一种基于物联网的环境保护监测方法、系统与流程

本发明涉及自然环境监护，具体涉及一种基于物联网的环境保护监测方法、系统。

背景技术：

1、自然环境是相对社会环境而言，指的是由水土、地域、气候等自然事物所形成的环境，自然环境对人的生活有重要意义。

2、申请号为202110427788.4的发明专利中公开了一种基于物联网的环境监测系统，其特征在于：包括监测单元、无线传输单元、控制单元和环境调节单元；监测单元数量为多个，每个监测网点均设有至少一个监测单元，监测单元用于监测对应网点的环境状况；多个监测单元输出的监测信号通过无线传输单元传送至控制单元；环境调节单元数量为多个，每个监测网点均设有至少一个环境调节单元，环境调节单元用于根据对应监测网点环境状况进行相应调节动作：多个环境调节单元分别通过无线传输单元接入控制单元的调控信号；控制单元包括物联网平台处理模块、云端服务器和用户操作终端，物联网平台处理模块第一通讯端连接有通用接口模块，通用接口模块输入端通过无线传输单元与多人监测单元分别连接，通用接口模块输出端通过无线传输单元与多个调节单元受控端分别连接。所述监测单元包括室内环境监测模块和户外环境监测模块：室内环境监测模块包括室内空气质量传感器模组、室内温湿度传感器模组、室内光照传感器模组和/或室内噪声传感器模组；户外环境监测模块包括气象参数监测模组、aqi监测模组、户外光照传感器模组、热源监测模组和/或户外空气监测模组。

3、

4、然而，针对自然环境而言，目前的环境监护技术在实际应用过程中，较为有限，往往通过环境数据采集设备采集数据来直接分析环境是否变劣全，各项采集数据在分析时，很少能够相互结合的综合监护评估自然环境，且监护评估精度较差。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于物联网的环境保护监测方法、系统，解决了目前的环境监护技术在实际应用过程中，较为有限，往往通过环境数据采集设备采集数据来直接分析环境是否变劣全，各项采集数据在分析时，很少能够相互结合的综合监护评估自然环境，且监护评估精度较差的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、第一方面，一种基于物联网的环境保护监测系统，包括控制终端、分析层、采集层及评估层；

4、所述控制终端用于控制分析层、采集层及评估层的运行开闭，及接收分析层、采集层及评估层运行数据；

5、环境监护区域通过分析层设定，环境监护区域在设定后由分析层分析环境监护区域地形地貌，基于地形地貌分析结果于环境监护区域中部署环境数据采集设备，采集层基于环境数据采集设备采集环境监护区域中环境数据，同步对采集到的环境数据进行有效性分析，基于环境数据有效性分析结果对环境数据进行筛选，并同步向评估层发送，评估层基于接收的环境数据评估环境监护区域生态环境安全值；

6、所述采集层包括捕捉模块、识别模块及筛选模块，捕捉模块用于捕捉环境监护区域中环境数据，识别模块用于接收并遍历读取捕捉模块捕捉到的环境监护区域中环境数据，识别环境监护区域中环境数据有效性，筛选模块用于接收捕捉模块捕捉到的环境监护区域中环境数据及环境数据对应有效性识别结果，基于环境数据有效性识别结果对接收的捕捉模块捕捉到的环境监护区域中环境数据进行筛选；

7、其中，环境数据采集设备采集的环境监护区域中环境数据有效性通过以下逻辑进行判定，判定逻辑表示为：

8、

9、式中：effeq为环境监护区域中环境数据有效值；sq为环境数据来源设备所在位置距离环境监护区域中心的直线距离；m为环境监护区域中部署环境数据采集设备数量；χ为影响因子；γ为环境数据完整性；t为当前时刻；t为环境数据采集设备上次维护时间戳；bk为环境数据采集设备故障率；ε为环境数据采集设备的光照率；α为环境数据采集设备部署位置地面相较大地水准面的倾斜角度；

