突发水域污染的移动水质监测系统研究

摘要

近年来，随着中国城镇化和工业化的迅猛发展，突发的水污染事件数量激增，主要污染源是化学品和重金属，对人们的生命和财产安全造成了巨大威胁。对此类污染事件进行治理时，最重要的是及时的发现和定位污染源的位置，以便有关部门科学地应对污染。但实际中，污染事件的初期污染源信息难以获取且成本较高，因此研发一个低成本的便携式的移动水质监测系统来定位污染源位置，是一个亟待解决的问题。
　　本文在分析国内外移动水质监测系统研究现状和先进技术的基础上，研究了二维水域下适用于移动水质监测平台的溯源算法，设计了小型移动水质监测系统。主要研究工作如下:
　　(1)对粒子群差分进化混合优化算法（PSO-DE）的惯性权重因子、加速常数和缩放因子三个参数进行改进，然后将改进后的算法应用于二维水域污染物的溯源计算。通过MATLAB进行仿真实验，结果表明该算法能在二维水域下完成固定点源污染物的溯源，且有较高精度。
　　(2)完成了小型移动水质监测系统的整体设计。系统由移动水质监测平台、监控中心和手机APP所组成。能实现水质快速检测、高精度采样。采用3G通信、电子罗盘和GPS定位的方法实现自动导航。
　　(3)开发了移动水质监测平台的软件和硬件，包括移动水质监测平台硬件设计、Linux下驱动程序和应用程序的开发。开发了手机端软件和监控中心服务器程序。

目录

声明

1.绪论

1.1课题背景

1.2突发水域污染溯源研究现状

1.3移动水质监测系统现状

1.4本文的任务及结构

2.突发水域污染溯源算法

2.1适用于移动平台的污染物溯源算法概述

2.2 PSO-DE算法

2.3二维水力模型

2.4算例仿真

2.5反演结果影响因子分析

2.6优化算法在水质移动平台上的应用

2.7本章小结

3.移动水质监测系统总体设计

3.1系统总体架构

3.2监控中心设计

3.3 Android手机APP开发

3.4监控中心软件展示

3.5本章小结

4.移动水质监测平台设计

4.1移动水质监测平台的组成

4.2硬件设计

4.3软件设计

4.4本章小结

5.系统测试

5.1模块测试

5.2测试总结

6.总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研研究成果

致谢