn)程，用于在網(wǎng)絡(luò)中查找與所接收的水文水質(zhì)信息相關(guān)的網(wǎng)頁(yè)或文檔，并將查詢結(jié)果發(fā)送到顯示屏；
[0015]三維效果生成模塊，包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務(wù)器和六組3D投影儀，面向六通道同步并行圖像運(yùn)算，涵蓋各種水域情況圖像，并予以詳細(xì)刻畫(huà)；用于接收監(jiān)控中心的命令，將所接收到的視頻數(shù)據(jù)和水文水質(zhì)情況評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)融合處理后，生成各種模擬水域形態(tài)，
[0016]顯示屏，用于顯示水質(zhì)環(huán)境結(jié)果、專(zhuān)家評(píng)估結(jié)果以及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)數(shù)據(jù)查詢結(jié)果，并基于水域情況評(píng)估結(jié)果輸出表征水域環(huán)境的二維結(jié)果圖、三維結(jié)果圖；
[0017]人機(jī)操作模塊，用于輸入信息調(diào)用命令，所述監(jiān)控中心根據(jù)信息調(diào)用命令，從數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊中調(diào)用所需的數(shù)據(jù)信息；通過(guò)顯示屏顯示監(jiān)控中心所調(diào)用的數(shù)據(jù)信息。
[0018]其中，所述傳感器包括流速傳感器、流量傳感器、水壓傳感器、水溫傳感器、含氧量傳感器和PH值傳感器等。
[0019]其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括
[0020]幾何模型建立模塊，用于基于所述研究區(qū)水文地質(zhì)條件、地形地貌建立相應(yīng)的幾何模型；
[0021]模型分層模塊，用于接收所述建立幾何模型模塊輸出的幾何模型，并對(duì)所述幾何模型進(jìn)行分層；
[0022]邊界劃分處理模塊，用于基于研究區(qū)實(shí)際地形地貌、地質(zhì)情況設(shè)置所述幾何模型邊界；
[0023]實(shí)體設(shè)置模塊，用于表示研究區(qū)域是否有河流、湖泊、水庫(kù)等水體和降雨、蒸發(fā)，設(shè)置所述幾何模型的源匯項(xiàng)；
[0024]網(wǎng)格劃分模塊，用于對(duì)所述幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
[0025]參數(shù)輸入模塊，用于接受所述監(jiān)測(cè)模塊獲得的所述環(huán)境數(shù)據(jù)，將所述環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至所述參數(shù)輸入模塊；
[0026]數(shù)學(xué)模型選擇模塊，用于基于要解決的水基環(huán)境問(wèn)題的類(lèi)型，選擇不同計(jì)算方法和評(píng)估辦法相關(guān)的數(shù)學(xué)模型模塊類(lèi)型；
[0027]模型求解計(jì)算模塊，用于基于所述數(shù)學(xué)模型選擇模塊選擇的所述數(shù)學(xué)模型模塊，選擇所述求解計(jì)算模塊對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算；
[0028]模型校正模塊，用于將模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果比較，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，使模擬結(jié)果在預(yù)定的允許誤差范圍內(nèi)與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合；
[0029]參數(shù)靈敏度分析模塊，用于基于參數(shù)值的時(shí)空分布、邊界條件不確定度的影響，確定各參數(shù)不確定性對(duì)模型計(jì)算結(jié)果的影響程度。
[0030]其中，所述專(zhuān)家評(píng)估模塊連接有一數(shù)據(jù)更新模塊，用于通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)、W1-Fi網(wǎng)絡(luò)方式更新專(zhuān)家評(píng)估模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)。
[0031]其中，所述視頻信息采集模塊采用紅外攝像頭，紅外攝像頭上安裝有紅外線傳感器，用于檢測(cè)攝像頭組所監(jiān)控的范圍，并將檢測(cè)信息發(fā)送到監(jiān)控中心。
[0032]其中，還包括一供電裝置，供電裝置為太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)或風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0033]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0034]能實(shí)時(shí)檢測(cè)流域內(nèi)的水基環(huán)境要素，對(duì)水基環(huán)境進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，并給出可行的決策方案，且可以通過(guò)三維生成模塊，將流域水基環(huán)境的情況展現(xiàn)在工作人員的面前，使得工作人員可以身臨其境的觀察和感受水基環(huán)境的變化情況，進(jìn)一步提高了流域水環(huán)境管理決策的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本發(fā)明實(shí)施例流域水基環(huán)境管理決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種流域水基環(huán)境管理決策支持系統(tǒng)，包括
[0038]水文水質(zhì)信息采集模塊4，由各個(gè)功能傳感器組成，用于定時(shí)定量檢測(cè)采集待檢測(cè)流域的流量、流速、水位、水溫、泥沙、濁度、酸堿度、電導(dǎo)度、溶解氧、生化需氧量、化學(xué)需氧量、營(yíng)養(yǎng)鹽和葉綠素參數(shù)等；
[0039]視頻信息采集模塊5，用于采集待檢測(cè)流域及其附近環(huán)境的視頻數(shù)據(jù)；
[0040]數(shù)據(jù)傳輸模塊2，包括GPRS網(wǎng)絡(luò)、有線通信網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、超遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和電臺(tái)通信中的至少一種，無(wú)線傳輸終端運(yùn)用GPRS或3G技術(shù)將數(shù)據(jù)傳出，采集的信息通過(guò)無(wú)線通信方式進(jìn)行通信傳輸，并組成流域水文水質(zhì)無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)分布式網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)協(xié)議協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，再將采集來(lái)的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)優(yōu)化后通過(guò)無(wú)線通訊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊進(jìn)行儲(chǔ)存，發(fā)送到監(jiān)控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并發(fā)送到專(zhuān)家評(píng)估模塊進(jìn)行管理決策的制定；
[0041]水文水質(zhì)信息管理系統(tǒng)3，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)和應(yīng)用支撐平臺(tái)子系統(tǒng)組成，用于輔以形成水文水質(zhì)預(yù)警管理、水量調(diào)度管理、水質(zhì)監(jiān)控管理和綜合信息服務(wù)；所述數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)，用以通過(guò)流域水文水質(zhì)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理平臺(tái)，形成工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、遙感影像數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)這些公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)形成服務(wù)于各業(yè)務(wù)應(yīng)用的適合全流域?qū)嶋H情況的調(diào)度管理數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行工況數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、水情數(shù)據(jù)庫(kù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、氣象數(shù)據(jù)庫(kù)這些專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)；所述應(yīng)用支撐平臺(tái)子系統(tǒng)，用于平臺(tái)硬件系統(tǒng)的部署，應(yīng)用服務(wù)中間件、應(yīng)用系統(tǒng)整合及數(shù)據(jù)交換組件及GIS服務(wù)構(gòu)件的部署配置，通用服務(wù)的部署，專(zhuān)用服