《河流实时监测网络》PPT课件

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1、河流实时监测网络河流实时监测网络水是生命之源，作为淡水水源主要组成之一的河流对人类的重要性不言而喻。然而人们却一直无法透过河流或是平静或是波澜的水面看到河流内部的持续的、微小的各种变化，不能了解河流变化原因、过程、规律和影响。我们需要找到一个新的方法来解决以上的问题。内容提要1.背景2.总体结构3.子系统介绍4.情景设计5.总结河流实时监测网络1.背景1.1河流生态系统监测的重要性多种水生生物栖息地流域为人口密集区域，受自然和人类活动影响大生态系统复杂而且敏感：生态的变化发生时间短，影响时间长。无法被人们观察和认识。深入的认识和了解河流生态系统的变

2、化状态和规律，预测和管理河流的水质和水量，有助于人们更好采取措施规范自身行为，减少对河流生态系统的危害，从而进一步保护河流的生态系统。1.背景1.2河流项目监测现状沿着河流域布置不同的水质监测站——数量少，采样分析，时间周期长。研究对象限于重点关注的某些河流，不能大规模地对河流体系进行监测。因而对流域系统缺乏综合的了解。传统的监测是点测，监测对象只是河流时间和空间上某一点的数据，不能多维度、连续、动态地全面反映河流水质、水量随时空的变化。传统监测不能在每个监测时间点都反映出监测对象从微观尺度到宏观尺度的变化。1.背景1.3河流实时监测网络就是针对以

3、上问题提出一套解决方案的体系。旨在通过广泛、连续、多时空尺度地监测河流系统，深入、全面地了解河流系统的状态参数、发生的变化，以及通过建立关键环境问题的模型，预测可能产生的影响，为其他科研、教育和决策者提供有效可靠的数据支持，从而正确指导人们的行为。2.总体结构河流实时监测网络体系技术结构示意图智能分析决策云计算、数据流计算等技术支持标准化数据提供无线网络数据传输2.总体结构物理参数化学参数生物参数生态参数感应系统存储以及智能化管理包括所有传感器采集的和其他渠道获得的数据。数据管理数据建模数据趋势分析影响预测科学分析科学研究宣传教育决策制定高级应用卫

4、星遥感数据气象监测数据其他机构监测数据数据反馈信息、完善优化河流实时监测网络体系功能结构示意图地理信息数据3.子系统介绍3.1感应系统3.2数据管理3.3科学分析3.4高级应用3.1感应系统感应系统主要包括各种参数的传感器、检测仪器、激发器以及数据发送模块。感应系统的主要功能为感应监测对象的代表性参数。感应系统的要求包括准确感知、时间和空间上连续感知以及实时感知。感应数据类型传感器直接感应的数据物理参数、化学参数、生物参数、生态指标等其他来源数据卫星遥感数据、地理信息数据、气象监测数据、水利监测数据3.1感应系统感应系统3.1.1传感器3.1.2激

5、发器3.1.3传感器布置3.1.4数据发送3.1.1传感器感应系统3.1.1.1物理参数传感器3.1.1.2化学参数传感器3.1.1.3生物参数传感器3.1.1.4多功能集成传感器3.1.1.5商业化的传感器产品3.1.1.6传感器的发展要求传感器分类测定参数种类物理参数传感器化学参数传感器生物参数传感器感应原理声学传感器光学传感器热学传感器力学传感器集成方式单一传感器集成传感器3.1.1.1物理参数传感器测量参数体积流量、流速、水头、温度、水分蒸发速率、光透射率、光质、土壤水势以及土壤含水量等。特点可靠性高、成熟应用于野外实地监测、价格便宜。河流

6、监测物理传感器示意图A:回声湿度传感器B:HOBO水位数据记录仪C:声学多普勒测速仪D:物理采样设备E:HOBO温度和光照数据记录仪。3.1.1.2化学参数传感器测量参数：DO、指示盐度的电导率、TDS、PH、氧化还原电位、指示叶绿素的荧光以及浮游生物质量。特点：目前只能测量基本的水质参数，能够用于较为苛刻的环境，但离子选择电极等传感器在野外的应用非常受限。河流监测化学传感器示意图A:多功能水下数据探测仪B:原位紫外分光度计C:离子选择电极3.1.1.3生物参数传感器测量参数：致病菌、原生动物、病毒、爆发性蓝细菌、藻类、微生物产生的毒素、内分泌干扰

7、物等。特点：受到时间和预处理程序的限制，生物指标的测量主要局限于实验室，不易移植到野外自动监测。不同类型传感器比较传感器类型测量参数野外实用性可扩展性价格（USD）物理参数传感器温度高高50-100含水率高高100-500流速高中-高1000-10000水头高高500-1000透光率（浊度）高高800-2000溶解氧高高800-2000电导率高高800-2000化学参数传感器PH高高300-500氧化还原电位中高300-500主要离子类型中-低高500-800含氮化合物（氨氮、硝态氮）中-低低-高500-3500重金属低低NA小分子有机化合物低低N

8、A大分子有机化合物低低NA生物传感器微生物低低NA生物活性物质低低NA传感器感应原理及输出参数Physicalproper