文首先论述了课题研究背景及研究意义，阐述国内外研究现状，并提出论文的研究内容根据课题需求分析将研究内容细化，给出水质监测系统的总体设计思路和框图，并对水质采集终端及监测系统进行简要介绍之后重点对水华预测方法进行研究，结合了灰色模型和神经网络的优点，构建了水华预测机理模型，克服了灰色模型预测精度低和神经网络所需训练数据多的缺点，可以解决在监测信息有限条件下的藻类水华预测问题然后对采集终端的软硬件设计进行阐述，水质采集终端采用单片机模块和多探头的传感器等模块，通过采集水质参数数据，单片机对采集的水质参数进行处理后通过无线远程传送给监测中心最后对水质监测系统设计进行说明，系统利用语言设计，可以实时显示接受的水质数据，并将水质数据存储在数据库中，便于查询对比同时系统可对数据进行综合分析与管理，实现水华预测功能。关键字水质监测水华预测采集终端监测系统神经网络灰色模型万方数据万方数据且需要花费大量的人力物力另方面采集的数据很单，导致了分析结果的准确性不高。总之，水质信息采集的自动化程度低，不能实时对信息进行处理，这与水环境保护工作要求不适应。因此研究能实时监测处理水质参数的监测系统迫在眉睫。现阶段，随着传感器技术及技术的飞速发展，监测领域都朝着下面两个方向发展，信息采集与控制的可靠与实时性，以及高效的数据传输能力。这两发面就解决了上述的矛盾。利用现在的高效的水质传感器及时地采集水质参数，通过和技术远程地传输给监测中心，这就形成自动化程度高的湖库水质远程监测系统。图为水质监测系统设计的总体框架。图系统设计框图湖库水质远程监测系统须具有监测节点和监测中心，监测节点完成采集水体中万方数据湖库水华预测方法研究及管理系统实现不同地理位置的水质参数，通过将这些水质参数实时准确地传送给监测中心。系统中加入了模块，可以获取监测点的具体地理信息，表示那地区的局部水体状态。水质监测系统应该具备以下这几种基本功能实时采集水质参数终端与监测中心进行无线远程通信监测中心接受监测终端发送来的数据，进行数据管理预测水华等功能。系统总体设计方案本文研究的系统总体包括两部分，第部分为采集终端，它结合了单片机与无线通信技术技术水质传感器等技术，开发了适合在复杂水体中采集水质参数的监测终端，能实时地采集水质参数并实时传送给监测中心第二部分为监测中心，它使用了技术数据库技术开发了能分析监测终端发送来的水质信息，并进行数据存储与管理，同时进行水华预测。图为系统的结构框图。图系统总体框图水质监测终端由于湖库分布比较分散，且有些分布在比较偏远地区，监测环境恶劣性和复杂性决定了监测终端硬件的选取。采集终端主要包括水质传感器单片机主控模块和模块这几个模块。其中水质传感器采用的是水质传感器，该传感器能同时采集叶绿素光照磷氮温度等水质参数。该传感器通过串口把水质参数传给单片机，单片机主控模块将模块的定位信息和水质参数经过简单处理通过远程无线传输给监测中心。水质监测中心监测中心通过网络接收了监测终端中发送来的数据，将这些数据存储在数据库中，并对这些数据进行分析，实现水华预测。监测中心通过技术结合数据库技术实现，技术用来编写上位机程序和水华预测模型程序，采集的水质参数存储到数据库中，以便历史数据的查询。万方数据湖库水质监测系统的总体设计本章小结本章主要进行系统的需求分析，给出系统的总体设计框图，并对系统总体设计方案进行介绍。万方数据湖库水华预测方法研究及管理系统实现万方数据基于灰色神经网络的水华预测方法研究第三章基于灰色神经网络的水华预测方法研究改进的水华预测模型灰色，模型灰色系统理论是学者根据颜色命名的，在控制理论中，信息的准确性通常是通过颜色的深浅表述的。信息完全明确的系统称为白色系统，信息未知的系统称为黑色系统，而只有部分信息明确另外部分信息不明确的系统就称为灰色系统。灰色的基本含义就是信息不完全。包括元素参数信息结构信息边界信息运行行为信息的不完全。灰色系统理论经过年的发展，现在已经基本上建立起来门新兴学科的结构体系。灰色系统理论的思想体系以灰色哲学为基础，其理论体系以灰色矩阵灰色方程系统灰色代数为基础，以灰色关联空间为依托的分析体系，以灰色序列生成为基础的方法体系，以灰色模型为核心的模型体系，以系统分析建模评估优化预测决策控制为主体的技术体系。些信息明确其他信息未知的少信息小样本的不确定性系统是灰色系统理论研究的主要对象，它是通过对些已经明确的信息，提取出有价值的信息，实现对系统的演化规律运行行为的有效监控和准确表述。本节选用的灰色模型是经典的，模型，它的定义如下假设，，则称为，模型的原始形式。其中为的序列，就是次累加序列，即符号，的含义是指灰色，为模型，第个代表阶方程，第二个代表个变量。，模型的基本形式为万方数据湖库水华预测方法研究及管理系统实现其中，模型的白化方程，也叫做影子方程为在，模型中，有两个参数和。参数为灰色模型的发展系数，它反映和的发展趋势，系统作用量通常状况下，应该是前定的或者是外生的，但是，灰色模型没有用到输入序列，仅仅用到系统的输出序列。