河湖藻类水华分析及智能管理物联网应用平台研究

《河湖藻类水华分析及智能管理物联网应用平台研究》系统提出了河湖藻类水华分析及智能管理物联网应用技术，针对水质远程监测、水质分析、水华形成机理、水华预测预警及治理决策等技术进行全面阐述，并介绍了水质监测硬件及智能管理物联网应用平台的实现方案。主要内容包括：河湖水体富营养化与藻类水华；河湖水质监测技术及应用；河湖藻类水华形成机理与识别方法；河湖藻类水华智能预测预警专家系统；河湖藻类水华治理决策专家云平台；河湖水质信息多维监测硬件平台搭建；河湖水质监测与智能管理物联网应用平台等。本书可供自动控制、计算机、物联网、环境等专业研究生及相关技术人员参考使用。 本书通过对水华机理的研究，以数学、智能控制等进行建模，以神经网络等预测，并搭架了物联网应用平台。根据北京高校创新能力提升计划项目“北京河湖水环境监测与智能管理物联网应用平台”（编号：PXM2013-014213-000098）和某国家自然科学基金进行编写，对行业内及跨专业技术人员有一定的参考价值。

王小艺，博士，北京工商大学计算机与信息工程学院教授，校办公室主任，2010年北京市科技新星，北京市属高校中青年骨干教师。

第1章河湖水体富营养化与藻类水华1
1.1水体富营养化的形成及其危害1
1.1.1水体富营养化的形成1
1.1.2水体富营养化的危害4
1.2水体富营养化及藻类水华的形成机理模型5
1.2.1单一营养物质负荷模型6
1.2.2浮游植物与营养盐相关模型7
1.2.3生态动力学模型8
1.2.4数理统计模型9
1.2.5智能分析模型9
1.3蓝藻水华形成的影响因素分析10
1.3.1藻类水华形成的影响因素10
1.3.2蓝藻水华形成模拟实验及关键影响因素分析19
1.4本章小结31
第2章河湖水质监测技术及应用32
2.1水质监测技术概述32
2.2水质监测技术及在水环境领域中的应用34
2.2.1水质站点监测技术及应用34
2.2.2遥感监测技术及应用37
2.2.3图像监测技术及应用42
2.3水质断面监测技术与优化布局43
2.3.1水质断面监测原理及应用43
2.3.2水质断面监测优化布设方法48
2.3.3基于多Agent的河湖水质监测断面优化布设51
2.3.4基于综合分层聚类的河湖水质监测断面优化布设63
2.4本章小结71
第3章河湖水体富营养化评价72
3.1水体富营养化评价方法72
3.2水体富营养化评价75
3.2.1水体富营养化评价标准75
3.2.2基于单因素的水体富营养化评价78
3.2.3基于多因素的水体富营养化综合评价82
3.2.4基于多维正态云模型的水体富营养化综合评价95
3.3本章小结101
第4章河湖藻类水华形成机理与识别102
4.1藻类水华形成机理建模102
4.1.1蓝藻水华形成混合机理建模102
4.1.2蓝藻水华形成复杂网络机理建模107
4.2蓝藻水华识别建模120
4.2.1基于遥感监测的蓝藻水华识别建模120
4.2.2基于信息融合的蓝藻水华识别建模135
4.3本章小结143
第5章河湖藻类水华智能预测144
5.1藻类水华预测方法144
5.2蓝藻水华预测建模145
5.2.1基于集成学习的蓝藻水华预测145
5.2.2基于深度学习的蓝藻水华预测150
5.2.3基于时间序列与智能补偿的蓝藻水华预测154
5.2.4基于混沌理论的蓝藻水华预测171
5.2.5蓝藻水华形成时变机理预测178
5.3本章小结187
第6章河湖藻类水华治理决策188
6.1藻类水华治理决策方法188
6.1.1藻类水华治理方法现状188
6.1.2藻类水华治理决策方法概述190
6.2藻类水华治理决策建模191
6.2.1基于Vague集的藻类水华治理多目标决策191
6.2.2基于实时数据的藻类水华治理多属性决策212
6.2.3藻类水华治理多层次决策218
6.2.4基于案例推理的藻类水华治理决策222
6.3本章小结227
第7章河湖水环境监测与智能管理物联网应用平台228
7.1物联网应用平台体系结构228
7.1.1物联网应用平台整体框架228
7.1.2物联网应用平台硬件框架232
7.2水质信息采集模块硬件设计233
7.2.1水质监测主控制器234
7.2.2数据传输237
7.2.3水质监测控制器下位软件241
7.3水质远程监测硬件设计247
7.3.1水质远程监测与传输节点247
7.3.2在线水质监测分析仪248
7.3.3便携式多功能在线水质监测箱250
7.3.4岸站式多功能水质信息远程监测柜251
7.3.5浮标式多功能水环境监测仪254
7.3.6自主导航水质监测船255
7.4物联网应用平台管理软件设计与功能实现257
7.4.1物联网应用平台管理软件设计257
7.4.2物联网应用平台功能实现262
7.5物联网平台应用案例272
7.5.1唐山环城河水质信息监测与管理系统272
7.5.2太湖水质监测与管理系统282
7.6本章小结290
参考文献291