10、其中，χ∈(1,2)，环境数据采集时刻越接近12:00或24：00，χ取值越大，系统端用户手动设定有效性判定阈值，基于求取的effeq与有效性判定阈值进行比对，判定环境数据采集设备采集的环境监护区域中环境数据是否有效，筛选模块运行筛选得到的环境数据为处于有效性判定阈值的effeq的对应环境数据。

11、更进一步地，所述分析层包括探测模块、构建模块及选择模块，探测模块用于探测环境监护区域地形地貌参数，构建模块用于接收探测模块探测到的环境监护区域地形地貌参数，应用环境监护区域地形地貌参数构建环境监护区域模型，选择模块用于读取环境监护区域模型，于环境监护区域模型上选择位置应用于环境数据采集设备部署；

12、其中，探测模块由无人机搭载遥感测距设备所集成，环境监护区域的设定由系统端用户于分析层中输入地理位置坐标进行限定，限定的环境监护区域即探测模块运行探测区域，所述系统端用户于分析层中输入的地理位置坐标不少于四组。

13、更进一步地，所述探测模块设置有若干组，若干组所述探测模块均应用于环境监护区域的地形地貌参数探测，且每组探测模块于环境监护区域中的探测区域相等，所有探测模块探测区域组合即环境监护区域；

14、其中，其中一组探测模块于环境监护区域地形地貌参数探测前对环境监护区域进行俯视图采集，分析环境监护区域俯视图复杂程度，根据环境监护区域俯视图复杂程度决策探测模块连续运行探测次数。

15、更进一步地，所述探测模块中系统端用户手动设定有运行周期，探测模块基于每一运行周期运行一次，对环境监护区域的地形地貌参数进行连续探测，探测模块连续探测环境监护区域地形地貌参数阶段，于各运行周期内的探测时间戳均不相同；

16、所述环境监护区域俯视图复杂程度通过下式进行求取，公式为：

17、

18、式中：f为环境监护区域俯视图复杂程度；p(xi)为环境监护区域俯视图对应值域概率质量函数；b为底数；l为环境监护区域沟壑总长；a为环境监护区域俯视图覆盖面积；σ为环境监护区域俯视图的方差；为环境监护区域平均坡度；

19、其中，所述值域概率质量函数满足表示环境监护区域的沟壑密度，探测模块连续探测次数为的值取整数部分。

20、更进一步地，所述环境监护区域地形地貌分析结果，即对环境监护区域模型中每一位置相较模型全局的特征关联性的分析结果，所述环境监护区域模型中任一位置相较模型全局的特征关联性通过下式进行求取，公式为：

21、

22、式中：nrel为特征关联性；d为关联性求取目标位置大小；n为关联性求取目标位置的集合；hmax为环境监护区域最高海拔；hc为关联性求取目标位置c海拔；hmin为环境监护区域最低海拔；n0为关联性求取目标位置的总量；fc为关联性求取目标位置c的俯视图像复杂程度；dfst-hmax为关联性求取目标位置距离环境监护区域最高海拔位置的直线距离；gc为关联性求取目标位置c的植被覆盖率；gos为环境监护区域模型中环境监护区域全局的植被覆盖率；

23、其中，所述选择模块中设定有关联性判定阈值，上式求取的各位置特征关联性与关联性判定阈值进行比对，选取处于关联性判定阈值的对应位置作为环境数据采集设备部署位置，进行环境数据采集设备的部署，上式中应用的特征关联性求取位置为环境监护区域中1×1㎡、2×2㎡、3×3㎡、4×4㎡以此类推大小的区域。

24、更进一步地，所述环境数据采集设备采集的环境数据包括：温度、湿度、气体成分、环境图像；

25、其中，每一环境数据采集设备部署位置部署有若干组环境数据采集设备，且环境数据采集设备部署位置部署环境数据采集设备的数量服从逻辑为：环境数据采集设备部署位置距离最近环境数据采集设备部署位置，相较其他环境数据采集设备部署位置距离最近环境数据采集设备部署位置越远，则环境数据采集设备部署数量越多，反之则越少，每一环境数据采集设备部署位置部署环境数据采集设备数量不少于两组。

