基于自然因素扰动的湿地环境电子监测系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于自然因素扰动的湿地环境电子监测系统，所述系统包括配置可视化界面的上位机控制终端、与所述上位机控制终端无线通信连接的多个现场监测站；多个现场监测站可沿预定范围内的预定轨迹移动；所述上位机控制终端与所述现场监测站，通过至少一个分组客户端通信；所述分组客户端基于声音采集器获取的特定声音信号，控制所述多个现场监测站的至少一个沿预定范围内的预定轨迹移动；所述特定声音信号包括鸟类呜叫声音。本发明专利技术的技术方案能够根据实际自然扰动因素的差异变化动态的控制现场监测站的位置移动从而实现自然扰动下的重点区域检测；同时，现场监测站可动态的移动使得布局节点数量大大降低，但是并不影响检测的全面准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于自然因素扰动的湿地环境电子监测系统
本申请属于环境监测
，尤其涉及一种基于自然因素扰动的湿地环境电子监测系统。
技术介绍
湿地蕴育着丰富的自然资源，在物种贮存库、气候调节、生态环境保护、生物多样性保持方面具有多种生态功能，被称为″鸟类的乐园″、″地球之肾″。随着物联网技术普及应用，利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物的相联，实现自动化的信息采集，信息化的远程控制和智能网络化的管理已经成为一种新的管控模式。湿地是人类重要的生存环境之一，具有巨大的环境功能和生态效益，保护湿地生态环境是目前苛待解决的重要难题。湿地生态环境监测具有地域分散、环境复杂、信息量大的特点。湿地环境保护过程中要全面掌握优质水资源的分布情况、变化规律、水量、水质等相关指标，尤其水质的相关参数是湿地环境中非常重要的指标，只有实时准确地监测水质参数，才能合理的对湿地水资源开发和利用。随着物联网技术的迅猛发展，无线传感器网络(WSN)作为数字化信息采集的重要手段，无线传感器网络具有自组织、无需布线、易安装、携带方便、价格低廉等特点，使得它在环境监测技术方面的使用越来越多，因此对很多复杂山地生态环境的监测也逐渐走向智能化，在环境监测、森林防火预警以及农业病虫害防治等方面有着广泛的应用。申请号为CN201910749756.9的中国专利技术专利申请提出一种放置式湿地土壤水采集、监测装置及应用方法，通过组合不同的收集管长度和深度，以适应不同土壤层次的监测需求；本装置简单，通过组合数量不同的集水管可实现水位、水质两种监测需求，适用范围广，便于野外监测；本装置可以实现不同频次监测，也能满足在线连续动态监测需求，大大提升了监测精度；本装置在统一的组合设置下，可用于各监测点间同深度的精确对比分析；本装置材料用聚四氟乙烯材料加工，耐腐蚀性强、加工工艺要求低、简单便携、成本低，适宜大规模监测设置、长久定位监测。申请号为CN201910734144.2的中国专利技术专利申请提出一种用于监测浅水沼泽湿地水生态的无人监测船及其监测方法，包括船体、中央控制系统、动力及转向控制系统、卫星GPS导航模块、沼泽湿地植物高光谱监测系统、水生态环境监测系统、数据存储单元和供电系统，所述动力及转向控制系统通过航行控制器与所述中央控制系统通信连接，所述卫星GPS导航模块和数据存储单元通过串口总线与所述中央控制系统通信连接，所述沼泽湿地植物高光谱监测系统和水生态环境监测系统通过总线与所述中央控制系统通信连接，所述供电系统为中央控制系统、动力及转向控制系统、卫星GPS导航模块、沼泽湿地植物高光谱监测系统和水生态环境监测系统提供电源。该方案实现了湿地水生态与多参数水环境监测的同步测定，为水环境变化环境下的浅水沼泽湿地水生态特征响应机理研究提供基础数据支撑。现有技术的上述湿地环境监测系统，对于陆地湿地而言，均采用多点静置布局监测的方式，监测节点均为不可移动的现场装置，监测节点如何选择取决于研究人员的经验或者采用随机布点的方式进行，无法展现湿地的真实和整体环境监测，并且没有考虑局部重点；虽然上述监测船可以实现移动监测，但是其仅能适用于水域(包括潜水、沼泽地)，同时其移动区域仍然是人为控制的路线。随着目标监控区域的不断扩大，需要布局的节点数量也就随之增大，增加了布局的复杂性；另外，由于监控系统需要长时间不间断运行，保证远端数据节点的正常运行就显得十分重要，然而，由于布局节点数量的增多，现有技术提到的上述方案很难实时掌握每一个节点的工作状态，也不便于动态调节。更为重要的是，对于湿地监测而言，特定的鸟类是否出现，通常是湿地健康程度的重要观察指标，而现有的湿地监测系统并未针对这一问题展开研究。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于自然因素扰动的湿地环境电子监测系统，所述湿地环境电子监测系统包括配置可视化界面的上位机控制终端、与所述上位机控制终端无线通信连接的多个现场监测站；多个现场监测站可沿预定范围内的预定轨迹移动；所述上位机控制终端与所述现场监测站，通过至少一个分组客户端通信；所述分组客户端包括至少一个声音采集器；所述分组客户端基于所述声音采集器获取的特定声音信号，控制所述多个现场监测站的至少一个沿所述预定范围内的预定轨迹移动；其中，所述特定声音信号包括鸟类呜叫声音。通过本专利技术的技术方案，能够根据实际自然扰动因素的差异变化，来动态的控制现场监测站的位置移动，从而实现自然扰动下的重点区域检测；同时，现场监测站可动态的移动，使得布局节点数量大大降低，但是并不影响检测的全面准确性。具体来说，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于自然因素扰动的湿地环境电子监测系统，所述湿地环境电子监测系统包括配置可视化界面的上位机控制终端、与所述上位机控制终端无线通信连接的多个现场监测站；作为本专利技术的首要创新点，不同于现有技术的静态布局，在本专利技术中，所述多个现场监测站可沿预定范围内的预定轨迹移动；并且，所述现场监测站的每一个均包含多组环境传感器；所述多组环境传感器包括温度传感器、湿度传感器以及声音传感器；所述上位机控制终端与所述现场监测站，通过至少一个分组客户端通信；所述分组客户端包括至少一个声音采集器；对应于上述动态布局，作为本专利技术的在一个创新点，所述分组客户端基于所述声音采集器获取的特定声音信号，控制所述多个现场监测站的至少一个沿所述预定范围内的预定轨迹移动；其中，所述特定声音信号包括鸟类呜叫声音。具体来说，作为体现上述创新点的关键技术手段之一，所述多个现场监测站通过所述温度传感器、湿度传感器以及声音传感器检测对应站点的基于时间序列的温度、湿度以及声音信号，并按照预定周期将所述温度、湿度以及声音信号发送给所述分组客户端；所述分组客户端分析所述多个现场监测站发送的所述温度、湿度以及声音信号，对其进行分析后，根据每一个现场监测站发送的所述温度、湿度以及声音信号的属性，对所述多个现场监测站进行分组，并发出控制信号，控制所述多个现场监测站的至少一个沿所述预定范围内的预定轨迹移动。更具体的，在本专利技术中，所述根据每一个现场监测站发送的所述温度、湿度以及声音信号的属性，对所述多个现场监测站进行分组，并发出控制信号，控制所述多个现场监测站的至少一个沿所述预定范围内的预定轨迹移动，具体包括：针对第i个现场监测站，获取其t时刻采集的温度信号Ti，t、湿度信号Pi，t以及声音信号Vi，t，生成第i个现场监测站的现场检测信号矩阵Mi：计算第j个现场监测站的现场检测信号矩阵Mj与第i个现场监测站的现场检测信号矩阵Mi的差值矩阵Mdij：其中，k为所述所述预定周期内所述第i个现场监测站采集所述温度、湿度以及声音信号的次数，k≥3；St为所述分组客户端在时刻t采集到的所述特定声音信号；计算所述差值矩阵Mdij的广义特征根，如果所述广义特征根的绝对值均小于1，则将所述第j个现场监测站和所述第i个现场监测站分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自然因素扰动的湿地环境电子监测系统，所述湿地环境电子监测系统包括配置可视化界面的上位机控制终端、与所述上位机控制终端无线通信连接的多个现场监测站；/n其特征在于：/n所述多个现场监测站可沿预定范围内的预定轨迹移动；并且，所述现场监测站的每一个均包含多组环境传感器；所述多组环境传感器包括温度传感器、湿度传感器以及声音传感器；/n所述上位机控制终端与所述现场监测站，通过至少一个分组客户端通信；所述分组客户端与远端现场分散性布置的至少一个声音采集器保持连接；/n所述分组客户端基于所述声音采集器获取的特定声音信号，控制所述多个现场监测站的至少一个沿所述预定范围内的预定轨迹移动；/n其中，所述特定声音信号包括鸟类呜叫声音。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于自然因素扰动的湿地环境电子监测系统，所述湿地环境电子监测系统包括配置可视化界面的上位机控制终端、与所述上位机控制终端无线通信连接的多个现场监测站；
其特征在于：
所述多个现场监测站可沿预定范围内的预定轨迹移动；并且，所述现场监测站的每一个均包含多组环境传感器；所述多组环境传感器包括温度传感器、湿度传感器以及声音传感器；
所述上位机控制终端与所述现场监测站，通过至少一个分组客户端通信；所述分组客户端与远端现场分散性布置的至少一个声音采集器保持连接；
所述分组客户端基于所述声音采集器获取的特定声音信号，控制所述多个现场监测站的至少一个沿所述预定范围内的预定轨迹移动；
其中，所述特定声音信号包括鸟类呜叫声音。


