水质检测管理信息系统
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毒理性指标：毒理性指标包括氟元素以及汞等重金属。氟是人体生命活动不可缺少的必需微量元素之一。在人体必需元素中，人体对氟含量最为敏感，从满足人体对氟的需要到由于氟过多而导致中毒的量之阃相差不多，因此氟对人体的安全范围比其他微量元素窄得多。重金属能够使蛋白质的结构发生不可逆的改变，而汞是重金属污染中毒性最大的元素。食入后直接沉人肝脏，对大脑、神经、视力破坏极大。天然水每升水中含汞0 01 mg，就会导致人中毒。积累在体内的汞会侵入神经中枢系统．破坏脑血管，表现为四肢麻木、语言失常、视野缩小、听觉失灵等。因此重金属的检测尤为重要。
水质检测管理信息系统
杨耀民
（浙江大学生物系统工程与食品安全学院，杭州 310023）
摘要：本文首先把常用的水质检测管理信息系统中存在的且急待解决的问题进行了分析, 分析了建立水质检测管理信息系统的必要性, 同时对水质检测管理信息系统的结构及作用做了一定说明。
关键词：水质；检测；管理信息系统；无线传感
感官指标：感官指标感官指标包括pH及水的硬度等。利用该系统可以实时监测水质的pH及水的硬度。pH是水溶液中酸碱度的一种表示方法，pH的应用范围为0～14。当pH=7时水呈中性；pH<7时水呈酸性，pH愈小，水的酸性愈强；pH>7时水呈碱性．pH愈大，水的碱性愈强。pH对水中的动植物都有很重要的影响。硬度对水质也有影响。水中钙的含量低于02 mmol／L1／2 Ca时．藻类的繁殖便会受到限制。钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性。淡水中cah显著地多于M92+。这与地壳中钙的丰度大于镁有关。在咸水中Mgh的含量一般大于ca，主要是因为镁的碳酸盐和硫酸盐的溶解度比钙的高，镁不如钙那么容易沉积。
[8]向速林,鄢贵权,尤本胜.基于GIS的地下水环境信息系统[J].贵州工业大学学报,2004,33(3), 99--102.
[9]杜治国.基于无线传感器网络的水质监测系统设计[J].计算机工程与设计，2008，29(17)：4568-4570.
3.简单的辅助决策功能, 这个功能充分地利用了地理信息系统具有的各种基本的分析功能, 同时充分地利用了功能的分析结果, 做出一个较为合理的水资源信息管理辅助决策系统。
2 .水质检测的过程设计
水检测质管理信息系统中嘴重要的就是检测过程的设计和最优化，这个过程必须要有范围大，自动组织网络，动态的拓扑效应，自动修复系统等基本功能。
设计图可以概括成：
2.2软件设计
软件采用C+ຫໍສະໝຸດ Baidu编写，很多功能才能得带最好的发挥，利用C++的隐蔽性，移植性好等特点。
基于无线传感网络的监测节点主要利用MCUMSP430和ZigBee通讯模块CC2530负责信息的采集控制与无线网络传输．M SP430 负责采集节点上各个水质监测传感器的数据并对每个数据进行测量值到理化值的数据转换，将计算结果进行粗比对，判断是否有数据超标 ，有则先向监测基站发送相应的警报命令，再按一定格式打包，通过UART接口发送到ZigBee模块进行传输；ZigBee 模块由监测基站或远端监控中心发送初始化自组网命令和自恢复命令，实现初始组网与自动检测恢复，负责网络组网与连接。
第四步：传感器接口模块应该按照标准的工业通讯接口设计，这样才能保证系统的标准化和平台化，具有良好的可扩展性和鲁棒性。为了对口模拟接口传感器，主控模块为传感器已经预留了8通道A D接口，这样就可以连接8路4到20 m A、1到5 V的模拟接口传感器；针对数字接口传感器，主控模块设计了RS422总线接口和I2C总线接口，以后还可以利用M SP430的剩余资源扩展出SPI接口，总线接口可以连接多个传感器。
总体思路：
电源
利用MOS管控制
（半导体场效应晶体管)
2.1硬件设计
第一步；主控CPU是核心，必须选好一点的，暂不考虑价格，选用德州仪器（Texas Instruments）的16位单片机MSP443F147。这款CPU具有比较强的处理能力和超低耗能的优点，可用用于长期工作的环境。然后通过ADC，RS422接线口实现传感器的输出模拟信号采集和串行数据采集。在通过I2C接线口得到I2C数据采集。
3.总结
建立合理的水质检测管理信息系统是十分重要的，它关系到我们的日常生活，关系到社会的和谐发展。本文很多关键点都是前辈们的研究成果，本学生只是做了很小的创新和总结，所以很多步骤并无到达最优化，望多多指正。
参考文献：
[1]芮孝芳.中国的主要水问题及水文学的机遇[J].水利水电科技进展,2000,19(3):18—21.
