Giám sát thời gian thực các thông số chất lượng nước bằng Minitab Connect. Trong hàng ngàn năm, các con sông trên khắp thế giới là mạch máu của các nền văn minh, định hình sự trỗi dậy và sụp đổ của các đế chế, thúc đẩy thương mại và nuôi dưỡng toàn bộ xã hội. Từ sông Nile đến sông Dương Tử, các con sông không chỉ chứng kiến lịch sử; chúng đã tạo nên lịch sử . 1,2
Ngoài ý nghĩa lịch sử, các con sông còn hấp dẫn từ góc độ khoa học vì chúng chứa đầy dữ liệu, bao gồm các thông số quan trọng để theo dõi chất lượng nước.
Giám sát hệ thống sông là điều quan trọng để đảm bảo tính bền vững của môi trường, bảo vệ cộng đồng và duy trì chất lượng nước. Bằng cách phân tích xu hướng dòng chảy, mức độ ô nhiễm và sức khỏe sinh thái, các tổ chức có thể chủ động giải quyết các vấn đề tiềm ẩn, chẳng hạn như rủi ro lũ lụt, ô nhiễm hoặc mất môi trường sống. Công việc này không chỉ hỗ trợ tuân thủ quy định mà còn bảo vệ các nguồn tài nguyên quan trọng cho các thế hệ tương lai.
Tùy thuộc vào giá trị T, κ, DO và pH, hệ sinh thái sông có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh, chất lượng nước và động thực vật nói chung. Mặc dù người ta có thể nghiên cứu các yếu tố này một cách riêng lẻ, nhưng điều cần thiết là phải hiểu rằng chúng phụ thuộc lẫn nhau và ảnh hưởng lẫn nhau; nắm vững sự tương tác này có thể giúp khám phá ra những hiểu biết có liên quan về sức khỏe của hệ sinh thái sông và do đó, chất lượng nước của nó. 3
Tuy nhiên, mặc dù có rất nhiều dữ liệu về các con sông trên khắp Hoa Kỳ, việc theo dõi các thông số chất lượng nước như độ pH, nhiệt độ, độ dẫn điện riêng và oxy hòa tan vẫn là một nhiệm vụ phức tạp và đầy thách thức. Sự phức tạp này phát sinh từ nhu cầu không chỉ thu thập và lưu trữ lượng lớn dữ liệu mà còn phải phân tích và diễn giải dữ liệu một cách hiệu quả để đưa ra những hiểu biết có thể hành động được. Sự thay đổi của chất lượng nước theo thời gian và ở các địa điểm khác nhau càng làm phức tạp thêm nhiệm vụ, thường đòi hỏi các công cụ và phương pháp tinh vi để đảm bảo kết quả chính xác và có ý nghĩa. 6
Sử dụng SQL tùy chỉnh, tôi đã kết hợp các bảng cho Nhiệt độ, Độ dẫn điện riêng, Oxy hòa tan và pH, đồng thời thêm các trường như Ngày, Tháng, Năm, Ngày trong tuần, Mùa và Quý. Quy trình hợp lý hóa này trở nên dễ dàng hơn đáng kể với Connect, vì bảng SQL sẽ được cập nhật thường xuyên để bao gồm các điểm dữ liệu mới. Sau khi thiết lập ban đầu, Connect cho phép thu thập dữ liệu tự động và hiệu quả, cho phép các nhà khoa học như tôi tiến hành phân tích và khám phá mạnh mẽ mà không cần phải dành thêm thời gian để dọn dẹp và xử lý dữ liệu.
Sau đó, tôi thêm một biểu đồ chuỗi thời gian chứa dữ liệu cho mỗi tham số trong bốn tham số, cùng với các KPI cho giá trị tối đa, trung bình và tối thiểu của chúng. Để việc khám phá dữ liệu dễ dàng hơn và tương tác hơn, tôi đã thêm các bộ lọc cho phép tôi lọc dữ liệu dựa trên Ngày, Tháng, Năm, Nhiệt độ, Độ dẫn điện riêng, Oxy hòa tan và pH.
Để xác định xu hướng theo mùa trong dữ liệu của tôi dễ dàng hơn, tôi đã thêm các biểu đồ đường cho Nhiệt độ, Oxy hòa tan, Độ dẫn điện riêng, tất cả đều được phân loại theo tháng. Một biểu đồ tương quan cũng là một bổ sung hữu ích để xác định và định lượng mối tương quan giữa các thông số. Một mối tương quan rõ ràng được thể hiện bởi dữ liệu là mối quan hệ nghịch đảo giữa nhiệt độ nước và oxy hòa tan (vì nước lạnh hơn có thể "giữ" nhiều oxy hòa tan hơn nước ấm hơn).