26、更进一步地，所述评估层包括接收模块、生成模块及计算模块，接收模块用于接收筛选模块筛选得到的环境数据，生成模块用于获取接收模块连续运行接收的环境数据，基于环境数据构建数据表示趋势图，计算模块用于读取环境数据表示趋势图，基于环境数据表示趋势图求取当前环境数据对应生态环境安全值；

27、其中，所述生成模块及计算模块下级设置有反馈单元，反馈单元用于接收生成模块中生成的环境数据表示趋势图及计算模块中环境数据对应生态环境安全值计算结果，对趋势图及计算结果打包向控制终端发送，系统端用户于控制终端上对打包数据进行解压及读取。

28、更进一步地，所述生成模块生成的环境数据表示趋势图包括：柱形图、扇形图、线形图，环境数据表示趋势图中首项环境数据由系统端用户进行手动评分，计算模块运行计算环境数据对应生态环境安全值时，于环境数据表示趋势图中获取环境数据，且服从如下逻辑：

29、

30、式中：lfirst为首项环境数据的评分；f1为首项环境监测区域监测到的温度；f2为首项环境监测区域监测到的湿度；f3为首项环境监测区域监测到的气体成分；f4为首项环境监测区域监测到的环境图像所求取的植被覆盖率；lnow为当前环境数据的评分；f1′为当前环境监测区域监测到的温度；f2′为当前环境监测区域监测到的湿度；f3′为当前环境监测区域监测到的气体成分；f4′为当前环境监测区域监测到的环境图像所求取的植被覆盖率。

31、更进一步地，所述控制终端通过介质电性连接有探测模块、构建模块及选择模块，所述控制终端通过介质电性连接有捕捉模块、识别模块及筛选模块，所述控制终端通过介质电性连接有接收模块、生成模块及计算模块，所述生成模块及计算模块下级通过介质电性连接有反馈单元。

32、第二方面，一种基于物联网的环境保护监测方法，包括以下步骤：

33、步骤1：基于地理位置坐标设定环境监护区域；

34、步骤2：采集环境监护区域地形地貌参数，基于环境监护区域地形地貌参数构建环境监护区域模型；

35、步骤21：环境监护区域地形地貌参数采集逻辑的设定阶段；

36、步骤3：分析环境监护区域中各位置相较于环境监护区域模型全局的关联性，基于关联性分析结果部署环境数据采集设备；

37、步骤4：应用环境数据采集设备采集环境数据，根据采集到的环境数据生成环境数据表示趋势图；

38、步骤5：基于环境数据表示趋势图中首项数据对应的手动评分，求取环境数据表示趋势图中最新环境数据的评分；

39、步骤6：结束，环境数据表示趋势图的输出及实时更迭，最新环境数据的评分输出。

40、采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

41、1、本发明提供一种基于物联网的环境保护监测系统，该系统在运行过程中，能够对环境监护区域进行限定，进而以限定的环境监护区域进行地形地貌参数采集，从而以采集的地形地貌参数来构建环境监护区域模型，再以对环境监护区域模型的分析来决策环境数据采集逻辑及环境数据采集设备部署逻辑，有效的从数据采集层面，提升系统整体对环境监护区域的监护评估精度，使环境监护区域中采集的环境数据更具代表性。

42、2、本发明中系统在运行过程中，在基于环境数据对环境监护区域进行监护评估阶段，还能够对采集的环境数据进行有效性评估，从而以此进一步精简系统处理数据，有效提升系统运行效率，且以此一定程度的维护系统对环境监护区域进行监护评估时的稳定。

43、3、本发明中系统在运行时，对于最终的环境监护区域的监护评估，有环境数据采集设备采集多项数据综合评价，并以图形的方式进一步呈现环境数据采集设备采集数据，为系统端用户提供以可视化数据读取功能，为系统端对于环境监护区域的管理及数据便捷读取带来便利。

44、4、本发明提供一种基于物联网的环境保护监测方法，该方法在其步骤执行的过程中，进一步维护了系统运行的稳定，且以该方法中的步骤执行，能够进一步的提供以系统运行逻辑，确保系统为用户端带来更佳的环境监护区域实时监护评估效果。