[2]彭珂珊.21世纪中国水资源危机警钟急鸣[J].绥化师专学报,2000,20(4):29—31.
[ 3]邬伦,刘瑜,张晶等.地理信息系统原理、方法和应用[M] 北京:科学出版社,2000.305—316.
[4]张超,陈丙咸,邬伦.地理信息系统 [M].北京:高等教育出版社,1995.
[5]赵玉霞, 赵俊琳.GIS技术及其在区域水环境管理中的应用 [J].水科学进展,2000,11(3): 340—341.
首先利用arcview本身具有的编辑功能, 基本上可以实现对视图特征及其属性数据的添加、编辑和删除等功能。同时, 根据使用方便的原则, 还增加了针对一些基本信息用的添加和删除的功能, 从而使没用过arcview的用户只用点击按钮就能轻松操作了。
系统能对各种水资源信息进行统计分析计算,包括降雨量、蒸发量的统计, 水位的统计、区域水位埋深的统计、离子超标的统计等。对这些功能的设计就是利用一些比较简单的比较, 求出平均值的代码程序。
1．2水质检测管理信息系统的作用
作为完整的水质检测管理信息系统应该具备以下三个功能：
1.地理信息管理系统本身应该具有的基本功能, 比如空间分析能力、图形分析功能和属性数据管理、空间数据查询检索功能和输入输出功能。
2.水资源信息管理模型具有的分析功能, 比如水量、水位、水质的检测、模拟、预测分析等功能以及水资源优化管理功能。
第二步：利用I/O驱动的MOS管来控制传感器的电源模块，当采集停止后者长时间停止工作时关闭电源，这样就能减少系统能耗，同时增加寿命。
第三步：无线通信设备的选择和使用。这里选择德州仪器（Texas Instruments）ZigBee处理芯片CC2530,。这款芯片比较适合能耗低的设备，它有很多种低能耗操作模式。CC2530通过芯片中设置的RF指令处理数据的接受，中断和其它一系列的硬件层的工作。CC2530在应用层到硬件抽象层之间加入了Basic RF层，对CC2530进行Zig．Bee数据传输的编程时，利用Basic RF层提供的通讯API函数，可以极为便捷地实现用户的程序工作量，无需进行硬件抽象层的各种繁杂设置和状态处理。
菌学指标细菌学指标：主要包括大肠菌群、游离性余氯。大肠菌群是指在37℃24 h内能发酵乳糖产酸、产气的兼性厌氧的革兰氏阴性无芽胞杆菌的总称．主要由肠杆菌科中4个属内的细菌组成，即埃希氏杆菌属、柠檬酸杆菌属、克雷伯氏菌属和肠杆菌属。游离性余氯是指水中以次氯酸和次氯酸盐形态存在的余氯。余氯系指用氯消毒，当加氯接触一定时间后，水中剩余的氯量，游离余氯的嗅觉和味觉阈浓度为0 2～0 5mg／L。标准规定“在与水接触30 min后应不低于0 3 mg／L，管网末稍水不应低于0．05 mg／L(适用于加氯消毒)”，由此判断被检水样是否经过有效消毒。
矿物质指标矿物质指标：主要包含氮、磷、钾的测定。氮在水中主要是以硝酸盐形式存在。硝酸盐是藻类的营养来源，当硝酸盐浓度太高时，会导致藻类大量滋生，且鱼类长期生长在硝酸盐浓度较高的水中，对鱼类的健康会造成不利影响。磷是水体生态系统中生物生长需要的重要元素。它主要是浮游植物如藻类等水生生物生长和再生所需的重要物质。水中磷的含量高不一定产生富营养化，只有在藻类大量生长的条件下．富营养化才有可能发生，而磷是关键因素。这是由于植物细胞里的磷直接参加光合作用和呼吸、酶系统的活性化、能量转化，以及氮、碳水化合物和脂类化合物的交换等过程。