Cuối cùng, tôi quyết định thêm biểu đồ kiểm soát hiển thị Độ dẫn điện riêng và pH trong 90 ngày qua, được phân tách theo Tháng. Tôi cũng thiết lập các thử nghiệm thống kê và ngưỡng, nếu vượt quá mức trung bình hàng ngày, sẽ tạo ra cảnh báo qua SMS, email hoặc thông báo trong ứng dụng.
Trong Bảng điều khiển kết nối, việc thiết lập cảnh báo rất dễ dàng và cực kỳ quan trọng để tạo điều kiện theo dõi các điều kiện nguy hiểm cho hệ sinh thái và đời sống thủy sinh của sông. Nếu độ dẫn điện riêng trung bình hàng ngày vượt quá 400 μS/cm, tôi sẽ nhận được cảnh báo ngay lập tức, điều này có thể chỉ ra chất lượng nước kém do hàm lượng chất rắn hòa tan, hóa chất và khoáng chất cao. 7 Nếu độ pH trung bình hàng ngày của sông nằm ngoài phạm vi 6,5 – 8,0, tôi cũng nhận được cảnh báo, điều này có thể chỉ ra rằng đa dạng sinh học của sông có thể gặp thách thức do căng thẳng của hệ thống sinh lý và suy giảm sinh sản. 8
Thật thú vị khi sử dụng các công cụ như Minitab Conne ct để giúp phân tích xu hướng trong dữ liệu lịch sử , ngoài việc hỗ trợ theo dõi các điều kiện thời gian thực . Bằng cách đó, nó có tiềm năng cho phép phản ứng ESG nhanh chóng và can thiệp chính sách công khi cần thiết. Nhìn chung, bất kỳ ai tham gia vào nghiên cứu và khám phá khoa học đều có thể được hưởng lợi đáng kể từ việc tận dụng các giải pháp phần mềm tiên tiến để quản lý, tích hợp, phân tích và xử lý dữ liệu. Do đó, có lẽ đã đến lúc thúc đẩy R&D và các ngành công nghiệp khác tiến lên bằng cách bỏ lại các ổ USB rải rác và vô số bảng tính . Việc áp dụng một cách tiếp cận tích hợp và mạnh mẽ hơn để xử lý dữ liệu có thể cực kỳ có lợi bằng cách tiết kiệm tài nguyên, thời gian và công sức. Minitab Connect cung cấp một giải pháp mạnh mẽ để hợp lý hóa quy trình dữ liệu và giúp mở khóa những hiểu biết mới.
Xem thêm : https://minitab-jywsoft.com/8275-2/
Ngoài ý nghĩa lịch sử, các con sông còn hấp dẫn từ góc độ khoa học vì chúng chứa đầy dữ liệu, bao gồm các thông số quan trọng để theo dõi chất lượng nước.
Giám sát hệ thống sông là điều quan trọng để đảm bảo tính bền vững của môi trường, bảo vệ cộng đồng và duy trì chất lượng nước. Bằng cách phân tích xu hướng dòng chảy, mức độ ô nhiễm và sức khỏe sinh thái, các tổ chức có thể chủ động giải quyết các vấn đề tiềm ẩn, chẳng hạn như rủi ro lũ lụt, ô nhiễm hoặc mất môi trường sống. Công việc này không chỉ hỗ trợ tuân thủ quy định mà còn bảo vệ các nguồn tài nguyên quan trọng cho các thế hệ tương lai.
Các thông số chất lượng nước như là chỉ số về sức khỏe của hệ sinh thái sông
Có nhiều thông số chất lượng nước có thể được sử dụng để đánh giá sức khỏe của hệ sinh thái sông. Chúng tôi sẽ tập trung vào bốn thông số chất lượng nước chính: nhiệt độ (T), độ dẫn điện riêng (κ), oxy hòa tan (DO) và độ pH. Việc hiểu cách các thông số này ảnh hưởng đến chất lượng nước và sức khỏe tổng thể của hệ sinh thái sông là điều cần thiết. Bảng dưới đây nhằm làm rõ tầm quan trọng, giá trị thấp và cao có thể chỉ ra điều gì và tác động đến chất lượng nước.
