基于手机APP嫩江水生态风险监控系统

李 聪，刘金德，乔冬晨，郑国臣

（1.松辽水利委员会水文局嫩江水文水资源中心，黑龙江齐齐哈尔市161005；2.黑龙江水文局，黑龙江 哈尔滨150001；3.松辽水资源保护科学研究所，吉林长春130021）

移动“互联网+”行业得到了国家大力的支持，水利行业陆续开发水生态风险的APP监控平台。通过移动互联网技术则可以在公开渠道、形式、时效等方面得到很大的改善。将嫩江流域水质数据、水生生物（藻类、浮游动物、底栖生物、鱼类）等信息采集后，发送给监控平台，由监控平台负责审核并形成水生态评价报告。通过网络在线监控平台，可以实现监测点与平台点对点的连接。通过平台了解监测点的运行情况，如仪器运转是否正常，是否处于监控的状态。可以将水生态监测系统有效关联起来，促进生态监控由点及面，联防联控、协同控制，全面了解水环境数据。

通过手机APP来实现水生态监测网站在线具有开发难度低，操作使用简单，通知及时等优点，而且智能手机作为联络、娱乐的重要工具，使用频率非常高。网站管理人员和技术维保人员能够在第一时间获得网站离线状态信息。以手机APP的形式实时监测网站在线状态，通过内置通知、振动、响铃等方式通知网站管理人员和技术维保人员。

1 基于手机APP技术特点及优势

在尼尔基水库监控方面，通过在线监测设备，数据都能实现在线上传，使用移动的执法设备，包括使用手机、笔记本、便携的设备打印一些现场笔录，将现场情况固化在APP和软件里面。由于水污染的突发性强、历时短、预警时间有限，最有效的方式就是利用手机的便携性和即时性，实时将区域内主要控制数据、图像等信息发布到预警平台，在最短的时间内将信息发布，通过智能手机终端及时了解突发性水污染事件资讯，做好应急处置的准备。

基于手机app技术具有专业设计、信息共享、及时响应、无缝对接、传输方便、动态监测、数据安全等技术优势。

功能上的优势主要包括：

1）方便性。文件传输、文件管理、处理反馈等多功能合一，一个系统能够全部完成。

2）安全性。登录系统需要帐号密码，且不支持外部人员注册，全部由后台管理员统一分配账户。数据库永久保存记录，随时翻阅随时追溯。

3）专业性。该系统为满足优化水生态监测工作流程设计研发，高度定制，实用且简洁。为及时了解尼尔基水库的水质水生态情况增加了新途径，点击安装后即可用手机查询，提供尼尔基水库水质水生态信息。

2 APP端介绍

2.1 下载与安装

2.1.1 下载方式

第一种情况，直接扫描手机以外的二维码，比较简单，可打开手机QQ软件的“动态”功能里的“扫一扫”功能、微信的“发现”功能里“扫一扫”功能、360手机卫士的“应用工具”里“安全二维码”扫描、或其它二维码扫描软件，手机相机镜头对准二维码即可直接扫描安装。

第二种情况，扫描手机屏幕上的二维码，在软件不支持屏幕内扫描的情况下，可以先将二维码画面截图，然后轻按下电源键。

2.1.2 安装

在手机浏览器中下载安装包，打开手机浏览器，比如说要下载百度软件，就点击下载。

下载完成以后，在浏览器中点击主菜单功能键，然后在菜单栏里找到“下载”，点击打开。

宁夏按照“统筹规划、因地制宜”的原则，“大、中、小”工程并举，地表水、地下水、跨流域调水综合利用，基本构建起了农村饮水安全工程体系。引黄灌区跨乡镇整片推进，推行规模化建设，全部供水入户；中部干旱带以引客水为主，随着7项重点供水工程的建设，构建起了长远解决群众饮水问题的骨干工程；南部山区立足当地水资源建设集中供水工程，沿主要流域自上而下推进。

点击打开“下载”以后，在“下载”中看到刚刚下载的软件安装包。点击一下这个安装包。点击了该安装包之后，就会提示安装该软件了。然后点击“安装”，就能成功地把软件安装到手机上了。

2.1.3 系统要求

安卓系统3.1版本以上手机；1GHz处理器、512MBRAM、3.5英寸屏幕。

2.2 用户登录

打开APP应用直接进入用户登录界面，该用户登录界面由用户名和密码两部分组成，获取方式为后台管理员主动分配帐密，不支持注册。如密码核对错误将无法正常登录，多次登录错误信息将反馈给后台。

