一种湿地生态环境监测装置及系统的制作方法

本发明涉及环境监测，具体的，涉及一种湿地生态环境监测装置及系统。

背景技术：

1、湿地是地球上重要的生态环境类型之一，其具有极强的环境调节能力，被称之为“地球之肾”。对湿地进行环境监测能够及时的获取湿地的状态信息，对湿地的监测保护具有重要的意义。

2、现有的监测方式一般是获取多种湿地相关数据，然后将多个参数归一化以通过监测系统设定合理阈值范围并监测每个参数的数据波动，并在某项数据超出合理阈值范围时发出警告，能够及时发现问题，可以帮助相关工作人员更好的保护湿地环境。

3、问题在于，目前的监测方式是对多种参数独立监测的，在监测数据异常时需要依靠相关工作人员的经验综合实地考察对异常原因进行判定，这种反应判定的效率低且过于依赖相关工作人员的经验，尤其是对于湿地内常见的如物种入侵这一问题，传统的监测方式判断时间长可能会在物种恶性入侵的情况下反应不及时而造成湿地组成的深度损伤。

4、考虑到现有的湿地监测方式在面对物种入侵会有反应不及时的问题，不能及时人工干预维护湿地组成，保护湿地功能，本发明提出一种湿地生态环境监测装置及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种湿地生态环境监测装置及系统，解决以下技术问题：

2、如何及时的反应湿地出现物种入侵的现象，便于及时人工干预维护湿地组成，保护湿地功能。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种湿地生态环境监测装置及系统，包括：

5、第一采集模块，用于在湿地范围内采集基础数据，基础数据包括水体数据、植物数据、生物数据以及大气数据；

6、第二采集模块，基于湿地范围内的食物网和生物数据，在湿地内选定若干个固定区域，并在固定区域内采集物种数据；

7、数据处理模块，用于对基础数据和物种数据进行处理，获得生物状态系数；

8、警示模块，根据基础数据以及生物状态系数生成警示策略。

9、通过上述技术方案：提供了湿地生态环境监测系统的组成方案，通过第一采集模块和第二采集模块采集对应的数据并由数据处理模块进行处理获取生物状态系数，最后警示模块基于基础数据以及生物状态系数获取警示策略，可以在基础数据出现异常时以及基础数据出现异常之前及时的发出警示，在维持常规的监测功能的同事使得相关工作人员能够拥有更多的反应时间以应对恶性的物种入侵，提升对湿地的保护效果。

10、作为本发明的进一步技术方案：基于湿地范围内的食物链和生物数据，在湿地内选定若干个固定区域的步骤包括：

11、s1、在湿地范围内构建食物网；

12、s2、对食物网中的每个可获取数量的生物进行物种数量获取的可靠性评分，然后对所有生物的可靠性评分及其对应食物链的层级数进行加权求和；

13、s3、选择加权求和后数值最高的生物作为基准生物，从基准生物的分布区域中选择一部分区域作为第一区域；

14、s4、选择与基准生物位于同一条食物链上可靠性评分最高的至少两种生物的分布区域中的部分区域作为第二区域；

15、s5、将第一区域和第二区域的组合设定为固定区域。

16、通过上述技术方案：提供了在湿地内选定若干个固定区域的步骤，通过在湿地内构建的食物网选定对食物网影响最大可估测数量的基准生物，然后获取基准生物位于同一食物链可估测数量的其他生物数量，可以通过基准生物位于同一食物链可估测数量的其他生物数量与基准生物间的数量变化判断湿地的状态，将生物链间影响纳入监测系统中，可以在物种入侵初期及时的发现生物数量变化。

17、作为本发明的进一步技术方案：对基础数据和物种数据进行处理，获得生物状态系数的过程包括：

18、按照固定区域内采集的物种数据中的物种类型数建立若干个直角坐标系；

19、基于获取的物种数据在若干个坐标系内分别建立物种的数量随着时间变化的参照曲线，参照曲线中基准生物对应的参照曲线为第一变化曲线，与基准生物位于同一条食物链上的至少两种其它生物对应的参照曲线为第二变化曲线和第三变化曲线；

20、对第一变化曲线、第二变化曲线和第三变化曲线进行处理获取生物状态系数。

21、作为本发明的进一步技术方案：对第一变化曲线、第二变化曲线和第三变化曲线进行处理获取生物状态系数的过程包括：

22、获取第二变化曲线和第三变化曲线在一个相同的检测时长内的累计状态相对于第一变化曲线的累计状态的变化幅度；

23、对所有变化幅度先指数放大再加权求和获取生物状态系数。

24、通过上述技术方案：提供了求取生物状态系数的过程以及具体方法，求取过程中基于相同时间段内不同生物的数量变化获取生物状态系数，也就是说以生物状态系数反映了某个时间段内生物数量变化状态，可以在湿地所有基础数据没有异常的情况下辅助判断湿地是否发生生物入侵。

