本發(fā)明涉及環(huán)境治理與保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)及環(huán)境監(jiān)測(cè)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(chǔ)，是21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)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(dǎo)致污染物的擴(kuò)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(guó)水資源面臨著十分嚴(yán)峻的形勢(shì)。

目前，我國(guó)各地方環(huán)境保護(hù)部門和水利部門采取的常規(guī)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法是在水域內(nèi)定點(diǎn)定剖面，長(zhǎng)年累月進(jìn)行監(jiān)測(cè)、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(duì)于整個(gè)水體而言，這些測(cè)點(diǎn)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(duì)水質(zhì)實(shí)時(shí)、大尺度的監(jiān)測(cè)的評(píng)價(jià)要求。同時(shí)內(nèi)陸水體質(zhì)量環(huán)境隨時(shí)空發(fā)生變化，水質(zhì)環(huán)境的多指標(biāo)性也會(huì)給監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取工作帶來(lái)很多的困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要提供一種環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)及環(huán)境監(jiān)測(cè)方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)水域環(huán)境檢測(cè)的自動(dòng)化、智能化。

為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)，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(chǔ)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(hào)輸出端連接定位與管理模塊的信號(hào)輸入端，定位與管理模塊的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊的信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)采集模塊的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸模塊的信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸模塊的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)處理與分析模塊的信號(hào)輸入端。

一種上述平臺(tái)的環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)、登錄云端服務(wù)平臺(tái)，用戶注冊(cè)經(jīng)授權(quán)后，通過(guò)用戶名和密碼進(jìn)行界面登錄，保證數(shù)據(jù)信息和云端服務(wù)平臺(tái)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(cè)水域，并生成無(wú)人環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的航行路徑；

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

步驟4：通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸模塊對(duì)采集的監(jiān)測(cè)水域的環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)并將采集的監(jiān)測(cè)水域的環(huán)境指標(biāo)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(duì)監(jiān)測(cè)水域的環(huán)境指標(biāo)進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出環(huán)境指標(biāo)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(shè)定環(huán)境指標(biāo)的在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境指標(biāo)有效數(shù)據(jù)允許的最大差值，設(shè)環(huán)境指標(biāo)的最大差值為ns；

步驟5.1.2：設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)a為初始點(diǎn),假設(shè)初始點(diǎn)a的環(huán)境指標(biāo)為sa，分別對(duì)a點(diǎn)后面各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)i采集到環(huán)境指標(biāo)的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)si與sa進(jìn)行掃描比較，若在比較過(guò)程中出現(xiàn)比較結(jié)果s＝|sa-si|＞ns的監(jiān)測(cè)點(diǎn)b，將b點(diǎn)的環(huán)境指標(biāo)sb記錄下來(lái)，并將a點(diǎn)到b點(diǎn)之間，包括a點(diǎn)不包括b點(diǎn)，且假設(shè)有j個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，的環(huán)境指標(biāo)的數(shù)值取平均值作為有效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在a點(diǎn)上，在進(jìn)行第二次掃描時(shí)則以監(jiān)測(cè)點(diǎn)b為新的初始點(diǎn)，并以上述同樣的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描比較，直到掃描完所有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)后環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)束；

步驟5.2：根據(jù)處理后的有效環(huán)境指標(biāo)樣本生成關(guān)于時(shí)間的環(huán)境曲線圖，并根據(jù)歷史環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)得到未來(lái)該水域有關(guān)環(huán)境指標(biāo)的趨勢(shì)走向，生成監(jiān)測(cè)報(bào)告。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、通過(guò)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(wù)平臺(tái)的安全性；

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

3、可實(shí)現(xiàn)用戶遠(yuǎn)程操控?zé)o人環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水域環(huán)境檢測(cè)的自動(dòng)化、智能化；

4、云端服務(wù)平臺(tái)可存儲(chǔ)和管理各個(gè)水域環(huán)境的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性，支持后臺(tái)人員進(jìn)行瀏覽、篩選、處理等操作，具有便捷性與宏觀性。

附圖說(shuō)明

圖1是環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)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(qǐng)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(chǔ)與傳輸模塊、5—數(shù)據(jù)處理與分析模塊。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)，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(chǔ)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(hào)輸出端連接定位與管理模塊2的信號(hào)輸入端，定位與管理模塊2的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊3的信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)采集模塊3的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸模塊4的信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸模塊4的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)處理與分析模塊5的信號(hào)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(qǐng)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(qǐng)單元1.1的信號(hào)輸出端連接用戶名和密碼登陸單位1.2的信號(hào)輸入端，用戶名和密碼登陸單位1.2的信號(hào)輸出端連接定位與管理模塊2的信號(hào)輸入端。

