海洋工程論文海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理研究4500字

1、海洋工程論文海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理研究4500字 海洋工程論文海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理研究 近年來,隨著海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)在國內(nèi)得到的廣泛重視與快速開展，針對長期、定點(diǎn)、連續(xù)、準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)管理伴隨著浮標(biāo)一起成為熱點(diǎn)研究課題。介紹海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)以“一體化數(shù)據(jù)管理應(yīng)用開發(fā)與集成框架為核心來設(shè)計(jì),嚴(yán)格按照海洋監(jiān)測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)集成了數(shù)據(jù)平安控制、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)模型等功能，并為后續(xù)開發(fā)與完善提供了數(shù)據(jù)接口。 海洋工程論文,自動(dòng)監(jiān)測,數(shù)據(jù)管理,浮標(biāo)1需求分析海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能需求包括對投放在海上的水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)的綜合管理，制訂

2、實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制程序，數(shù)據(jù)有效性評估和監(jiān)測數(shù)據(jù)集的統(tǒng)計(jì)分析等。數(shù)據(jù)管理模塊是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，是其他功能模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、交換等工作的根底。而數(shù)據(jù)管理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)必須嚴(yán)格按照海洋監(jiān)測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)，最終構(gòu)建一個(gè)集成、穩(wěn)定、開放、可共享和可擴(kuò)展的海洋環(huán)境資料數(shù)據(jù)倉庫1。數(shù)據(jù)管理模塊從數(shù)據(jù)集中實(shí)時(shí)獲取海洋水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)、集成數(shù)據(jù)平安控制、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)建模等功能，分別形成互相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集，在此根底上構(gòu)建海洋環(huán)境資料數(shù)據(jù)倉庫，為模型分析和數(shù)據(jù)產(chǎn)品提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐。性能需求主要通過功能需務(wù)實(shí)現(xiàn)來表達(dá)，要求系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，容錯(cuò)性強(qiáng)，界面友好，可以滿足海洋水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測、傳輸、接

3、收、管理、查詢、分析、預(yù)警、發(fā)布、存檔等各方面的要求。系統(tǒng)各性能指標(biāo)包括系統(tǒng)響應(yīng)速度，平均無故障運(yùn)行時(shí)間間隔等要求均需按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用閱讀器/效勞器(Brower/Server，簡稱B/S)和客戶機(jī)/效勞器(Client/Server,簡稱C/S)混合形式開發(fā)，基于C#、.NET開發(fā)環(huán)境，以MicrosoftSQLServer為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)遵循以數(shù)據(jù)為重點(diǎn)、以進(jìn)步數(shù)據(jù)管理、分析為目的的指導(dǎo)思想，對根底數(shù)據(jù)進(jìn)展有秩序、科學(xué)的管理、展示和分析，講究系統(tǒng)的先進(jìn)性、實(shí)用性原那么，標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化原那么，高性能和穩(wěn)定性原那么，開放性、可擴(kuò)展性原那么，

4、平安性、可靠性原那么，經(jīng)濟(jì)和時(shí)效性等設(shè)計(jì)原那么。海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的體系構(gòu)架以“一體化數(shù)據(jù)管理應(yīng)用開發(fā)與集成框架為核心來設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)海洋水質(zhì)數(shù)據(jù)監(jiān)測、傳輸、接收、管理、查詢、分析、預(yù)警、發(fā)布、存檔全過程管理。利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)對浮標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，以統(tǒng)一的方式對浮標(biāo)和根底數(shù)據(jù)進(jìn)展管理，在此根底上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)了對浮標(biāo)的多點(diǎn)、多傳感器、長時(shí)間序列的關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)、條件檢索和動(dòng)態(tài)展現(xiàn)，通過將浮標(biāo)總表與浮標(biāo)分表相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多層次、全方位的海洋水質(zhì)數(shù)據(jù)管理功能，系統(tǒng)功能圖2如圖1所示。海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了登錄、個(gè)人首頁、地理信息、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)