2.3 文件上传

将xls、txt、jpg等文件传入指定文件夹，点击添加文件图标即可进入文件资源管理器，选择要上传的文件后，点击上传文件按钮。

该系统是由信息流方式把文件作为字节流传输。文件可分为若干由一系列字节或机器字长为单位的逻辑单元所组成的逻辑记录。文件上传成功后，将直接跳入后台文件管理界面。

2.4 上传记录

点击首页右上角上传记录，可以看到个人过去所有的上传记录。通过APP上传文件，同时上传文件的历史记录、上传人员信息以及上传时间，同时反馈给后台，上传信息和后台记录一一对应。

2.5 回执展示

点击列表项可以查看详细信息以及大图，通过回执展示区域，得到最新数据回执和决策方案。

2.6 权限控制

3 后台管理端介绍

3.1 登录功能

后台需要超级管理员登录后台管理系统，数据采用SHA-1数据加密，是当今世界最先进的加密算法，主要用于文件身份识别、数字签名和口令加密等，保证传输过程中不会被截取和泄露密码。

3.2 账户分配

为保证系统的安全性和封闭性，所有用户帐号由超级管理员统一分配，不允许个人注册。为了便于管理和保持个人信息完整性，需要填写分配用户的姓名、手机号、邮箱、登录密码等信息。

3.3 采集数据管理

后台管理可以详细列出所有的文件上传记录以及上传时间，管理员可以将上传的文件进行下载，然后进行数据分析和统计，也可以将没有价值或者上传错误的信息直接删除。

3.4 回执数据管理

超级管理员可以将统计分析的结果以图文的形式回执到公共空间，用户在APP端可以看到管理员回执的内容，而且管理员可以对已经发布的回执内容进行修改和删除操作。

4 后台管理应用

尼尔基水库近5年水环境监测坝前数据，用SPSS逐步线性回归过程处理，输出数据结果见表1-4。

根据表1可知，与Chl-a有显著性关系的是TN，SD，NO3-N。根据最优回归方程，随着变量的逐步进入，模型相关系数R逐渐增大，决定系数R2也逐渐增大，且标准误差也逐渐减小。以第3模型相关系数最大，标准误差最小，线性回归的拟合度也最好，其决定系数R2为0.855，说明其线性相关性很强。表3为线性回归模型的方差分析，为模型整体的显著性检验。模型3：F统计量为622.098，Sig.值为0.000，线性回归模型是显著的。t检验Sig.值均接近于0，自变量之间存在显著性差异。在表4中，标准误差值均小于5，容差均大于0.2，且为倒数关系，可见自变量之间均不共线，所有的点均落在直线附近，可认定标准化残差符合正态分布。

表1 输入/移去的变量

表2 模型汇总h

表3 Anova

表4 系数a

综上所述，自变量TN，SD，NO3-N与因变量Chl-a之间线性回归方程有意义且存在线性相关关系。将因变量PM2.5记为YChl-a，自变量TN，SD，NO3-N记为XTN，XSD，XNO3-N，则尼尔基水库坝前汛期Chl-a预测模型为：

YChl-a=6.896+14.635XTN-15.547XSD+26.685XNO3-N

说明系数绝对值越大，自变量每变化一个单位对因变量YChl-a的影响也就越大。因而对于Chl-a的影响最大的是NO3-N的浓度，其次为透明度和TN的影响。其中，透明度为负相关，NO3-N和TN为正相关关系。

5 基于手机APP技术应用展望

1）网络安全。用户需要将报汛程序安装到移动智能手机中，并接入互联网。打开程序后首先进行用户验证，在水库管理员用户验证界面填写姓名和电话，填写的信息与网页端的库管员信息一致时通过网络安全验证。

2）水库水源安全管理。在水库报汛界面，用户验证时确认过的信息会自动加载到页面上，库管员不需要重新填写。在水库水生态信息中填写数据的同时还可以对水库的实时情况拍照上传到公共通信网。

3）基于5G的智能监控。在查询界面，库管员可以查询自己所负责断面历史时间段的监测数据。通过智能化可视界面，自动生成流域生态风险评价结果，可以采用虚拟现实技术、神经网络等深度学习技术，保证管理部门风险管理。