北海作為北京城內的最大水域之一，湖面約38公頃，湖岸線長3749米，平均水深1.5米，最深處達2.5米，屬于北京重點河湖水系和重要景觀，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供基礎保障。然而從2001年開始，北京市包括北海在內的長河水系連年發(fā)生不同程度的水華，使魚類成批死亡，水體呈現(xiàn)腥臭味，嚴重影響了河湖的觀賞功能，給首都的生態(tài)環(huán)境和聲譽帶來了不良影響。
國家“十一五”計劃綱要明確提出了環(huán)境綜合治理和水體污染預測控制是建設社會主義和諧社會的一項重要議程，市政府十分重視北京河湖水系的水華防預和治理。北京金控自動化技術有限公司與北京工商大學智能控制與測控網絡實驗室聯(lián)合開發(fā)了一套水質遠程監(jiān)測、評價與水華預測預警系統(tǒng)，實現(xiàn)對北海水質進行及時、有效地遠程監(jiān)測和水華預測預警，從而為提前治理北海水華提供決策支持。

2．系統(tǒng)結構

    水質監(jiān)測與水華預警系統(tǒng)按照物理功能分類主要由三個部分組成，即：水質信息采集終端、GPRS網絡及監(jiān)控中心系統(tǒng)。
    水質信息采集終端負責采集水質信息數(shù)據并將采集到的水質信息數(shù)據送上GPRS網絡，GPRS網絡負責將水質信息數(shù)據通過Internet上傳至監(jiān)測中心，監(jiān)測中心由監(jiān)測中心服務器、數(shù)據庫服務器和監(jiān)測中心終端操作計算機構成，在相應的軟件系統(tǒng)支持下完成對上傳數(shù)據進行接收、處理及顯示的功能。

3．功能介紹

       ·水質信息采集
    水質信息采集設備置有水質傳感器和變送器。采集的量有PH值、電導率、溶解氧、總磷、總氮、葉綠素濃度等。傳感器輸出的模擬電平信號接入無線采集終端的ADC單元，采用單片機進行模擬量采集。由單片機完成時間和水質信息數(shù)據打包，打包后的數(shù)據可由單片機外設接口將采集到的水質信息數(shù)據通過串口通信方式發(fā)送給后端的GPRS模塊。

     ·GPRS遠程傳輸
    考慮到水質檢測傳感器的布點靈活、傳輸數(shù)據量不大、測量數(shù)據可根據用戶設置的時間間隔進行傳輸?shù)忍攸c，選擇GPRS無線網絡技術用于水質信息的實時傳輸。GPRS無線數(shù)據傳輸具有設備成本低、數(shù)據傳輸安全可靠、使用靈活方便等特點，非常適合遠程數(shù)據傳輸上的應用。
    對于水質信息實時監(jiān)測系統(tǒng)來說，GPRS能夠利用電信運營商的網絡進行靈活的布點，而其流量計費的方式和較高的數(shù)據傳輸速度都符合水質信息的傳輸特點。并且利用GPRS無線網絡技術還可將不同水域的水質信息匯集到監(jiān)測中心進行處理，從而實現(xiàn)一個監(jiān)測中心同時對多個水域進行水質監(jiān)測與水華預測。

    ·水華上位系統(tǒng)
    在水質監(jiān)測與水華預警系統(tǒng)中，水質信息數(shù)據通過GPRS網絡由監(jiān)測中心服務器接收后，數(shù)據實時存儲于數(shù)據庫服務器中，終端操作計算機通過實時獲取數(shù)據庫中的水質信息數(shù)據，進行水質評價和水華預測預警處理。
水質監(jiān)測與水華預警系統(tǒng)軟件的模塊化結構如下圖所示：
    數(shù)據采集子系統(tǒng) 可以進行實時數(shù)據顯示，采集的水質參量有：溫度，PH值，溶解氧，電導率，氨氮等； 上位系統(tǒng)提供了歷史數(shù)據查詢 的功能，可以實現(xiàn)按日期查詢、報表生成、統(tǒng)計分析管理工作；  水質評價 部分可以對北海水質進行總體評價和成組評價。選定所要評價的起止日期后，調用多指標綜合指數(shù)評價法對水質進行評價，系統(tǒng)會把匯總結果在界面上顯示出來；   系統(tǒng)的另一主要子系統(tǒng)是水華預警模塊，主要用來建立模型，預測選定時間內的水華趨勢，顯示預測精度、葉綠素最大值，查看水華預測模型的仿真曲線。從預測結果中給出預測數(shù)據中葉綠素的最高值，并根據這個最高值和水體富營養(yǎng)化評價標準判斷水華的輕重程度。

系統(tǒng)的功能概況圖和界面展示請鏈接如下網站：

http://hi.baidu.com/jinkongautocompany/album/item/47c8412b02b8e6f04423e84a.html#

4．應用效果

    北海水質監(jiān)測、評價與水華預測預警系統(tǒng)搭建了靈活的人機操作界面，操作方便快捷，可以直觀地顯示、查詢、統(tǒng)計和分析監(jiān)測水質數(shù)據，并結合水環(huán)境的現(xiàn)狀進行實時預測，以提供決策支持。該項目的研制與開發(fā)為水環(huán)境的進一步治理提供有效的理論依據和實際應用系統(tǒng)，其推廣應用可減少水環(huán)境治理周期、減低能源消耗、提高治理效果，為社會帶來可觀的經濟效益。