本發(fā)明涉及環(huán)境治理與保護技術(shù)領域，具體地指一種環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺及環(huán)境監(jiān)測方法。

技術(shù)背景

水是生態(tài)系統(tǒng)的血液，是地球環(huán)境中最重要和最有活力的因素，充足、優(yōu)質(zhì)的水資源是生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的物質(zhì)基礎，是21世紀可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施的重要保障。地球上的水資源總量有限，可以循環(huán)利用，然而水資源卻極易受到污染，還是污染物的載體，能導致污染物的擴散和蔓延。隨著工業(yè)發(fā)展、城鎮(zhèn)化提速以及人口數(shù)量的膨脹，我國水資源面臨著十分嚴峻的形勢。

目前，我國各地方環(huán)境保護部門和水利部門采取的常規(guī)的水質(zhì)監(jiān)測方法是在水域內(nèi)定點定剖面，長年累月進行監(jiān)測、采樣分析，這種方法受人力、物力和氣候水文條件的限制，采集的數(shù)據(jù)量不可能太多；而且成本高、速度慢，并且對于整個水體而言，這些測點數(shù)據(jù)只具有局部和典型的代表意義，難以取得大范圍水域水質(zhì)參數(shù)的分布和變化情況，不能滿足對水質(zhì)實時、大尺度的監(jiān)測的評價要求。同時內(nèi)陸水體質(zhì)量環(huán)境隨時空發(fā)生變化，水質(zhì)環(huán)境的多指標性也會給監(jiān)測點的選取工作帶來很多的困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要提供一種環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺及環(huán)境監(jiān)測方法，本發(fā)明實現(xiàn)了對水域環(huán)境檢測的自動化、智能化。

為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設計的環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺，它包括安全與信息模塊、定位與管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊和數(shù)據(jù)處理與分析模塊，其中，安全與信息模塊的信號輸出端連接定位與管理模塊的信號輸入端，定位與管理模塊的信號輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊的信號輸入端，數(shù)據(jù)采集模塊的信號輸出端連接數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊的信號輸入端，數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊的信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理與分析模塊的信號輸入端。

一種上述平臺的環(huán)境監(jiān)測方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：用戶在安全與信息模塊注冊、登錄云端服務平臺，用戶注冊經(jīng)授權(quán)后，通過用戶名和密碼進行界面登錄，保證數(shù)據(jù)信息和云端服務平臺的安全性；

步驟2：用戶在定位與管理模塊中根據(jù)需求選擇監(jiān)測水域，并生成無人環(huán)境監(jiān)測平臺的航行路徑；

步驟3：安裝了所述環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺的船舶按照步驟2生成的航行路徑航行，當?shù)竭_了監(jiān)測水域時，數(shù)據(jù)采集模塊開始數(shù)據(jù)采集，得到監(jiān)測水域的環(huán)境指標；

步驟4：通過數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊對采集的監(jiān)測水域的環(huán)境指標進行存儲并將采集的監(jiān)測水域的環(huán)境指標傳輸給數(shù)據(jù)處理與分析模塊；

步驟5：數(shù)據(jù)處理與分析模塊根據(jù)如下步驟對監(jiān)測水域的環(huán)境指標進行數(shù)據(jù)處理與分析；

步驟5.1：數(shù)據(jù)處理與分析模塊按照步驟5.1.1～步驟5.1.2的方法進行數(shù)據(jù)處理，計算出環(huán)境指標有效數(shù)據(jù)；

步驟5.1.1：用戶根據(jù)需求在數(shù)據(jù)處理與分析模塊中設定環(huán)境指標的在各個監(jiān)測點的環(huán)境指標有效數(shù)據(jù)允許的最大差值，設環(huán)境指標的最大差值為ns；