5、據(jù)表格、浮標(biāo)管理、GPS信息、模型管理、系統(tǒng)運(yùn)維九大模塊，集成了數(shù)據(jù)平安控制、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)模型等功能，并為后續(xù)開發(fā)與完善提供了數(shù)據(jù)接口。2.1數(shù)據(jù)平安控制基于海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)的數(shù)據(jù)的重要性與保密性，數(shù)據(jù)平安控制尤為重要。(1)加密傳輸數(shù)據(jù)在浮標(biāo)端發(fā)出之前就需要對受保護(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)展加密3，即對客戶端需要讀取的數(shù)據(jù)在效勞端先加密再發(fā)往客戶端，客戶端那么對受權(quán)用戶采用相應(yīng)的解密措施，在客戶端軟件中施行解密。(2)存取控制實(shí)為受權(quán)機(jī)制，它規(guī)定某個(gè)范圍的數(shù)據(jù)，在何種條件下，準(zhǔn)許何種操作。對于數(shù)據(jù)庫表的存取控制，一種方法是定義用戶權(quán)限表，只有指定的用戶才能進(jìn)展相應(yīng)的操作，如對數(shù)據(jù)庫進(jìn)展擁

6、有、只讀、只寫、讀寫、刪除等操作;另一種方法是對表定義訪問權(quán)限。對于文件系統(tǒng)的存取控制，一種方法是控制文件的存取，另一種方法是置于與文件樹關(guān)聯(lián)的各級目錄中。(3)口令保護(hù)即對已受權(quán)用戶分配特定的口令。系統(tǒng)登錄模塊中有用戶口令識(shí)別模塊，通過對分配給用戶的特定口令來識(shí)別并確認(rèn)用戶的訪問權(quán)限，口令識(shí)別認(rèn)證通過后用戶才允許進(jìn)入系統(tǒng)，且進(jìn)入系統(tǒng)后根據(jù)不同權(quán)限的用戶分配不同的操作權(quán)限?？诹罘ǖ膬?yōu)點(diǎn)在于軟件比擬簡單，缺點(diǎn)是口令本身保密性不強(qiáng)，而通過加密后再傳送口令這一方法能有效的解決這一保密性問題。(4)日志管理系統(tǒng)全面采取日志管理監(jiān)控機(jī)制。用戶對數(shù)據(jù)的創(chuàng)立、閱讀、修改、刪除等都將被系統(tǒng)監(jiān)控并記錄，記錄的詳

7、細(xì)信息包括時(shí)間、用戶、用戶IP地址、所進(jìn)展的操作等。對數(shù)據(jù)備份也會(huì)生成相應(yīng)的備份日志文件，以方便在數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)準(zhǔn)確掌握備份數(shù)據(jù)情況。(5)數(shù)據(jù)備份數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的根底，任何情況下，保障數(shù)據(jù)的完好與平安都至關(guān)重要。完善的數(shù)據(jù)備份機(jī)制，是保障數(shù)據(jù)完好與平安的重要手段之一?？紤]到管理業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用完全備份和增量備份組合的機(jī)制。每周一個(gè)備份循環(huán)，周日進(jìn)展完全備份，其它工作日采用增量備份。另一方面，為防止一些不可抗拒的外來因素對數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)介質(zhì)帶來永久性損壞而造成數(shù)據(jù)的損失，必須周期性的將數(shù)據(jù)備份文件復(fù)制到異地存儲(chǔ)設(shè)備，以最大限度地保障數(shù)據(jù)平安。2.2數(shù)據(jù)質(zhì)量控制海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)的每一條數(shù)據(jù)入數(shù)據(jù)庫之

8、前，會(huì)通過數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)Ｐ?、?shù)據(jù)校正、異常值檢測等一系列的質(zhì)量控制程序，將數(shù)據(jù)構(gòu)造不完好、數(shù)據(jù)異常、儀器故障等情況在數(shù)據(jù)狀態(tài)一欄標(biāo)注出來，以供進(jìn)一步審核判斷，保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。(1)解析模型解析模型是接收模型的核心內(nèi)容，接收模型主要為接收效勞提供數(shù)據(jù)接收算法根據(jù)，包括接收字段的長度、接收頻率、接收地址、有效性、接收次數(shù)及接收對應(yīng)浮標(biāo)等。接收模型可針對單個(gè)浮標(biāo)多種協(xié)議單獨(dú)設(shè)立接收規(guī)那么。解析模型主要輔助數(shù)據(jù)接收模型中解析效勞對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)展解析，能驗(yàn)證通訊包構(gòu)造，驗(yàn)證數(shù)據(jù)解析配置，驗(yàn)證周期配置，修正公式校正等，并根據(jù)結(jié)果存入數(shù)據(jù)倉庫的對應(yīng)表中。解析模型可針對單個(gè)浮標(biāo)多種傳感器數(shù)據(jù)單獨(dú)設(shè)立解析規(guī)那么，