Tùy thuộc vào giá trị T, κ, DO và pH, hệ sinh thái sông có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh, chất lượng nước và động thực vật nói chung. Mặc dù người ta có thể nghiên cứu các yếu tố này một cách riêng lẻ, nhưng điều cần thiết là phải hiểu rằng chúng phụ thuộc lẫn nhau và ảnh hưởng lẫn nhau; nắm vững sự tương tác này có thể giúp khám phá ra những hiểu biết có liên quan về sức khỏe của hệ sinh thái sông và do đó, chất lượng nước của nó. 3
Sông Ohio và Thách thức trong việc phân tích dữ liệu từ hệ sinh thái sông
Sông Ohio, được hình thành tại nơi hợp lưu của sông Allegheny và sông Monongahela, là ví dụ điển hình cho nghiên cứu về ô nhiễm, chất lượng nước và khoa học môi trường. Lưu vực rộng lớn của nó, trải dài qua nhiều tiểu bang, đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe sinh thái của các khu vực xung quanh, tác động đến cả động vật hoang dã và quần thể con người. Ý nghĩa lịch sử của con sông và những thách thức đang diễn ra với dòng chảy công nghiệp, chất ô nhiễm nông nghiệp và chất thải đô thị khiến nó trở thành trọng tâm của các nhà khoa học và nhà hoạch định chính sách. Các nghiên cứu được tiến hành dọc theo Sông Ohio đóng góp những hiểu biết có giá trị về tác động của các hoạt động của con người đối với hệ sinh thái dưới nước và hiệu quả của các quy định về môi trường. 4,5Tuy nhiên, mặc dù có rất nhiều dữ liệu về các con sông trên khắp Hoa Kỳ, việc theo dõi các thông số chất lượng nước như độ pH, nhiệt độ, độ dẫn điện riêng và oxy hòa tan vẫn là một nhiệm vụ phức tạp và đầy thách thức. Sự phức tạp này phát sinh từ nhu cầu không chỉ thu thập và lưu trữ lượng lớn dữ liệu mà còn phải phân tích và diễn giải dữ liệu một cách hiệu quả để đưa ra những hiểu biết có thể hành động được. Sự thay đổi của chất lượng nước theo thời gian và ở các địa điểm khác nhau càng làm phức tạp thêm nhiệm vụ, thường đòi hỏi các công cụ và phương pháp tinh vi để đảm bảo kết quả chính xác và có ý nghĩa. 6
Minitab Connect có thể giúp theo dõi các thông số chất lượng nước như thế nào
Tận dụng Minitab Connect và dữ liệu công khai từ Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) , tôi đã khám phá cách các thông số chất lượng nước của Sông Ohio đã thay đổi trong khoảng 2 năm qua tại một trạm thu thập dữ liệu USGS cụ thể, được hiển thị trong hình bên dưới.
Thiết lập kết nối giữa Connect và API USGS
Cứ 15 phút, API USGS cung cấp các phép đo mới cho nhiều thông số chất lượng nước khác nhau được thu thập tại trạm. Một kết nối đã được thiết lập giữa Connect và API USGS để lấy dữ liệu hàng giờ cho từng thông số. Trình kết nối API Rest đã đơn giản hóa quy trình phân tích phản hồi API, cho phép thu thập dữ liệu chính xác, thường xuyên và tích hợp.Sử dụng SQL tùy chỉnh, tôi đã kết hợp các bảng cho Nhiệt độ, Độ dẫn điện riêng, Oxy hòa tan và pH, đồng thời thêm các trường như Ngày, Tháng, Năm, Ngày trong tuần, Mùa và Quý. Quy trình hợp lý hóa này trở nên dễ dàng hơn đáng kể với Connect, vì bảng SQL sẽ được cập nhật thường xuyên để bao gồm các điểm dữ liệu mới. Sau khi thiết lập ban đầu, Connect cho phép thu thập dữ liệu tự động và hiệu quả, cho phép các nhà khoa học như tôi tiến hành phân tích và khám phá mạnh mẽ mà không cần phải dành thêm thời gian để dọn dẹp và xử lý dữ liệu.
Xem trước Bảng điều khiển giám sát chất lượng nước
Đầu tiên, tôi thêm văn bản và hình ảnh vào phần đầu bảng điều khiển.
Sau đó, tôi thêm một biểu đồ chuỗi thời gian chứa dữ liệu cho mỗi tham số trong bốn tham số, cùng với các KPI cho giá trị tối đa, trung bình và tối thiểu của chúng. Để việc khám phá dữ liệu dễ dàng hơn và tương tác hơn, tôi đã thêm các bộ lọc cho phép tôi lọc dữ liệu dựa trên Ngày, Tháng, Năm, Nhiệt độ, Độ dẫn điện riêng, Oxy hòa tan và pH.