灰色模型，中参数是从输出序列中提取出来的数据，被称为灰色作用量，它反映出数据变化的内在联系，确切内涵是不确定的灰色的，它具体表现了内涵外延化，是区分灰箱观点和灰色理论的分水岭，也是区别般输入输出建模和灰色建模的分水岭。通过对发展系统的大小可以确定灰色模型的适用范围如当时可以用于长期预测当时灰色模型对于短期预测，但是对于中长期预测却不宜使用当时，应该选用残差修正的，灰色模型当时灰色模型将不适用。，模型建模机理模型如下令为建模的原始序列，为的次累加生成序列序列，为的紧邻均值生成序列，通过对，模型的白化方程如式求解可以得到它的时间响应函数，该函数的表达式为其中的参数，可以利用灰微分方程由最小二乘法求得，它的最小二乘法函数为，其中，这样就可以建立，模型的机理模型。预测模型虽然，已广泛运用工业卫生能源等领域但是通过对灰色系统理万方数据基于灰色神经网络的水华预测方法研究论的学习可以知道，灰色，模型或者优化的，模型以及无偏，模型虽然所需要的样本少，但是灰色预测只适合近似的其次指数的数据序列，而且预测误差大。这主要是因为这些模型的建模都是基于原始数据序列累加而生成的灰指数律。而有些数据序列是具有非齐次指数律的特征序列，因此仅用，模型来预测数据常常出现较大的误差甚至是错误，极端情况就是当，模型的发展系数，这就不能使用，模型了。基于这些原因，好多学者都对，模型进行些改进，建立了些模拟数据序列为非齐次指数序列的灰色预测模型。这些预测模型以灰色理论建模思想为基础，通过不同的建模方法使得模型模拟非齐次指数数据序列。下面就介绍下的机理建模令式为建模的原始数据序列，为的次累加序列，式为的紧邻均值生成序列，式为基于非其次离散指数序列的灰色预测模型，可以发现该模型就是在经典的，模型的基础上加上了参数，这种改进的灰色模型的白化形式如所示。通过对该白化方程求解可以得到的时间响应函数根据得到的时间响应序列为其中参数，利用最小二乘法可以求出，即，，其中，可以求出。崔杰博士建立灰色模型是为了解决，灰色模型对于模拟预测近似的非齐次指数序列的缺陷，该模型使得灰色预测模型的应用范围更广了。万方数据山西大学届硕士学位论文湖库水华预测方法研究及管理系统实现作者姓名王德喜指导教师王晓凯教授学科专业信号与信息处理研究方向智能信息处理培养单位物理电子工程学院学习年限年月至年月二〇四年六月万方数据，万方数据承诺书承诺书本人郑重声明所呈交的学位论文，是在导师指导下独立完成的，学位论文的知识产权属于山西大学。如果今后以其他单位名义发表与在读期间学位论文相关的内容，将承担法律责任。除文中已经注明引用的文献资料外，本学位论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。作者签名年月日万方数据学位论文使用授权声明学位论文使用授权说明本人完全了解山西大学有关保留使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关机关或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印缩印或扫描等手段保存汇编学位论文。同意山西大学可以用不同方式在不同媒体上发表传播论文的全部或部分内容。保密的学位论文在解密后遵守此协议。作者签名导师签名年月日万方数据目录中文摘要第章绪论课题背景及研究意义国内外研究现状水华预测研究现状水质监测研究现状本文研究的主要内容本章小结第二章湖库水质监测系统的总体设计系统的需求分析系统总体设计方案本章小结第三章基于灰色神经网络的水华预测方法研究改进的水华预测模型灰色，模型预测模型基于改进模型改进灰色神经网络的水华预测模型神经网络模型基于灰色神经网络的水华预测模型灰色神经网络水华预测模型验本章小结第四章湖库水质采集终端设计水质采集终端硬件平台水质采集端设计水质采集终端的硬件设计水质采集终端软件设计万方数据软件实现简介水质远程监测系统设计软件总体设计本章小结第五章湖库水质监测系统设计系统的总体架构监测系统的设计开发软件的介绍并发服务器机制数据库设计人机交互界面的设计本章小结第六章总结与展望总结展望参考文献攻读学位期间取得的研究成果及参与的科研项目致谢个人简况及联系方式承诺书学位论文使用授权声明万方数据，万方数据万方数据中文摘要随着全球经济的高速发展，工农业的污染加剧，导致湖库藻类水华现象日益严重。近年来，人们把目光投向了预防水华发生的热点问题上来了。国内外学者从数学机理和智能技术等发面展开了研究。在对水华预测深入研究的基础上搭建自动水质参数采集和分析系统将是未来研究的重点之，本课题就是围绕着这个方面展开的。本文首先论述了课题研究背景及研究意义，阐述国内外研究现状，并提出论文的研究内容根据课题需求分析将研究内容细化，给出水质监测系统的总体设计思路和框图，并对水质采集终端及监测系统进行简要介绍之后重点对水华预测方法进行研究，结合了灰色模型