9、如時(shí)間周期、編碼對應(yīng)等。解析模型的流程圖2如圖2所示。(2)異常值檢測由于海洋環(huán)境明顯的動(dòng)態(tài)效應(yīng)4，海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)所得到的數(shù)據(jù)存在著一定的異常率。核心問題是如何在數(shù)據(jù)入庫的過程中實(shí)現(xiàn)異常值的自動(dòng)檢測，并正確地標(biāo)記出異常值的位置，這就是所謂的異常值定位問題。本系統(tǒng)中異常值檢測包括閾值檢測和異常數(shù)據(jù)判斷。閾值檢測根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)已設(shè)置的監(jiān)測參數(shù)數(shù)值上下限初步判斷異常值。異常數(shù)據(jù)判斷根據(jù)已制定的異常數(shù)據(jù)判斷算法執(zhí)行。譬如pH的異常數(shù)據(jù)判斷，假設(shè)某個(gè)pH數(shù)據(jù)與時(shí)間序列前10個(gè)數(shù)據(jù)和后面10個(gè)數(shù)據(jù)相比分別有8個(gè)以上的差值大于0.5，即標(biāo)記為異常值。經(jīng)過異常值檢測后進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)都已做標(biāo)記，同時(shí)系統(tǒng)還具備了

10、人工審核功能。對于標(biāo)記出異常的數(shù)據(jù)在人工審核階段可以對其進(jìn)展再次的斷定，假設(shè)確認(rèn)是異常值，在之后的一系列數(shù)據(jù)應(yīng)用中此異常數(shù)據(jù)將被排除。2.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)表格主要將各浮標(biāo)數(shù)據(jù)及傳感器的實(shí)時(shí)信息進(jìn)展展現(xiàn)、導(dǎo)出、部署等，詳細(xì)包含數(shù)據(jù)列表、數(shù)據(jù)報(bào)表、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)補(bǔ)數(shù)、傳感器狀態(tài)和數(shù)據(jù)量統(tǒng)計(jì)功能。數(shù)據(jù)列表將各浮標(biāo)及傳感器的實(shí)時(shí)信息進(jìn)展展現(xiàn)如圖3所示。數(shù)據(jù)導(dǎo)出對數(shù)據(jù)列表中個(gè)數(shù)據(jù)執(zhí)行導(dǎo)出動(dòng)作，可按條件、范圍導(dǎo)出。數(shù)據(jù)補(bǔ)數(shù)實(shí)現(xiàn)對漏發(fā)或異常數(shù)據(jù)的補(bǔ)發(fā)功能，補(bǔ)數(shù)功能支持時(shí)間段選擇。補(bǔ)數(shù)功能主要由浮標(biāo)管理員發(fā)起，通過系統(tǒng)將可視化命令轉(zhuǎn)化為浮標(biāo)指令下達(dá)至浮標(biāo)。傳感器狀態(tài)模塊記錄傳感器周期性狀態(tài)，并實(shí)時(shí)展現(xiàn)。同時(shí)

11、給出各狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)圖、標(biāo)準(zhǔn)值并預(yù)警。數(shù)據(jù)量統(tǒng)計(jì)對數(shù)據(jù)倉庫中的浮標(biāo)數(shù)據(jù)量進(jìn)展總體統(tǒng)計(jì)，包括對傳感器的各項(xiàng)詳細(xì)指標(biāo)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收、解析和處理后的海洋水質(zhì)監(jiān)測要素?cái)?shù)據(jù)為根底，為用戶提供數(shù)據(jù)查詢、分析、顯示、轉(zhuǎn)換、導(dǎo)出等功能，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)從采集、傳輸?shù)綌?shù)據(jù)共享、利用和分析的過程。其中曲線圖模塊對浮標(biāo)各傳感器的監(jiān)測參數(shù)有效值進(jìn)展曲線圖展現(xiàn)，如圖4所示。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊對多個(gè)浮標(biāo)的各監(jiān)測參數(shù)有效值分別進(jìn)展統(tǒng)計(jì)并展示，便于用戶直觀的查看并做出正確的判斷。對報(bào)表統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以進(jìn)展導(dǎo)出。2.4數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是使用數(shù)據(jù)管理模塊提供的海洋水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)資料進(jìn)展建模分析并對其發(fā)生狀況進(jìn)展評價(jià)及預(yù)警。該模塊是利