步驟5.1.2：設監(jiān)測點a為初始點,假設初始點a的環(huán)境指標為sa，分別對a點后面各個監(jiān)測點i采集到環(huán)境指標的實時采集數(shù)據(jù)si與sa進行掃描比較，若在比較過程中出現(xiàn)比較結(jié)果s＝|sa-si|＞ns的監(jiān)測點b，將b點的環(huán)境指標sb記錄下來，并將a點到b點之間，包括a點不包括b點，且假設有j個監(jiān)測點，的環(huán)境指標的數(shù)值取平均值作為有效數(shù)據(jù)存儲在a點上，在進行第二次掃描時則以監(jiān)測點b為新的初始點，并以上述同樣的方法進行數(shù)據(jù)掃描比較，直到掃描完所有的監(jiān)測點后環(huán)境指標監(jiān)測結(jié)束；

步驟5.2：根據(jù)處理后的有效環(huán)境指標樣本生成關(guān)于時間的環(huán)境曲線圖，并根據(jù)歷史環(huán)境指標進行大數(shù)據(jù)分析預測得到未來該水域有關(guān)環(huán)境指標的趨勢走向，生成監(jiān)測報告。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、通過安全與信息模塊中的用戶名密碼登錄子模塊保證了水域環(huán)境信息和云端服務平臺的安全性；

2、云端服務平臺具有可交互性，用戶向平臺提供自身需求后，平臺便可根據(jù)其需求提供相關(guān)數(shù)據(jù)服務；

3、可實現(xiàn)用戶遠程操控無人環(huán)境監(jiān)測平臺，實現(xiàn)了對水域環(huán)境檢測的自動化、智能化；

4、云端服務平臺可存儲和管理各個水域環(huán)境的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)具有實時性，支持后臺人員進行瀏覽、篩選、處理等操作，具有便捷性與宏觀性。

附圖說明

圖1是環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺的工作流程圖。

其中，1—安全與信息模塊、1.1—用戶名和密碼申請單元、1.2—用戶名和密碼登陸單位、2—定位與管理模塊、3—數(shù)據(jù)采集模塊、4—數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊、5—數(shù)據(jù)處理與分析模塊。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明：

本發(fā)明所設計的一種環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺，如圖1所示，它包括安全與信息模塊1、定位與管理模塊2、數(shù)據(jù)采集模塊3、數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊4和數(shù)據(jù)處理與分析模塊5，其中，安全與信息模塊1的信號輸出端連接定位與管理模塊2的信號輸入端，定位與管理模塊2的信號輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊3的信號輸入端，數(shù)據(jù)采集模塊3的信號輸出端連接數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊4的信號輸入端，數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊4的信號輸出端連接數(shù)據(jù)處理與分析模塊5的信號輸入端。

上述技術(shù)方案中，所述安全與信息模塊1包括用戶名和密碼申請單元1.1和用戶名和密碼登陸單位1.2，所述用戶名和密碼申請單元1.1的信號輸出端連接用戶名和密碼登陸單位1.2的信號輸入端，用戶名和密碼登陸單位1.2的信號輸出端連接定位與管理模塊2的信號輸入端。

一種利用上述平臺的環(huán)境監(jiān)測方法，如圖2所示，它包括如下步驟：

步驟1：用戶在安全與信息模塊1注冊、登錄云端服務平臺，用戶注冊經(jīng)授權(quán)后，通過用戶名和密碼進行界面登錄，保證數(shù)據(jù)信息和云端服務平臺的安全性；

步驟2：用戶在定位與管理模塊2中根據(jù)需求選擇監(jiān)測水域，并生成無人環(huán)境監(jiān)測平臺的航行路徑；

步驟3：安裝了所述環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺的船舶按照步驟2生成的航行路徑航行，當?shù)竭_了監(jiān)測水域時，數(shù)據(jù)采集模塊3開始數(shù)據(jù)采集，得到監(jiān)測水域的環(huán)境指標(如so2濃度、ph值)；

步驟4：通過數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊4對采集的監(jiān)測水域的環(huán)境指標進行存儲并將采集的監(jiān)測水域的環(huán)境指標傳輸給數(shù)據(jù)處理與分析模塊5；

步驟5：數(shù)據(jù)處理與分析模塊5根據(jù)如下步驟對監(jiān)測水域的環(huán)境指標進行數(shù)據(jù)處理與分析；

步驟5.1：數(shù)據(jù)處理與分析模塊5按照步驟5.1.1～步驟5.1.2的方法進行數(shù)據(jù)處理，計算出環(huán)境指標有效數(shù)據(jù)；