软件按照这个流程图编写：
2.3系统的总体设计
这个系统应用软件工程里的模块化结构设计思想.根据功能把系统从上至下逐步地分解成相对来说每个都是独立的子系统或模块。此系统设计重点是模块功能的完备性和可扩充性，功能的实用性，操作的可视化。系统结构可以分成三个子系统: 数据库的子系统、模型库的子系统和水质的管理子系统。把整一个项目划分为几个较小的项目, 同时分别用程序块来实现每个小项目, 并且每个小项目程序的编写互不相干, 使得能独立完成各自的功能。对任务的分配应该做到尽量的细化, 这样在程序的修改时就不需要改动其它的部分.数据库子系统包括数据库和数据库管理系统, 数据库主要用来存储与分析模拟有关的信息，比如自然地理、社会经济、水文地质这几方面的数据, 这些数据和文字、图表、图形等形式保存,为分析模拟提供了数据支持。
中图分类号；S273.1
0 引 言
自从改革开放以来三十年, 中国社会在每个方面都取得了长足的发展。但是同时, 水资源危机并同环境危机马上接踵而至。 中国作为一个水资源相对来说缺乏的国家, 人均的水资源占有量仅仅是世界平均水平的 1/5左右。当今, 大部分大中城市已经或正在陷入较严重的水资源危机之中, 比如我国西部的西安等一线城市, 缺水的问题已经逐渐影响到了城市的工农业生产，甚至影响到居民的日常生活。因为工农业急速的发展, 我国的许多大江、大河中水资源已经严重不足, 像黄河自从20世纪 90 年代起经常断流, 而且断流的天数不断的增加 ，在1997 年长达二百多天 , 已经严重影响到了黄河中下游各省市人民的工农业用水. 同时，工农业的需水量与日俱增, 使得地表水的水量严重不足, 人们只能开始大量开发并利用水质相对来说比较好的地下水. 因为地下水的超量超采, 全国各地方特别是北方的干旱缺水地区，那里地下水不断的形成区域性的降落漏斗, 而且漏斗的规模呈逐年增大的态势, 由此就引起了地面沉降，环境污染，水质恶化这些严重的后遗症. 同时，由于工农业发展, 水质的污染也日趋严重。因为工农业的污染每况愈下, 地表水的水质随之不断恶化, 很多的地表水已经不可以再作为城市供水的水源了. 因为城市里大量污水、农业生产用化肥的污染, 地下的水资源 ，特别是地球浅层的地下水资源被严重的污染。 若再不采取有效的，合理的措施来进行水质检测, 那么我国水资源的危机将更加严重, 这会严重地影响我国经济，民生的可持续发展. 所以,对水质建立合理可靠的检测信息系统十分必要。
[6]杨卫华,李树文,赵秀娟等.基于GIS的水资源管理系统的开发和应用[ J],水文,2005,25(2),29—32.
[7]Stephen Forte, Tom Howe, Kurt Wall,等著.张冕洲,卞昭华, 吕建宁,等译. Access 2002 Development Unleashed[ Access2002开发使用全书][M].北京:电子工业出版社,2002.