12、用先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘算法，如模糊聚類分析、支持向量機(jī)等，建立海洋水質(zhì)評價(jià)模型、海洋水質(zhì)要素預(yù)警模型等，分析海洋災(zāi)害發(fā)生時(shí)的特征、發(fā)生的原因并預(yù)測出海洋災(zāi)害即將發(fā)生的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)海洋災(zāi)害特征要素的自動(dòng)預(yù)警預(yù)報(bào)，為海洋相關(guān)部門提供可靠的、科學(xué)的根據(jù)。數(shù)據(jù)模型從建模開場就是在不斷的更新過程中的，通過不斷的驗(yàn)證以及反應(yīng)自動(dòng)修正，確保數(shù)據(jù)模型的準(zhǔn)確性和可用性。數(shù)據(jù)模型中提供了多種根底類的評價(jià)預(yù)警模型，也提供了相應(yīng)的接口供用戶修正數(shù)據(jù)模型。2.5數(shù)據(jù)接口對系統(tǒng)中已有的數(shù)據(jù)接口進(jìn)展了顯示和說明，可進(jìn)展是否翻開操作。數(shù)據(jù)接口除了在施行系統(tǒng)時(shí)現(xiàn)場開發(fā)的新接口外，系統(tǒng)還提供局部常用接口和說明供其他系統(tǒng)和用戶調(diào)用。數(shù)據(jù)接

13、口一般有數(shù)據(jù)底層交互接口，XML等通用文件交互接口，WebService網(wǎng)絡(luò)交互接口和類庫調(diào)用交互接口等多種方式，詳細(xì)根據(jù)系統(tǒng)間可提供的交互度為根底選擇最優(yōu)方式進(jìn)展數(shù)據(jù)對接。3完畢語海洋水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是海洋環(huán)境監(jiān)測的核心信息系統(tǒng)之一，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中，綜合考慮了系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)方案、軟硬件設(shè)施、運(yùn)維效勞才能等方面，確保系統(tǒng)的高性能和低故障率。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了登錄、個(gè)人首頁、地理信息、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)表格、浮標(biāo)管理、GPS信息、模型管理、系統(tǒng)運(yùn)維九大模塊，集成了數(shù)據(jù)平安控制、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)模型等功能，并為后續(xù)開發(fā)與完善提供了數(shù)據(jù)接口?；趪覍Ｑ笏|(zhì)監(jiān)測高度的重視，監(jiān)測浮標(biāo)不斷的規(guī)模化開展，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)也逐步開展成為能實(shí)時(shí)地、連續(xù)地、長期地、準(zhǔn)確地提供監(jiān)測區(qū)域內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的海上在線監(jiān)測網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了海洋水質(zhì)監(jiān)測由瞬時(shí)監(jiān)測向連續(xù)監(jiān)測，由定期監(jiān)測到實(shí)時(shí)監(jiān)測的跨越。在此根底上，今后將著力于構(gòu)建海洋水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測與動(dòng)態(tài)評價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)海洋水質(zhì)評價(jià)由定性評價(jià)到定量評價(jià)，由單一學(xué)科評價(jià)到生態(tài)系統(tǒng)評價(jià)，由現(xiàn)狀評價(jià)到趨勢評價(jià)與預(yù)測的轉(zhuǎn)變，開發(fā)建立符合監(jiān)測海域環(huán)保、海洋開發(fā)利用、減災(zāi)、防災(zāi)需要的實(shí)測、預(yù)報(bào)及預(yù)警等評價(jià)信息產(chǎn)品，為海洋相關(guān)部門提供詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)信息、科學(xué)的預(yù)報(bào)、預(yù)警信息，為海洋環(huán)境綜合管理、海洋環(huán)境保護(hù)、海洋資源合理開發(fā)提供效勞。參考文獻(xiàn)1李俊.海洋環(huán)境在線監(jiān)測及赤潮