基于Web的智能清萍监测可视化平台设计开发

摘要：针对浮萍过度繁殖威胁水体生态的问题，通过设计集成物联网传感设备与智能算法，多参数水质传感器实时采集浮萍密度、溶解氧等关键指标，运用自适应控制算法动态调节清理。设计开发的Web可视化平台实现了清理过程的全要素数字化监控，支持实时数据映射、设备状态跟踪与历史趋势分析，显著提升了治理决策的科学性。研究显示，系统较传统方法清理效率提升明显，人工成本降低，在保障生态修复效果的同时，形成了"监测-清理-评估"的闭环管理模式，为水域生态治理提供了可推广的智能化技术框架。

关键词： Web可视化；动态阈值控制；生态平衡调控

1 引言

随着全球水体富营养化问题日益严峻，浮萍等水生植物的过度繁殖成为威胁水域生态平衡的关键因素。近年来，物联网、机器视觉与智能控制技术的融合为水体生态修复提供了创新路径。智能清萍设备通过搭载多参数水质传感器与浮萍密度识别算法，能够在毫秒级响应时间内完成浮萍覆盖度量化分析[1]。然而，现有设备多侧重于物理清理效率提升，忽视了浮萍作为水体自净系统组成部分的生态功能。

本文提出一种基于Web端可视化的智能清萍协同治理系统，通过构建"传感器数据采集-边缘计算分析-动态阈值控制-可视化反馈"的闭环架构，实现浮萍清理与生态保留的精准平衡。系统利用深度学习算法对浮萍密度进行实时预测，结合水质参数变化趋势，自动生成分阶段清理策略：当浮萍覆盖度超过生态临界值（15%-20%）时启动清理，降至安全阈值（5%-8%）时自动暂停作业，保留适量浮萍维持水体自净能力[2]。

2 系统需求分析与设计

智能清萍设备可视化平台的设计旨在为用户提供结果用户提供了一个高效、便捷且直观的设备管理和监控工具，以满足水体生态修复和浮萍治理的实际需求。通过深入分析用户需求和使用场景，明确了平台的核心功能和设计目标，并在此基础上展开了平台的整体设计[3]。

2.1 智能清萍设备需求分析

用户需要实时了解设备的运行状态和水体监测数据，包括浮萍密度、水质参数（如溶解氧、浊度、叶绿素a浓度等）以及设备的电量和运行模式等。用户同时希望能够通过简单的点击和直观的操作完成设备的启动、停止、参数调整等任务。该平台支持多种设备访问，包括桌面电脑、平板和手机。此外，用户对数据的安全性和隐私性给予了高度重视，要求系统能够提供完善的认证机制和权限管理，确保数据的安全性。

2.2智能清萍设备设计

该研究设计采用了模块化和响应式的设计思路，确保功能的全面性和用户体验的优化。平台的整体架构主要分为三个主要部分：用户界面、数据处理层和设备控制层。

2.2.1用户界面

用户界面是用户与平台交互的核心部分。界面设计注重简洁性和直观性，采用清晰的模块划分和合理的布局。设计有登录界面、顶部导航栏和功能菜单栏。

2.2.2数据处理层

数据处理层负责采集、处理和存储设备传感器传回的数据。平台通过加密传输协议确保数据在传输过程中的安全性和保密性。数据存储模块则将处理后的数据存储在云端数据库中，以便用户随时查询和分析。数据处理层同时还支持历史数据的导出功能，用户可以将数据导出为Excel或CSV格式，用于进一步的分析和报告生成。

2.2.3设备控制层

设备控制层是平台与智能清萍设备之间的桥梁，负责设备的启动、停止、参数调整等操作。平台通过安全的通信协议与设备进行交互，确保用户的操作指令能够准确无误地传达给设备。设备控制层还提供了实时反馈机制，用户可以通过界面直观地看到设备的响应状态。

3 系统可视化界面实现

3.1 系统登录页面实现

登录界面采用极简主义设计，以"少即是多"理念聚焦核心交互功能。顶部标题栏展示系统名称或品牌标识，形成明确视觉锚点，如图1所示。主体区域设置垂直布局的登录表单，包含用户名与密码双输入框：前者自动聚焦并配浅灰色占位符提示，后者集成眼睛图标切换明文/密文显示，兼顾操作效率与隐私安全。输入框采用圆角矩形边框与适度留白设计，确保视觉舒适度。底部登录按钮通过对比色强化视觉层级，结合悬停态颜色渐变与按压动效提升交互反馈。

在登录表单的下方，设置了辅助功能区域，为用户提供额外的支持。这里包含了“忘记密码？”和“注册新用户”两个链接，分别用于帮助用户找回遗失的密码以及引导新用户进行账户注册。界面底部则是一个信息栏，用于展示版权信息、技术支持联系方式以及隐私政策等内容。

在美观性方面，登录界面采用了与整体Web端风格一致的色彩搭配和字体设计，营造出简洁、专业的视觉效果。界面元素的排布合理，留白恰到好处，既避免了视觉上的拥挤感，又保证了信息的清晰传达。

3.2智能清萍设备功能页面实现

智能清萍设备Web端的功能界面整体布局采用了模块化设计，将不同的功能模块清晰地划分开来，同时保持整体的协调性和一致性。界面的顶部是一个简洁的导航栏，其中左侧包含了智能清萍设备Web端的名称和品牌logo。右侧是一个功能菜单栏，它为用户提供了快速访问各个功能模块的入口。菜单栏中包含了实时监控、历史数据、设备管理、系统设置等核心功能模块，用户可以通过简单的点击操作轻松切换到所需的页面。

3.2.1实时监控模块

实时监控模块是功能界面的核心部分，它根据用户选择的模块动态加载和展示相应的内容。显示区会展示设备的实时运行状态，包括浮萍密度、水质参数、设备电量等关键信息，并提供启动、停止、重置等操作按钮。为了增强用户对设备状态的感知，主显示区还展示了浮萍密度趋势图和水质参数变化图，如图2所示。

4 总结

针对浮萍过度繁殖导致的水体生态失衡问题，本研究提出融合物联网与智能算法的生态治理方案。通过多参数水质传感器网络实时监测浮萍密度、溶解氧及pH值等指标，动态调节清萍设备运行参数，实现清理强度与浮萍繁殖速率的精准匹配。同步构建的Web可视化平台集成实时数据仪表盘、设备运行状态跟踪及多维数据分析模块，形成"监测-清理-评估"闭环管理机制。研究成果为智慧水域治理提供了可复用的技术范式，其动态感知、智能决策与可视化协同的创新架构，对推进水生态智能化管理具有实践价值。

参考文献：

[1]韩玉洁，杨琳，赵玲，等. 浮萍植物在水体净化中的研究及展望[J]. 生物学通报，2016，51（6）：4-7.

[2]李秀峰，罗勇，罗小龙，等. 水面浮萍对水体富营养化的自净作用研究进展[J]. 江西化工，2016（5）：11-14.

[3]孙玉强. 基于数据可视化的智能装备生产管理平台界面设计研究[D]. 北京：北京交通大学，2024.

项目基金：2024大学生创新创业训练计划，项目编号：202414037047