基于Android的源水水质监测手机终端软件开发(2)

3.1.1 管理员登陆的实现

管理员登录界面如下所示。管理员通过输入正确的用户名和密码登录进入管理员界面，对整个系统用户、资源统一管理。如果输入不正确，则会出现相应的信息提示框。

管理员登陆界面

3.1.2 软件设计需求

水质监测是指针对特定的水环境，根据不同的目的和要求，按照一定的原则和方法分析水质状况，研究水质污染程度及发展趋势，找出水质可持续发展的影响因素，为制定水环境保护的方针政策和实施具体措施提供可靠的科学依据。本论文所设计的水质监测软件系统主要以三个监测点的水质数据来实时显示各监测点各项监测指标的当前值；实时显示各监测点监测设备的当前状态；对水质监测数据实现实时接收、显示、查询、存储、统计分析和预警等。通过充分论证以

后，分析得出系统软件应实现以下功能：

由上图可知，系统主要包括的功能有：GIS地图管理、生物数据监测、水质数据监测、水质预测、历史水质数据管理和预警模块。针对各个功能说明如下：

1．GIS地图管理

系统中使用电子地图作为载体来可视化地实现位置的显示、监测点的定位、水质数据的查询、水质预测操作等功能。电子地图，也叫做数字地图，是采用计算机技术，以数字方式实现存储、查阅、检索、分析等功能的地图。电子地图其存储在计算机存储设备上，并且内容是通过专用计算机软件读取以栅格、影像、瓦片等数字方式在计算机屏幕上可视化显示，所以相对传统的普通纸质地图，电子地图具有信息量大、存取快速、地图要素分层显示、虚拟现实、便于传输、自动化测量等优点。为了使水质预测操作更便捷简单，本系统中地图上实现的操作主要有放大、缩小、平移、信息显示、长度测量、鹰眼功能。其中放大和缩小可以按设定的比例显示地图中的要素，平移可以自由地移动游览地图，鹰眼操作从俯视角度确定所查阅的地图位置，信息显示以弹出信息框的形式提示地图中重要信息。电子地图由于所有信息都是存储在计算机存储设备中，因此可以很方便的编写算法实现查询功能。本系统针对番禺区河涌分布情况和水质预测操作，需要满足的功能包括完成对指定监测点和地理区域的搜索，同时以冒泡的方式显示搜

水质监测系统功能模块

索结果的关键信息，便于进一步查看和分析操作。

2.生物数据监测

水质的生物监测属于水质监测科学。它是利用水环境中滋生的生物群落组成、结构等变化来预测、评价当地水环境的水质情况。因为生物群落与水体水质变化进程关系密切，它们的种群组成、群落结构等的变化直接或间接地反映着水体状况及其发展趋势。本文选择了细菌总数、总大肠菌群两个参数作为水质指标，生物监测中的群落指标和毒性试验方法等虽然不能揭示污染水体含有的污染物和浓度，但是却能够反映污染物对生物毒性的大小或污染程度。

3.水质数据监测

由于污染水质的污染物种类繁多，成分复杂，干扰严重，需要有一系列的化学前处理操作，而且水质污染往往是痕量的，需要建立各种提取方法及各种痕量分析方法。所有这些都为监测技术带来了一系列困难。基于上述原因，水质污染检测系统首先要选择那些能够反映水质污染的综合标度的项目，建成监测系统，及时发现水质是否已经污染或是否出现异常，然后再逐步增加具体污染项目，来确定具体污染物的污染程度。这里选择了能够反应水质综合指标的八个重要参数水温、pH、DO、电导率、浊度、高猛酸盐指数、TOC和氨氮。

4.历史水质数据管理

水质历史数据是进行水质预测的前提，是研究水质状况重要参考依据。因此，为了便于信息的获取，系统提供了水质历史信息的查询、搜索、翻页、报表输出、打印等功能。同时为了能够直观的显示数据的变化,可以将一段时间的历史数据绘画成曲线。选取一段时间并且把时间等分成若干份作为坐标轴的横坐标,对应每个时间点从SQLite数据库中获取相应的参数值作为纵坐标。从所绘制的图像中可以很直观的看出参数的最大值很最小值所在的时间点。由于数据库中每个数据都是绑定时间点和GPS数据 ,因此都可以很容易找到所查看的数据对应的地理位置。

5.水质预测

根据水质预测的流程，系统主要针对指定监测点以历史水质数据为参考，通

过水质预测模型进行水质预测，并将结果进行可视化显示和初步分析。因此水质预测功能主要包括监测点选择，预测参数选择，预测模型选择，预测结果显示和分析几个步骤。

6.预警模块

“预警系统”是水质数据及时分析反馈的深层次应用系统。通过研究建立水污染预测模型和污染预警预报模型，对监测数据及现场检测数据进行即时分析，对相关检测数据进行处理，并通过消息系统发布预警或者报警，辅助决策。同时监测技术和预警预报技术想结合可以帮助管理人员在水质进一步恶化前，及早发现水质安全隐患，分析影响水质变化的因素，预测水质恶化趋势，评估预防措施的有效性。

3.1.3 软件开发GIS结构设计

根据上面所分析的系统业务流程和功能需求可知，水质预测系统主要包括用GIS地图管理、生物水质监测、水质数据监测、历史水质数据管理、水质预测和预警模块六个部分。

其中GIS地图管理在绘制电子地图的前提下，通过GIS相关软件将存储在GIS数据库中的空间数据以电子地图的形式发布到服务器，给用户在浏览器中提供可视化空间信息和操作；在历史水质数据管理部分，用户通过点击地图中的监测点连接存储在数据库管理系统中的历史水质数据，然后对历史水质数据进行增加，删除，修改，查找等操作；在水质预测模型管理中，所查询到的历史水质数据作为水质预测模型的输入，经过存储在水质模型数据库中的水质模型计算分析，输出水质预测结果；最后，将输出结果显示在浏览器中，供用户查看，其中的显示页面由服务器进行统一管理。

“查看历史数据”用来查看历史数据采集结果以报表的形式反映出较长一段时间内水质参数的变化情况，并可将历史数据打印。“查看实时曲线” 用来查看实时数据采集曲线为现场操作人员提供了在一定时间段内水质参数变化的对比结果有利于操作人员从比较宏观的角度了解水质参数的变化趋势。通过添加项目中的各项可以实现一条或者多条曲线的显示。

水质监测GIS体系结构图

3.2 技术路线

3.2.1 基于Android终端的数据采集流程

当监控中心、监控平台、手机终端三者之间的通信关系建立起来之后，监控平台会定时向监控中心发送数据，监控中心将数据转发给手机终端，这样就完成了数据的被动采集。所采集到的数据是按照预定的格式组织的，如果直接对数据进行显示没有任何意义，因此需要对数据进行解析，根据格式提取有用的信息,利用Android平台本身拥有的SQLite数据库对提取的信息进行组织和存储，SQLite数据库文件保存在SD卡中以便后期分析时使用。

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