2.如权利要求1所述的基于自然因素扰动的湿地环境电子监测系统，其特征在于：
所述多个现场监测站通过所述温度传感器、湿度传感器以及声音传感器检测对应站点的基于时间序列的温度、湿度以及声音信号，并按照预定周期将所述温度、湿度以及声音信号发送给所述分组客户端；
所述分组客户端分析所述多个现场监测站发送的所述温度、湿度以及声音信号，对其进行分析后，根据每一个现场监测站发送的所述温度、湿度以及声音信号的属性，对所述多个现场监测站进行分组，并发出控制信号，控制所述多个现场监测站的至少一个沿所述预定范围内的预定轨迹移动。


3.如权利要求2所述的基于自然因素扰动的湿地环境电子监测系统，其特征在于：
所述根据每一个现场监测站发送的所述温度、湿度以及声音信号的属性，对所述多个现场监测站进行分组，并发出控制信号，控制所述多个现场监测站的至少一个沿所述预定范围内的预定轨迹移动，具体包括：
针对第i个现场监测站获取其t时刻采集的温度信号Ti，t、湿度信号Pi，t以及声音信号Vi，t，生成第i个现场监测站的现场检测信号矩阵Mi：



计算第j个现场监测站的现场检测信号矩阵Mj与第i个现场监测站的现场检测信号矩阵Mi的差值矩阵Mdij：



其中，k为所述所述预定周期内所述第i个现场监测站采集所述温度、湿度以及声音信号的次数，k≥3；
Si，t...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋春祥，尹飞，颜建，刘浩，李治，谢丽，琚泽文，潘荣生，
申请(专利权)人：连云港市水利学会，
类型：发明
国别省市：江苏;32