一種利用上述平臺(tái)的環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)、登錄云端服務(wù)平臺(tái)，用戶注冊(cè)經(jīng)授權(quán)后，通過(guò)用戶名和密碼進(jìn)行界面登錄，保證數(shù)據(jù)信息和云端服務(wù)平臺(tái)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(cè)水域，并生成無(wú)人環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的航行路徑；

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

步驟4：通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸模塊4對(duì)采集的監(jiān)測(cè)水域的環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)并將采集的監(jiān)測(cè)水域的環(huán)境指標(biāo)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(duì)監(jiān)測(cè)水域的環(huán)境指標(biāo)進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出環(huán)境指標(biāo)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(shè)定環(huán)境指標(biāo)的在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境指標(biāo)有效數(shù)據(jù)允許的最大差值，設(shè)環(huán)境指標(biāo)的最大差值為ns。

步驟5.1.2：設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)a為初始點(diǎn),假設(shè)初始點(diǎn)a的環(huán)境指標(biāo)為sa，分別對(duì)a點(diǎn)后面各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)i采集到環(huán)境指標(biāo)的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)si與sa進(jìn)行掃描比較，若在比較過(guò)程中出現(xiàn)比較結(jié)果s＝|sa-si|＞ns的監(jiān)測(cè)點(diǎn)b，將b點(diǎn)的環(huán)境指標(biāo)sb記錄下來(lái)，并將a點(diǎn)到b點(diǎn)之間，包括a點(diǎn)不包括b點(diǎn)，且假設(shè)有j個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，的環(huán)境指標(biāo)的數(shù)值取平均值作為有效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在a點(diǎn)上，在進(jìn)行第二次掃描時(shí)則以監(jiān)測(cè)點(diǎn)b為新的初始點(diǎn)，并以上述同樣的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描比較，直到掃描完所有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)后環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)束；

步驟5.2：根據(jù)處理后的有效環(huán)境指標(biāo)樣本生成關(guān)于時(shí)間的環(huán)境曲線圖，并根據(jù)歷史環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)得到未來(lái)該水域有關(guān)環(huán)境指標(biāo)的趨勢(shì)走向，生成監(jiān)測(cè)報(bào)告；

步驟5.3：用戶根據(jù)需要接入環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)中該地區(qū)同時(shí)期歷史環(huán)境數(shù)據(jù)以及未來(lái)的氣候數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)的對(duì)比與分析，評(píng)價(jià)并預(yù)測(cè)該水域環(huán)境的發(fā)展趨勢(shì)；

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(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，若不符合，則生成環(huán)境治理指導(dǎo)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(cè)水域，并生成無(wú)人環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)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(cè)水域，獲知環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)的當(dāng)前位置，環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)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(dǎo)下實(shí)現(xiàn)無(wú)人的全程自主航行與監(jiān)測(cè)；

步驟2.2：用戶自行選擇航路點(diǎn)，生成監(jiān)測(cè)路徑，初始化環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)的參數(shù)，使該環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

上述技術(shù)方案的步驟4中通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸模塊4對(duì)采集的監(jiān)測(cè)水域的環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)并將采集的監(jiān)測(cè)水域的環(huán)境指標(biāo)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(hào)覆蓋區(qū)域，環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)將采集到的環(huán)境指標(biāo)通過(guò)無(wú)線通信實(shí)時(shí)上傳給云端服務(wù)器，儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；

步驟4.2：在無(wú)信號(hào)覆蓋區(qū)域，環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)將采集到的環(huán)境指標(biāo)以文本格式儲(chǔ)存在環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸模塊4中，當(dāng)航行至信號(hào)覆蓋區(qū)域再上傳至云端服務(wù)器；

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

上述技術(shù)方案中，當(dāng)用戶完成對(duì)某一水域第一次數(shù)據(jù)采集后，生成對(duì)應(yīng)于該水域唯一的二維碼，可供用戶在往后用二維碼來(lái)識(shí)別不同水域，并對(duì)應(yīng)不同水域采集到的數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)存放。

本發(fā)明提出了一種環(huán)境監(jiān)測(cè)云端服務(wù)平臺(tái)，綜合使用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水域環(huán)境監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化，具有低成本、高精度和快速實(shí)時(shí)的特點(diǎn)。

說(shuō)明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。