水質(zhì)時(shí)序數(shù)據(jù)處理及預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)研究的綜述報(bào)告

水質(zhì)時(shí)序數(shù)據(jù)處理及預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)研究的綜述報(bào)告隨著工業(yè)和城市化進(jìn)程的發(fā)展，水污染問題逐漸增加，對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)和管理工作提出了更高的要求。為了加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的監(jiān)控和管理，構(gòu)建水質(zhì)時(shí)序數(shù)據(jù)處理及預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前水質(zhì)監(jiān)測(cè)及管理的重要任務(wù)之一。本文將從構(gòu)建水質(zhì)時(shí)序數(shù)據(jù)處理及預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)入手，綜述現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測(cè)及管理數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)，以及水質(zhì)時(shí)序數(shù)據(jù)的處理和預(yù)警系統(tǒng)的建立。一、水質(zhì)監(jiān)測(cè)及管理數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)1.數(shù)據(jù)采集技術(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的最基本環(huán)節(jié)是數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)采集技術(shù)包括手動(dòng)采集、自動(dòng)采集和遠(yuǎn)程采集三種方式。其中，手動(dòng)采集需要專業(yè)的工作人員對(duì)水體進(jìn)行采樣并送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析和檢測(cè)；自動(dòng)采集使用各種傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)采集具有實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效、便捷等特點(diǎn)；遠(yuǎn)程采集通過無(wú)線遙控傳感設(shè)備將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，然后根據(jù)一定的規(guī)則和算法處理數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)為了處理海量的數(shù)據(jù)，需要使用大規(guī)模、高并發(fā)、高可用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分為關(guān)系型和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)兩種類型。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)清晰、事物處理完整、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其對(duì)于復(fù)雜查詢的處理能力有限，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量相對(duì)較??；非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)則以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大為特點(diǎn)，適用于對(duì)大規(guī)模非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢。根據(jù)需要，可以對(duì)現(xiàn)有的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行改造，建立具有海量存儲(chǔ)能力、高并發(fā)、高可用等特點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。3.數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)管理是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心，包括數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)報(bào)表和數(shù)據(jù)查詢等環(huán)節(jié)。其中，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)應(yīng)當(dāng)滿足數(shù)據(jù)的及時(shí)、準(zhǔn)確、全面，能夠發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析、預(yù)測(cè)、建模和決策等處理；數(shù)據(jù)報(bào)表和數(shù)據(jù)查詢則需要設(shè)置靈活、高效、可靠的查詢方式和報(bào)表展示方式。二、水質(zhì)時(shí)序數(shù)據(jù)處理及預(yù)警系統(tǒng)的建立1.水質(zhì)通用指標(biāo)排序在水質(zhì)時(shí)序數(shù)據(jù)處理和預(yù)警系統(tǒng)的建立過程中，需要根據(jù)國(guó)家有關(guān)要求將水質(zhì)指標(biāo)分為優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、重度污染等幾個(gè)等級(jí)，然后根據(jù)權(quán)重進(jìn)行排名。常用的水質(zhì)通用指標(biāo)有pH值、溶解氧、化學(xué)需氧量、總氮、總磷等，在排名時(shí)還需要注意覆蓋面指標(biāo)和生態(tài)指標(biāo)。2.時(shí)間序列效應(yīng)分析水質(zhì)時(shí)序數(shù)據(jù)具有時(shí)序性和動(dòng)態(tài)性，需要進(jìn)行時(shí)間序列效應(yīng)分析。時(shí)間序列效應(yīng)分析可以根據(jù)數(shù)據(jù)周期、滑動(dòng)平均法、指數(shù)平滑法、ARIMA模型等方法進(jìn)行。其中，滑動(dòng)平均法適用于數(shù)據(jù)周期較短的情況；指數(shù)平滑法適用于數(shù)據(jù)高度波動(dòng)，但是數(shù)據(jù)周期穩(wěn)定和周期平穩(wěn)等情況；ARIMA模型適用于數(shù)據(jù)具有時(shí)間序列性，包括趨勢(shì)、季節(jié)性等多個(gè)因素的情況。經(jīng)過時(shí)間序列效應(yīng)分析后，可以用來快速檢測(cè)和診斷水質(zhì)時(shí)序數(shù)據(jù)異常。3.建立水質(zhì)時(shí)序預(yù)警模型水質(zhì)時(shí)序預(yù)警模型可以根據(jù)地理環(huán)境、水質(zhì)參數(shù)、含水量、結(jié)構(gòu)、材料、利用方式等因素進(jìn)行構(gòu)建。預(yù)警模型可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、支持向量機(jī)模型、決策樹模型和隨機(jī)森林模型等進(jìn)行建模。建立水質(zhì)時(shí)序預(yù)警模型可以進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警，可以對(duì)水質(zhì)異常進(jìn)行快速有效的識(shí)別和處理。同時(shí)，在建立預(yù)警模型時(shí)，需要根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比和校準(zhǔn)，以確保準(zhǔn)確性和有效性。本文從水質(zhì)時(shí)序數(shù)據(jù)處理及預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)入手，綜述了現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測(cè)及管理數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)、水質(zhì)通用指標(biāo)排序、時(shí)間序列效應(yīng)分析、建立水質(zhì)時(shí)序預(yù)警模型等