Để xác định xu hướng theo mùa trong dữ liệu của tôi dễ dàng hơn, tôi đã thêm các biểu đồ đường cho Nhiệt độ, Oxy hòa tan, Độ dẫn điện riêng, tất cả đều được phân loại theo tháng. Một biểu đồ tương quan cũng là một bổ sung hữu ích để xác định và định lượng mối tương quan giữa các thông số. Một mối tương quan rõ ràng được thể hiện bởi dữ liệu là mối quan hệ nghịch đảo giữa nhiệt độ nước và oxy hòa tan (vì nước lạnh hơn có thể "giữ" nhiều oxy hòa tan hơn nước ấm hơn).
Cuối cùng, tôi quyết định thêm biểu đồ kiểm soát hiển thị Độ dẫn điện riêng và pH trong 90 ngày qua, được phân tách theo Tháng. Tôi cũng thiết lập các thử nghiệm thống kê và ngưỡng, nếu vượt quá mức trung bình hàng ngày, sẽ tạo ra cảnh báo qua SMS, email hoặc thông báo trong ứng dụng.
Trong Bảng điều khiển kết nối, việc thiết lập cảnh báo rất dễ dàng và cực kỳ quan trọng để tạo điều kiện theo dõi các điều kiện nguy hiểm cho hệ sinh thái và đời sống thủy sinh của sông. Nếu độ dẫn điện riêng trung bình hàng ngày vượt quá 400 μS/cm, tôi sẽ nhận được cảnh báo ngay lập tức, điều này có thể chỉ ra chất lượng nước kém do hàm lượng chất rắn hòa tan, hóa chất và khoáng chất cao. 7 Nếu độ pH trung bình hàng ngày của sông nằm ngoài phạm vi 6,5 – 8,0, tôi cũng nhận được cảnh báo, điều này có thể chỉ ra rằng đa dạng sinh học của sông có thể gặp thách thức do căng thẳng của hệ thống sinh lý và suy giảm sinh sản. 8
Suy nghĩ cuối cùng
Trong trường hợp sử dụng này, một lợi thế của Minitab Connect là khả năng trích xuất, chuyển đổi và tải dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả từ API của USGS. Ngoài ra, một lợi thế liên quan khác là khả năng kích hoạt cảnh báo ngay lập tức khi điểm dữ liệu nằm ngoài tầm kiểm soát và/hoặc không đạt ngưỡng mong muốn. Cùng với các tính năng độc đáo khác, Connect có thể liên quan đến nhiều tình huống đòi hỏi chính sách công và phản ứng môi trường ngay lập tức, như tình huống được báo cáo trong bài đăng trên blog này.Thật thú vị khi sử dụng các công cụ như Minitab Conne ct để giúp phân tích xu hướng trong dữ liệu lịch sử , ngoài việc hỗ trợ theo dõi các điều kiện thời gian thực . Bằng cách đó, nó có tiềm năng cho phép phản ứng ESG nhanh chóng và can thiệp chính sách công khi cần thiết. Nhìn chung, bất kỳ ai tham gia vào nghiên cứu và khám phá khoa học đều có thể được hưởng lợi đáng kể từ việc tận dụng các giải pháp phần mềm tiên tiến để quản lý, tích hợp, phân tích và xử lý dữ liệu. Do đó, có lẽ đã đến lúc thúc đẩy R&D và các ngành công nghiệp khác tiến lên bằng cách bỏ lại các ổ USB rải rác và vô số bảng tính . Việc áp dụng một cách tiếp cận tích hợp và mạnh mẽ hơn để xử lý dữ liệu có thể cực kỳ có lợi bằng cách tiết kiệm tài nguyên, thời gian và công sức. Minitab Connect cung cấp một giải pháp mạnh mẽ để hợp lý hóa quy trình dữ liệu và giúp mở khóa những hiểu biết mới.
Bạn muốn tìm hiểu thêm về Minitab Connect? Hãy trao đổi với Minitab để yêu cầu thêm thông tin.
Nếu bạn muốn có thêm kinh nghiệm thực tế với Minitab, hãy đăng ký khóa đào tạo!
Hãy thực hiện bước tiếp theo trong việc thúc đẩy hoạt động xuất sắc bằng cách khám phá cách Minitab có thể chuyển đổi quy trình của bạn ngay hôm nay.Xem thêm : https://minitab-jywsoft.com/8275-2/