一种山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台技术方案

本发明专利技术公开一种山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台；解决的技术问题是全面管理山水林田湖草沙环境信息并分析环境变化信息，采用的方案是山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台，该系统平台包括环境信息采集系统、控制操作系统、异常预警系统、可调节管理系统和通信系统。本发明专利技术采用特征提取改进算法对环境样本数据进行最优特征提取处理。异常预警系统通过数据动态更新模块对外界环境变化信息进行获取并通过PC管理平台展示山水林田湖草沙中环境实时监测情况，通信系统采用无线加密方式保证系统之间的信息安全。本发明专利技术提高了山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台的环境数据处理能力和监测能力。环境数据处理能力和监测能力。环境数据处理能力和监测能力。

【技术实现步骤摘要】
一种山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台


[0001]本专利技术涉及生态环境治理或者管控
，且更确切地涉及一种山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台。

技术介绍

[0002]国家发展越来越迅速，但是生态环境却越来越差，山无峰、林无木、湖无水、草无茵，为了重建多样化生态系统，我国开展山水林田湖草沙综合治理工程，修复山野丘壑、树木丛林、江源流域、湖泊湿地、草原草甸和沙地荒漠等生态环境。但是生态环境的治理能力越来越赶不上当前市场的需求，为了更好监测治理山水林田湖草沙生态环境，专利CN202210641531.3中提出了一种山水林田湖草沙土地利用格局优化空间检测平台，该专利设计了一款柜体检测装置，通过柜体内的风干桶对待检测物质进行物理处理，便于研究人员检测。但是这款柜体检测装置检测种类太少，不能完全对山水林田湖草沙生态环境进行检测，山水林田湖任意一种类型都可能造成综合治理问题，这种方法管控能力差，治理效果无法实现智能化、自动化治理与评估。

