本文關(guān)鍵詞：基于GIS和WSN的滇池水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近幾十年來(lái),昆明市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,在很大程度上加重了滇池流域的生態(tài)環(huán)境壓力。滇池水環(huán)境惡化除了經(jīng)濟(jì)發(fā)展這一客觀因素外,還與水環(huán)境監(jiān)測(cè)管理不系統(tǒng)、不科學(xué)有關(guān)。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)主要是依靠人工進(jìn)行水體取樣和實(shí)驗(yàn)室分析,成本高且不能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),很難預(yù)測(cè)水質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化。水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果用表格方式存儲(chǔ),不利于數(shù)據(jù)管理,未充分利用GIS強(qiáng)大的空間分析功能和圖形界面,以地圖、圖表等形式科學(xué)、全面、直觀、實(shí)時(shí)地反映水質(zhì)狀況。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)的發(fā)展為滇池水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)支持。把各類(lèi)水質(zhì)指標(biāo)的傳感器集成在一起,作為感知單元定量獲取滇池水質(zhì)指標(biāo)的成分。數(shù)據(jù)通信部分的GPS模塊能夠獲得監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的地理位置,并且通過(guò)GPS的授時(shí)功能實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步性,實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的時(shí)空化管理。通過(guò)GPRS模塊將信息發(fā)送給監(jiān)測(cè)中心,數(shù)據(jù)通信具有雙向性,每個(gè)節(jié)點(diǎn)不僅可以將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心,監(jiān)測(cè)中心也可以通過(guò)遠(yuǎn)程指令改變每個(gè)節(jié)點(diǎn)的特征,如采樣周期等。地理信息系統(tǒng)(GIS)具有豐富的圖形界面、數(shù)據(jù)的查詢(xún)與統(tǒng)計(jì)和空間分析等功能。在滇池水質(zhì)的監(jiān)測(cè)中,可以充分利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)管理和反映滇池的水質(zhì)的狀況。因此,本文將GIS和WSN兩種技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)滇池水質(zhì)狀況的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。本文通過(guò)分析目前主要的開(kāi)源GIS軟件的特點(diǎn),采用MapWindow提供的DotSpatial開(kāi)源組件作為滇池水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具包。在Microsoft Visual Studio開(kāi)發(fā)環(huán)境中,使用C#語(yǔ)言對(duì)DotSpatial進(jìn)行組件式二次開(kāi)發(fā),結(jié)合地理信息技術(shù)、多功能無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPRS無(wú)線通信技術(shù)、GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)、MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、MATLAB仿真技術(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)滇池水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)包括葉綠素a、溶解氧(DO)、PH值、電導(dǎo)率(EC)、濁度、溫度等水質(zhì)指標(biāo),并根據(jù)已監(jiān)測(cè)到的水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)測(cè)模型動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)滇池水華的變化趨勢(shì)。該系統(tǒng)的水華預(yù)測(cè)模型是利用灰色新陳代謝GM(1,1)算法對(duì)各水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行初步預(yù)測(cè),然后利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)序列的非線性補(bǔ)償,從而建立GM(1,1)-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)水華預(yù)測(cè)模型。該模型把灰色模型建模所需信息量少和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性預(yù)測(cè)優(yōu)勢(shì)有效結(jié)合起來(lái),克服了GM(1,1)預(yù)測(cè)精度低和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所需訓(xùn)練數(shù)據(jù)多的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)滇池水華爆發(fā)的短期預(yù)測(cè)。結(jié)合GIS的空間分析功能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)的時(shí)空表達(dá),為水污染突發(fā)事件的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、預(yù)警、評(píng)估、應(yīng)急響應(yīng)等提供數(shù)據(jù)、技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：滇池流域 GIS WSN 灰色理論 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 水華預(yù)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X84;P208
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-24
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 意義11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 地理信息系統(tǒng)11-13
• 1.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)13-16
• 1.2.3 水華的智能化預(yù)測(cè)16-18
• 1.3 存在的主要問(wèn)題18-19
• 1.4 課題來(lái)源及研究的主要內(nèi)容19-20
• 1.4.1 課題來(lái)源19
• 1.4.2 主要內(nèi)容19-20
• 1.5 系統(tǒng)總體框架20-21
• 1.6 技術(shù)路線21-24
• 第2章 研究區(qū)域概況24-28
• 2.1 自然地理狀況24-26
• 2.1.1 地理位置24
• 2.1.2 土壤植被24
• 2.1.3 氣候特點(diǎn)24-25
• 2.1.4 流域水系25-26
• 2.2 滇池的水質(zhì)狀況26
• 2.3 滇池流域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況26-28
• 第3章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)28-40
• 3.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)28-31
• 3.1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)28-29
• 3.1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)29-30
• 3.1.3 滇池水質(zhì)監(jiān)測(cè)的無(wú)線通信技術(shù)選擇30-31
• 3.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)31-40
• 3.2.1 傳感器選項(xiàng)32-35
• 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)35
• 3.2.3 GPRS通信模塊供電電路設(shè)計(jì)35-37
• 3.2.4 GPS定位模塊電路設(shè)計(jì)37
• 3.2.5 AP-800多參數(shù)水質(zhì)傳感器接.電路設(shè)計(jì)37-38
• 3.2.6 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)38-40
• 第4章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)40-47
• 4.1 總體設(shè)計(jì)基本原則40-41
• 4.2 二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)的選擇41-43
• 4.2.1 主要的GIS產(chǎn)品介紹41-42
• 4.2.2 二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)選擇42-43
• 4.3 總體功能設(shè)計(jì)43-46
• 4.3.1 GIS基本功能模塊45
• 4.3.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的接入45
• 4.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊45-46
• 4.3.4 水華預(yù)測(cè)模塊46
• 4.4 系統(tǒng)的集成46-47
• 第5章 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)47-67
• 5.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境47
• 5.2 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)47-67
• 5.2.1 GIS模塊47-48
• 5.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的接入48-53
• 5.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)53-57
• 5.2.4 水華預(yù)測(cè)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)57-67
• 第6章 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例67-77
• 6.1 滇池水質(zhì)傳感器節(jié)點(diǎn)性能測(cè)試67-71
• 6.2 滇池水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)71-77
• 6.2.1 傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入71-73
• 6.2.2 水華預(yù)測(cè)模塊的應(yīng)用73-75
• 6.2.3 GIS平臺(tái)的應(yīng)用75-77
• 第7章 結(jié)論與展望77-80
• 7.1 研究結(jié)論77-78
• 7.2 存在的問(wèn)題與展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 附錄A：圖目錄85-86
• 附錄B：表目錄86-87
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和研究成果87-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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3 吳秋蘭;梁勇;白娟;耿霞;張承明;;Web GIS在水質(zhì)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J];測(cè)繪科學(xué);2008年02期

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  本文關(guān)鍵詞：基于GIS和WSN的滇池水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：396547