1水质检测管理信息系统及其作用
1．1水质检测管理信息系统
水质检测管理信息系统是从地理信息系统中发展出来的的管理信息系统 , 它与传统管理信息系统有着巨大的区别。传统的管理信息系统是以属性和数据为基础的, 它们不能处理分析空间里的数据, 同时亦不能和大部分专业模型同时进行深层次的分析和比较。水质检测管理信息系统能对大部分的水资源监测得到的数据分析，包括地下水以及地表水的水质、水量、水位等数据监测的建立数据库、网络维护、功能更新, 同时还能打印各种不同的日常报表，绘制各种数据图，如水质分区图、等水位线图和不同统计图件等的功能, 进一步具有对不同监测的数据分析以及处理的功能 ，例如迭加分析功能，缓冲区分析功能。它与各种不同的专业模型结合起来, 就可以产生一个复合的且具有简单决策功能的信息管理系统。这个系统具有很好的可移植性, 可以把它看成其它大型管理信息系统中的一部分子系统 。水质检测管理信息系统主要包括两个功能模块。 第一个功能模块是根据地理信息系统组成的, 包括一般的地理信息系统具备的各种基本功能。第二个功能模块是由水质检测系统组成, 包括水量、水位、水质的模拟计算功能和水资源优化管理简单辅助决策功能。
水质检测管理信息系统
杨耀民
（浙江大学生物系统工程与食品安全学院，杭州 310023）
摘要：本文首先把常用的水质检测管理信息系统中存在的且急待解决的问题进行了分析, 分析了建立水质检测管理信息系统的必要性, 同时对水质检测管理信息系统的结构及作用做了一定说明。
关键词：水质；检测；管理信息系统；无线传感
感官指标：感官指标感官指标包括pH及水的硬度等。利用该系统可以实时监测水质的pH及水的硬度。pH是水溶液中酸碱度的一种表示方法，pH的应用范围为0～14。当pH=7时水呈中性；pH<7时水呈酸性，pH愈小，水的酸性愈强；pH>7时水呈碱性．pH愈大，水的碱性愈强。pH对水中的动植物都有很重要的影响。硬度对水质也有影响。水中钙的含量低于02 mmol／L1／2 Ca时．藻类的繁殖便会受到限制。钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性。淡水中cah显著地多于M92+。这与地壳中钙的丰度大于镁有关。在咸水中Mgh的含量一般大于ca，主要是因为镁的碳酸盐和硫酸盐的溶解度比钙的高，镁不如钙那么容易沉积。
[8]向速林,鄢贵权,尤本胜.基于GIS的地下水环境信息系统[J].贵州工业大学学报,2004,33(3), 99--102.
[9]杜治国.基于无线传感器网络的水质监测系统设计[J].计算机工程与设计，2008，29(17)：4568-4570.
3.简单的辅助决策功能, 这个功能充分地利用了地理信息系统具有的各种基本的分析功能, 同时充分地利用了功能的分析结果, 做出一个较为合理的水资源信息管理辅助决策系统。
2 .水质检测的过程设计
水检测质管理信息系统中嘴重要的就是检测过程的设计和最优化，这个过程必须要有范围大，自动组织网络，动态的拓扑效应，自动修复系统等基本功能。
设计图可以概括成：
2.2软件设计
软件采用C+ຫໍສະໝຸດ Baidu编写，很多功能才能得带最好的发挥，利用C++的隐蔽性，移植性好等特点。
基于无线传感网络的监测节点主要利用MCUMSP430和ZigBee通讯模块CC2530负责信息的采集控制与无线网络传输．M SP430 负责采集节点上各个水质监测传感器的数据并对每个数据进行测量值到理化值的数据转换，将计算结果进行粗比对，判断是否有数据超标 ，有则先向监测基站发送相应的警报命令，再按一定格式打包，通过UART接口发送到ZigBee模块进行传输；ZigBee 模块由监测基站或远端监控中心发送初始化自组网命令和自恢复命令，实现初始组网与自动检测恢复，负责网络组网与连接。
第四步：传感器接口模块应该按照标准的工业通讯接口设计，这样才能保证系统的标准化和平台化，具有良好的可扩展性和鲁棒性。为了对口模拟接口传感器，主控模块为传感器已经预留了8通道A D接口，这样就可以连接8路4到20 m A、1到5 V的模拟接口传感器；针对数字接口传感器，主控模块设计了RS422总线接口和I2C总线接口，以后还可以利用M SP430的剩余资源扩展出SPI接口，总线接口可以连接多个传感器。
总体思路：
电源
利用MOS管控制
（半导体场效应晶体管)
2.1硬件设计
第一步；主控CPU是核心，必须选好一点的，暂不考虑价格，选用德州仪器（Texas Instruments）的16位单片机MSP443F147。这款CPU具有比较强的处理能力和超低耗能的优点，可用用于长期工作的环境。然后通过ADC，RS422接线口实现传感器的输出模拟信号采集和串行数据采集。在通过I2C接线口得到I2C数据采集。
3.总结
建立合理的水质检测管理信息系统是十分重要的，它关系到我们的日常生活，关系到社会的和谐发展。本文很多关键点都是前辈们的研究成果，本学生只是做了很小的创新和总结，所以很多步骤并无到达最优化，望多多指正。
参考文献：
[1]芮孝芳.中国的主要水问题及水文学的机遇[J].水利水电科技进展,2000,19(3):18—21.