25、作为本发明的进一步技术方案：根据基础数据以及生物状态系数生成警示策略的过程包括：

26、将所有基础数据一一与对应的预设安全阈值范围进行比对，在基础数据超出预设安全阈值范围时发出警报；

27、在基础数据没有超出预设安全阈值范围的情况下，将生物状态系数与预设比对区间进行比对：

28、若生物状态系数落入预设比对区间，则说明当前湿地生物物种间数量没有发生大的变化，不需要发出警报；

29、若生物状态系数位于预设比对区间之间，则说明当前湿地部分物种数量异常，需要发出警报并提供分析报告。

30、作为本发明的进一步技术方案：分析报告的获取过程包括：

31、判断获取的基准生物数量变化量与经验数据是否相符；

32、若符合，则获取所有的变化幅度并上传至警示模块，根据变化幅度的数值可以判断当前处于监测状态中的生物数量变化幅度大小；

33、若不符合，则判断基准生物数量是向上浮动变化还是向下浮动变化，并将判断结果上传至警示模块，根据基准生物数量是向上浮动变化还是向下浮动变化可以初步判断物种入侵的生物相对于基准生物处于食物链的位置。

34、通过上述技术方案：提供了通过估测的基准生物数量生物状态系数获取警示策略的过程，可以在基础数据超出预设安全阈值范围时发出警报，也可以在基础数据没有超出预设安全阈值范围的情况下，根据生物状态系数判断是数量占比异常并为工作人员的工作提供分析报告，辅助工作人员分析入侵生物的生物链状态，便于搜寻。

35、作为本发明的进一步技术方案：所述固定区域内物种数量获取的方式包括通过摄像头拍摄活动在固定区域内该生物的图片获取，湿地内该生物总数量通过比例换算获取。

36、作为本发明的进一步技术方案：固定区域内物种数量获取的可靠性评分的获取过程包括：

37、确定需要探测数量的物种以及该物种出没的若干个检测区域；

38、在若干个检测区域内分别通过摄像头拍摄活动在固定区域内该生物的图片获取湿地内该生物第一数量，以及在相近时间内通过系统抽样估计获取湿地内该生物第二数量；

39、获取若干个第一数量与第二数量的比值之间的方差；

40、将方差数据归一化获取可靠性评分。

41、本发明还提供了一种湿地生态环境监测装置，其特征在于，

42、第一采集设备，用于在湿地范围内采集基础数据，基础数据包括水体数据、植物数据、生物数据以及大气数据；

43、第二采集设备，基于湿地范围内的食物网和生物数据，在湿地内选定若干个固定区域，并在固定区域内采集物种数据；

44、数据处理设备，用于对基础数据和物种数据进行处理，获得生物状态系数；

45、警示设备，根据基础数据以及生物状态系数生成警示策略并进行显示；

46、通信设备，使各个设备之间进行通信连接。

47、本发明的有益效果：

48、（1）本发明通过第一采集模块和第二采集模块采集对应的数据并由数据处理模块进行处理获取生物状态系数，最后警示模块基于基础数据以及生物状态系数获取警示策略，可以在基础数据出现异常时以及基础数据出现异常之前及时的发出警示，在维持常规的监测功能的同事使得相关工作人员能够拥有更多的反应时间以应对恶性的物种入侵，提升对湿地的保护效果。

49、（2）本发明通过在湿地内构建的食物网选定对食物网影响最大可估测数量的基准生物，然后获取基准生物位于同一食物链可估测数量的其他生物数量，可以通过基准生物位于同一食物链可估测数量的其他生物数量与基准生物间的数量变化判断湿地的状态，将生物链间影响纳入监测系统中，可以在物种入侵初期及时的发现生物数量变化。

50、（3）本发明通过在相同时间段内不同生物的数量变化获取生物状态系数，可以在湿地所有基础数据没有异常的情况下辅助判断湿地是否发生生物入侵。

51、（4）本发明通过估测的基准生物数量生物状态系数获取警示策略的过程，可以在基础数据超出预设安全阈值范围时发出警报，也可以在基础数据没有超出预设安全阈值范围的情况下，根据生物状态系数判断是数量占比异常并为工作人员的工作提供分析报告，辅助工作人员分析入侵生物的生物链状态，便于搜寻。