1. 項目背景與意義
隨著環(huán)境保護和水庫安全管理的日益重視，水面漂浮物的實時監(jiān)控與智能管理成為水利部門的重要需求。傳統(tǒng)的人工巡查方式效率低、成本高、響應慢，難以實現(xiàn)全天候、廣覆蓋的監(jiān)控目標。因此，開發(fā)一套基于Web技術的水庫水面漂浮物監(jiān)控系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實意義和應用價值。
本項目旨在設計并實現(xiàn)一個集數(shù)據(jù)采集、智能識別、預警分析、信息管理于一體的綜合性Web平臺，通過信息化手段提升水庫水面清潔管理的效率和水平，為水庫安全運行和水環(huán)境保護提供技術支撐。
2. 系統(tǒng)總體設計
2.1 系統(tǒng)架構
系統(tǒng)采用經(jīng)典的三層B/S架構：
- 表示層（前端）：采用HTML5、CSS3、JavaScript，結合Vue.js或React框架構建響應式用戶界面，確保在PC端和移動端均有良好體驗。
- 業(yè)務邏輯層（后端）：采用Java EE技術棧，以Spring Boot作為核心框架，整合Spring MVC、Spring Security、MyBatis-Plus等，實現(xiàn)業(yè)務邏輯處理、權限控制與數(shù)據(jù)持久化。
- 數(shù)據(jù)層：使用MySQL數(shù)據(jù)庫存儲結構化數(shù)據(jù)（如用戶信息、設備信息、報警記錄、任務工單），使用Redis作為緩存數(shù)據(jù)庫提升系統(tǒng)性能，使用MinIO或FastDFS存儲圖片、視頻等非結構化監(jiān)控數(shù)據(jù)。
2.2 核心功能模塊
- 實時監(jiān)控大屏：集成GIS地圖，可視化展示各監(jiān)控點的實時視頻流、漂浮物檢測狀態(tài)、水質(zhì)參數(shù)（如pH值、濁度）等。
- 智能識別與預警：后端集成基于深度學習的圖像識別模型（如YOLO、SSD），對前端攝像頭傳回的圖像進行實時分析，自動識別塑料瓶、枯枝、水草、油污等常見漂浮物，并觸發(fā)分級預警。
- 任務調(diào)度與工單管理：系統(tǒng)自動或手動生成清理任務工單，指派給相關責任人員，并跟蹤任務狀態(tài)（待處理、處理中、已完成）。
- 設備管理：對部署在水庫各處的監(jiān)控攝像頭、水質(zhì)傳感器、無人船等設備進行遠程狀態(tài)監(jiān)控、參數(shù)配置與維護管理。
- 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析：按日、周、月、年統(tǒng)計漂浮物出現(xiàn)頻率、類型分布、清理工作量等，生成可視化報表，為管理決策提供數(shù)據(jù)支持。
- 系統(tǒng)管理：包含用戶、角色、權限管理，以及操作日志審計、系統(tǒng)參數(shù)配置等功能。
3. 關鍵技術實現(xiàn)
- Java后端開發(fā)：使用Spring Boot快速搭建項目骨架，通過RESTful API與前端交互。利用Spring Security實現(xiàn)基于角色的訪問控制（RBAC）。通過MyBatis-Plus簡化數(shù)據(jù)庫操作，并配合PageHelper實現(xiàn)數(shù)據(jù)分頁。
- AI模型集成：采用Python開發(fā)漂浮物識別模型，并通過TensorFlow Serving或封裝為REST API服務。Java后端通過HTTP客戶端調(diào)用該服務，完成圖像分析，實現(xiàn)業(yè)務解耦。
- 視頻流處理：監(jiān)控攝像頭支持RTSP/RTMP協(xié)議，利用FFmpeg進行視頻流轉碼與推流，前端通過HLS或FLV協(xié)議在Web頁面播放實時視頻。