[2]彭珂珊.21世纪中国水资源危机警钟急鸣[J].绥化师专学报,2000,20(4):29—31.
[ 3]邬伦,刘瑜,张晶等.地理信息系统原理、方法和应用[M] 北京:科学出版社,2000.305—316.
[4]张超,陈丙咸,邬伦.地理信息系统 [M].北京:高等教育出版社,1995.
[5]赵玉霞, 赵俊琳.GIS技术及其在区域水环境管理中的应用 [J].水科学进展,2000,11(3): 340—341.
首先利用arcview本身具有的编辑功能, 基本上可以实现对视图特征及其属性数据的添加、编辑和删除等功能。同时, 根据使用方便的原则, 还增加了针对一些基本信息用的添加和删除的功能, 从而使没用过arcview的用户只用点击按钮就能轻松操作了。
系统能对各种水资源信息进行统计分析计算,包括降雨量、蒸发量的统计, 水位的统计、区域水位埋深的统计、离子超标的统计等。对这些功能的设计就是利用一些比较简单的比较, 求出平均值的代码程序。
1．2水质检测管理信息系统的作用
作为完整的水质检测管理信息系统应该具备以下三个功能：
1.地理信息管理系统本身应该具有的基本功能, 比如空间分析能力、图形分析功能和属性数据管理、空间数据查询检索功能和输入输出功能。
2.水资源信息管理模型具有的分析功能, 比如水量、水位、水质的检测、模拟、预测分析等功能以及水资源优化管理功能。
第二步：利用I/O驱动的MOS管来控制传感器的电源模块，当采集停止后者长时间停止工作时关闭电源，这样就能减少系统能耗，同时增加寿命。
第三步：无线通信设备的选择和使用。这里选择德州仪器（Texas Instruments）ZigBee处理芯片CC2530,。这款芯片比较适合能耗低的设备，它有很多种低能耗操作模式。CC2530通过芯片中设置的RF指令处理数据的接受，中断和其它一系列的硬件层的工作。CC2530在应用层到硬件抽象层之间加入了Basic RF层，对CC2530进行Zig．Bee数据传输的编程时，利用Basic RF层提供的通讯API函数，可以极为便捷地实现用户的程序工作量，无需进行硬件抽象层的各种繁杂设置和状态处理。
菌学指标细菌学指标：主要包括大肠菌群、游离性余氯。大肠菌群是指在37℃24 h内能发酵乳糖产酸、产气的兼性厌氧的革兰氏阴性无芽胞杆菌的总称．主要由肠杆菌科中4个属内的细菌组成，即埃希氏杆菌属、柠檬酸杆菌属、克雷伯氏菌属和肠杆菌属。游离性余氯是指水中以次氯酸和次氯酸盐形态存在的余氯。余氯系指用氯消毒，当加氯接触一定时间后，水中剩余的氯量，游离余氯的嗅觉和味觉阈浓度为0 2～0 5mg／L。标准规定“在与水接触30 min后应不低于0 3 mg／L，管网末稍水不应低于0．05 mg／L(适用于加氯消毒)”，由此判断被检水样是否经过有效消毒。
矿物质指标矿物质指标：主要包含氮、磷、钾的测定。氮在水中主要是以硝酸盐形式存在。硝酸盐是藻类的营养来源，当硝酸盐浓度太高时，会导致藻类大量滋生，且鱼类长期生长在硝酸盐浓度较高的水中，对鱼类的健康会造成不利影响。磷是水体生态系统中生物生长需要的重要元素。它主要是浮游植物如藻类等水生生物生长和再生所需的重要物质。水中磷的含量高不一定产生富营养化，只有在藻类大量生长的条件下．富营养化才有可能发生，而磷是关键因素。这是由于植物细胞里的磷直接参加光合作用和呼吸、酶系统的活性化、能量转化，以及氮、碳水化合物和脂类化合物的交换等过程。
软件按照这个流程图编写：
2.3系统的总体设计