步驟5.1.1：用戶根據(jù)需求在數(shù)據(jù)處理與分析模塊5中設定環(huán)境指標的在各個監(jiān)測點的環(huán)境指標有效數(shù)據(jù)允許的最大差值，設環(huán)境指標的最大差值為ns。

步驟5.1.2：設監(jiān)測點a為初始點,假設初始點a的環(huán)境指標為sa，分別對a點后面各個監(jiān)測點i采集到環(huán)境指標的實時采集數(shù)據(jù)si與sa進行掃描比較，若在比較過程中出現(xiàn)比較結(jié)果s＝|sa-si|＞ns的監(jiān)測點b，將b點的環(huán)境指標sb記錄下來，并將a點到b點之間，包括a點不包括b點，且假設有j個監(jiān)測點，的環(huán)境指標的數(shù)值取平均值作為有效數(shù)據(jù)存儲在a點上，在進行第二次掃描時則以監(jiān)測點b為新的初始點，并以上述同樣的方法進行數(shù)據(jù)掃描比較，直到掃描完所有的監(jiān)測點后環(huán)境指標監(jiān)測結(jié)束；

步驟5.2：根據(jù)處理后的有效環(huán)境指標樣本生成關(guān)于時間的環(huán)境曲線圖，并根據(jù)歷史環(huán)境指標進行大數(shù)據(jù)分析預測得到未來該水域有關(guān)環(huán)境指標的趨勢走向，生成監(jiān)測報告；

步驟5.3：用戶根據(jù)需要接入環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺中該地區(qū)同時期歷史環(huán)境數(shù)據(jù)以及未來的氣候數(shù)據(jù)，進行大數(shù)據(jù)的對比與分析，評價并預測該水域環(huán)境的發(fā)展趨勢；

上述技術(shù)方案的步驟5.2中，還分析采集到有效的環(huán)境指標是否符合標準，若不符合，則生成環(huán)境治理指導書。

上述技術(shù)方案的步驟2中用戶在定位與管理模塊2中根據(jù)需求選擇監(jiān)測水域，并生成無人環(huán)境監(jiān)測平臺的航行路徑的具體方法為：

步驟2.1：在定位與管理模塊2中加載地圖，定位待監(jiān)測水域，獲知環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺的當前位置，環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺以船舶為載體，依靠船舶的全局路徑規(guī)劃、航跡跟蹤、局部自主避障方法，在定位系統(tǒng)的引導下實現(xiàn)無人的全程自主航行與監(jiān)測；

步驟2.2：用戶自行選擇航路點，生成監(jiān)測路徑，初始化環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺的參數(shù)，使該環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺進入待機狀態(tài)。

上述技術(shù)方案的步驟4中通過數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊4對采集的監(jiān)測水域的環(huán)境指標進行存儲并將采集的監(jiān)測水域的環(huán)境指標傳輸給數(shù)據(jù)處理與分析模塊5的方法為：

步驟4.1：在信號覆蓋區(qū)域，環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺將采集到的環(huán)境指標通過無線通信實時上傳給云端服務器，儲存在數(shù)據(jù)庫中；

步驟4.2：在無信號覆蓋區(qū)域，環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺將采集到的環(huán)境指標以文本格式儲存在環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺的數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊4中，當航行至信號覆蓋區(qū)域再上傳至云端服務器；

步驟4.3：數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊4將采集的監(jiān)測水域的環(huán)境指標傳輸給數(shù)據(jù)處理與分析模塊5。

上述技術(shù)方案中，當用戶完成對某一水域第一次數(shù)據(jù)采集后，生成對應于該水域唯一的二維碼，可供用戶在往后用二維碼來識別不同水域，并對應不同水域采集到的數(shù)據(jù)的對應存放。

本發(fā)明提出了一種環(huán)境監(jiān)測云端服務平臺，綜合使用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)以及云計算技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)了水域環(huán)境監(jiān)測的自動化、實時化，具有低成本、高精度和快速實時的特點。

說明書未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。