- 前端開發(fā)：使用Vue CLI創(chuàng)建項目，采用Element-Plus或Ant Design Vue組件庫構建管理后臺界面，使用ECharts實現(xiàn)數(shù)據(jù)圖表，使用OpenLayers或Mapbox GL JS實現(xiàn)GIS地圖功能。
- 消息通信：利用WebSocket實現(xiàn)服務器向客戶端主動推送預警信息、任務提醒等實時消息。
4. 畢業(yè)設計論文（LW）撰寫要點
撰寫畢業(yè)設計論文時，應圍繞本系統(tǒng)，清晰闡述以下內(nèi)容：
- 緒論：闡述項目背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、設計目標與意義。
- 相關技術綜述：詳細介紹系統(tǒng)用到的Java Web、深度學習、前端框架、數(shù)據(jù)庫等關鍵技術原理。
- 系統(tǒng)需求分析：通過用例圖、功能模塊圖等方式，詳細描述功能性需求與非功能性需求（性能、安全性、可用性）。
- 系統(tǒng)設計：包含總體架構設計、功能模塊詳細設計、數(shù)據(jù)庫設計（ER圖、數(shù)據(jù)表結構）、接口設計等。
- 系統(tǒng)實現(xiàn)：展示核心功能模塊的界面截圖，并配以關鍵代碼片段（如控制器、服務層、AI調(diào)用邏輯）進行說明。
- 系統(tǒng)測試：制定測試計劃，展示功能測試、性能測試、兼容性測試的結果與分析。
- 與展望：項目成果與個人收獲，分析系統(tǒng)不足，提出未來改進方向（如引入無人機巡檢、與水利大數(shù)據(jù)平臺對接等）。
5. 系統(tǒng)部署與技術服務
5.1 部署環(huán)境
- 服務器：建議使用CentOS 7.x/8.x 或 Ubuntu 20.04 LTS。
- 中間件：JDK 11或17、Tomcat 9.x、Nginx（用于反向代理、負載均衡和靜態(tài)資源服務）。
- 數(shù)據(jù)庫：MySQL 8.0、Redis 6.x。
- 其他服務：Python AI服務環(huán)境、FFmpeg、對象存儲服務。
5.2 部署流程
- 在服務器安裝配置JDK、MySQL、Redis、Nginx等基礎環(huán)境。
- 導入數(shù)據(jù)庫腳本，初始化數(shù)據(jù)。
- 部署Java后端JAR包或WAR包，可使用
nohup命令或配置為Systemd服務實現(xiàn)后臺運行與開機自啟。 - 部署AI模型服務。
- 將前端項目打包（
npm run build），生成的dist目錄內(nèi)容放置于Nginx的HTML目錄下，并配置Nginx代理，將API請求轉發(fā)至后端服務。 - 配置域名、SSL證書（HTTPS）以增強安全性。
5.3 計算機系統(tǒng)技術服務內(nèi)容
為保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，可提供以下技術服務：
- 系統(tǒng)安裝與初始化部署：一站式完成軟硬件環(huán)境搭建與系統(tǒng)上線。
- 運維支持：提供7x24小時監(jiān)控、故障排查、性能優(yōu)化、日志分析、數(shù)據(jù)備份與恢復服務。
- 定期升級與維護：包括系統(tǒng)安全補丁更新、依賴庫版本升級、功能迭代部署。
- 技術培訓：為用戶方管理員提供系統(tǒng)操作、日常維護及簡單故障處理的培訓。
- 定制化開發(fā)：根據(jù)水庫管理的實際需求變化，提供后續(xù)功能模塊的定制開發(fā)服務。
6.
本設計提出的基于Java的水庫水面漂浮物Web監(jiān)控系統(tǒng)，融合了現(xiàn)代Web開發(fā)技術與人工智能算法，實現(xiàn)了對水庫水面環(huán)境的智能化、可視化、精細化管理。該系統(tǒng)不僅能作為高質(zhì)量的計算機專業(yè)畢業(yè)設計作品，更具備實際應用與推廣價值，能夠有效助力智慧水利與生態(tài)文明建設。