这个系统应用软件工程里的模块化结构设计思想.根据功能把系统从上至下逐步地分解成相对来说每个都是独立的子系统或模块。此系统设计重点是模块功能的完备性和可扩充性，功能的实用性，操作的可视化。系统结构可以分成三个子系统: 数据库的子系统、模型库的子系统和水质的管理子系统。把整一个项目划分为几个较小的项目, 同时分别用程序块来实现每个小项目, 并且每个小项目程序的编写互不相干, 使得能独立完成各自的功能。对任务的分配应该做到尽量的细化, 这样在程序的修改时就不需要改动其它的部分.数据库子系统包括数据库和数据库管理系统, 数据库主要用来存储与分析模拟有关的信息，比如自然地理、社会经济、水文地质这几方面的数据, 这些数据和文字、图表、图形等形式保存,为分析模拟提供了数据支持。
中图分类号；S273.1
0 引 言
自从改革开放以来三十年, 中国社会在每个方面都取得了长足的发展。但是同时, 水资源危机并同环境危机马上接踵而至。 中国作为一个水资源相对来说缺乏的国家, 人均的水资源占有量仅仅是世界平均水平的 1/5左右。当今, 大部分大中城市已经或正在陷入较严重的水资源危机之中, 比如我国西部的西安等一线城市, 缺水的问题已经逐渐影响到了城市的工农业生产，甚至影响到居民的日常生活。因为工农业急速的发展, 我国的许多大江、大河中水资源已经严重不足, 像黄河自从20世纪 90 年代起经常断流, 而且断流的天数不断的增加 ，在1997 年长达二百多天 , 已经严重影响到了黄河中下游各省市人民的工农业用水. 同时，工农业的需水量与日俱增, 使得地表水的水量严重不足, 人们只能开始大量开发并利用水质相对来说比较好的地下水. 因为地下水的超量超采, 全国各地方特别是北方的干旱缺水地区，那里地下水不断的形成区域性的降落漏斗, 而且漏斗的规模呈逐年增大的态势, 由此就引起了地面沉降，环境污染，水质恶化这些严重的后遗症. 同时，由于工农业发展, 水质的污染也日趋严重。因为工农业的污染每况愈下, 地表水的水质随之不断恶化, 很多的地表水已经不可以再作为城市供水的水源了. 因为城市里大量污水、农业生产用化肥的污染, 地下的水资源 ，特别是地球浅层的地下水资源被严重的污染。 若再不采取有效的，合理的措施来进行水质检测, 那么我国水资源的危机将更加严重, 这会严重地影响我国经济，民生的可持续发展. 所以,对水质建立合理可靠的检测信息系统十分必要。
[6]杨卫华,李树文,赵秀娟等.基于GIS的水资源管理系统的开发和应用[ J],水文,2005,25(2),29—32.
[7]Stephen Forte, Tom Howe, Kurt Wall,等著.张冕洲,卞昭华, 吕建宁,等译. Access 2002 Development Unleashed[ Access2002开发使用全书][M].北京:电子工业出版社,2002.
1水质检测管理信息系统及其作用
1．1水质检测管理信息系统
水质检测管理信息系统是从地理信息系统中发展出来的的管理信息系统 , 它与传统管理信息系统有着巨大的区别。传统的管理信息系统是以属性和数据为基础的, 它们不能处理分析空间里的数据, 同时亦不能和大部分专业模型同时进行深层次的分析和比较。水质检测管理信息系统能对大部分的水资源监测得到的数据分析，包括地下水以及地表水的水质、水量、水位等数据监测的建立数据库、网络维护、功能更新, 同时还能打印各种不同的日常报表，绘制各种数据图，如水质分区图、等水位线图和不同统计图件等的功能, 进一步具有对不同监测的数据分析以及处理的功能 ，例如迭加分析功能，缓冲区分析功能。它与各种不同的专业模型结合起来, 就可以产生一个复合的且具有简单决策功能的信息管理系统。这个系统具有很好的可移植性, 可以把它看成其它大型管理信息系统中的一部分子系统 。水质检测管理信息系统主要包括两个功能模块。 第一个功能模块是根据地理信息系统组成的, 包括一般的地理信息系统具备的各种基本功能。第二个功能模块是由水质检测系统组成, 包括水量、水位、水质的模拟计算功能和水资源优化管理简单辅助决策功能。