技术实现思路

[0003]针对上述技术的不足，本专利技术公开一种山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台，能够全面对山水林田湖草沙各个环境智慧管理，具有高效环境分析能力和环境变化检测能力，大大提高了山水林田湖草沙综合治理能力和管控能力。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台，包括环境信息采集系统、控制操作系统、异常预警系统、可调节管理系统和通信系统。
[0006]环境信息采集系统，用于采集山野丘壑、树木丛林、江源流域、湖泊湿地、草原草甸或沙地荒漠的环境信息，所述环境信息采集系统包括以单片机为核心的信息系统集成器、外围设备、智能终端传输模块和嵌入式计算模块；其中所述外围设备与信息系统集成器连接，信息系统集成器与智能终端传输模块连接，智能终端传输模块与嵌入式计算模块连接。
[0007]控制操作系统，用于对接收到的环境信息确定处理方案，所述控制操作系统包括信息获取单元、信息统计单元、信息指标检测单元、信息处理单元、环境模拟平台、目标控制单元和操作单元；其中所述信息获取单元连接信息统计单元，信息统计单元连接信息指标检测单元，信息指标检测单元连接信息处理单元，信息处理单元连接环境模拟平台和目标控制单元，目标控制单元连接操作单元；其中所述信息获取单元通过查询方式获取待处理环境信息，所述信息统计单元通过数据库模型统计整理获取的环境信息，所述信息指标检测单元用于对环境信息的关键指标进行风险检测，所述信息处理单元用于处理检测后的环境信息，所述环境模拟平台用于预测并展现处理后的环境信息发展状态，所述目标控制单元通过控制指令控制目标山水林田湖草沙环境的治理方法，所述操作单元用于根据控制指令对目标山水林田湖草沙环境进行治理操作。
[0008]异常预警系统，用于警示从山水林田湖草沙采集到的异常环境数据信息，所述异常预警系统包括数据接收模块、ARM处理芯片和报警模块；其中所述ARM处理芯片分别与数据接收模块和报警模块连接；其中所述数据接收模块用于接收上述信息指标检测单元中检测异常指标数据，所述ARM处理芯片用于对异常指标数据进行计算处理并将生成的异常信息分析方案传输到后台控制端，所述报警模块用于对异常数据发生地点进行报警并将报警信息传输到后台控制端。
[0009]可调节管理系统，用于工作人员查询和操作山水林田湖草沙的现状信息，所述可调节管理系统包括PC管理平台、APP管理端、中央管理系统和数据动态更新模块；其中所述PC管理平台用于接收、处理和展示山水林田湖草沙中环境实时监测情况，所述APP管理端用于工作人员对山水林田湖草沙治理设施的实时在下远程控制操作，所述中央管理系统通过收集相关环境数据辅助工作人员对山水林田湖草沙的治理，所述数据动态更新模块用于对治理后的山水林田湖草沙环境进行数据更新。
[0010]通信系统，用于实现所述环境信息采集系统、控制操作系统、安全保护系统和可调节管理系统之间的通信；所述通信系统包括GPRS通信模块、WIFI模块、发送模块、接收模块和转换模块，其中WIFI模块与GPRS通信模块相连，转换模块与发送模块和接收模块相连，GPRS通信模块与转换模块相连。
[0011]其中环境信息采集系统连接控制操作系统，控制操作系统连接可调节管理系统，通信系统连接环境信息采集系统、控制操作系统、安全保护系统和可调节管理系统。
[0012]作为本专利技术进一步方案，外围设备包括：传感器组、气体采样装置、土壤介质采样装置和转换模块。其中所述转换模块设置有转换迭代计算函数，转换迭代计算函数为：其中表示转换迭代计算函数，α
i
表示土壤指标相互交叠函数，β表示不同参数之间出现相互影响产生误判故障数据的迭代向量，表示迭代向量函数，T表示转置，i表示信号序号；
[0013]作为本专利技术进一步方案，嵌入式计算模块包括输入输出GPIO和FPGA处理器；所述输入输出GPIO通过控制电平信号实现接收或发送信号；所述FPGA处理器包括寄存器、算术逻辑单元、控制单元、存储器和数据处理单元，其中所述寄存器用于缓存控制指令、运算后数据信息和处理信息，所述算术逻辑单元通过算术单元和逻辑单元对二进制数据进行算术运算、逻辑运算和移位操作，所述控制单元通过指令译码和操作控制器向控制端定时发送控制指令，所述存储器用于存储控制指令和处理后的数据，所述数据处理单元用于对数据的处理，其中寄存器分别与算术逻辑单元、控制单元、存储器和数据处理单元相连，控制单元通过寄存器分别与算术逻辑单元、存储器和数据处理单元相连。
[0014]作为本专利技术进一步方案，信息处理采用特征提取改进算法对采集到的山水林田湖草沙样本信息进行最优处理，特征提取改进算法流程为：
[0015]假设I
s
为山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值，处理主回路每周期会获取一个山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值；
[0016]山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值I
s
为：
[0017][0018]式(1)中，I
s
表示当前周期山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值，s表示当前周期，N表示一个周期内对湖泊湿地的采样点数，t表示周期内任意一种类型采样点，i
t
表示湖泊湿地采样点t的采样瞬时值，式(1)表示当前周期内山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值；
[0019]通过处理主回路每周期的山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值比较相邻两个周期的山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值变化量：
[0020]ΔI＝|I
s+1
‑
I
s
|＞δ
ꢀꢀꢀ
(2)
[0021]式(2)中，ΔI表示相邻周期山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值变化量，I
s+1
表示相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台，其特征在于：包括：环境信息采集系统，用于采集山野丘壑、树木丛林、江源流域、湖泊湿地、草原草甸或沙地荒漠的环境信息，所述环境信息采集系统包括以单片机为核心的信息系统集成器、外围设备、智能终端传输模块和嵌入式计算模块；其中所述外围设备与信息系统集成器连接，信息系统集成器与智能终端传输模块连接，智能终端传输模块与嵌入式计算模块连接；控制操作系统，用于对接收到的环境信息确定处理方案，所述控制操作系统包括信息获取单元、信息统计单元、信息指标检测单元、信息处理单元、环境模拟平台、目标控制单元和操作单元；其中所述信息获取单元连接信息统计单元，信息统计单元连接信息指标检测单元，信息指标检测单元连接信息处理单元，信息处理单元连接环境模拟平台和目标控制单元，目标控制单元连接操作单元；其中所述信息获取单元通过查询方式获取待处理环境信息，所述信息统计单元通过数据库模型统计整理获取的环境信息，所述信息指标检测单元用于对环境信息的关键指标进行风险检测，所述信息处理单元用于处理检测后的环境信息，所述环境模拟平台用于预测并展现处理后的环境信息发展状态，所述目标控制单元通过控制指令控制目标山水林田湖草沙环境的治理方法，所述操作单元用于根据控制指令对目标山水林田湖草沙环境进行治理操作；异常预警系统，用于警示从山水林田湖草沙采集到的异常环境数据信息，所述异常预警系统包括数据接收模块、ARM处理芯片和报警模块；其中所述ARM处理芯片分别与数据接收模块和报警模块连接；其中所述数据接收模块用于接收上述信息指标检测单元中检测异常指标数据，所述ARM处理芯片用于对异常指标数据进行计算处理并将生成的异常信息分析方案传输到后台控制端，所述报警模块用于对异常数据发生地点进行报警并将报警信息传输到后台控制端；可调节管理系统，用于工作人员查询和操作山水林田湖草沙的现状信息，所述可调节管理系统包括PC管理平台、APP管理端、中央管理系统和数据动态更新模块；其中所述PC管理平台用于接收、处理和展示山水林田湖草沙中环境实时监测情况，所述APP管理端用于工作人员对山水林田湖草沙治理设施的实时在下远程控制操作，所述中央管理系统通过收集相关环境数据辅助工作人员对山水林田湖草沙的治理，所述数据动态更新模块用于对治理后的山水林田湖草沙环境进行数据更新；通信系统，用于实现所述环境信息采集系统、控制操作系统、安全保护系统和可调节管理系统之间的通信；所述通信系统包括GPRS通信模块、WIFI模块、发送模块、接收模块和转换模块，其中WIFI模块与GPRS通信模块相连，转换模块与发送模块和接收模块相连，GPRS通信模块与转换模块相连；其中环境信息采集系统连接控制操作系统，控制操作系统连接可调节管理系统，通信系统连接环境信息采集系统、控制操作系统、安全保护系统和可调节管理系统。2.根据权利要求1所述的一种山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台，其特征在于：外围设备包括传感器组、气体采样装置、土壤介质采样装置和转换模块，其中所述转换模块设置有转换迭代计算函数，转换迭代计算函数为：其中表示转换迭代计算函数，α
i
表示土壤指标相互交叠函数，β表示不同参数之间出现相
互影响产生误判故障数据的迭代向量，表示迭代向量函数，T表示转置，i表示信号序号。3.根据权利要求1所述的一种山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台，其特征在于：嵌入式计算模块包括输入输出GPIO和FPGA处理器；所述输入输出GPIO通过控制电平信号实现接收或发送信号；所述FPGA处理器包括寄存器、算术逻辑单元、控制单元、存储器和数据处理单元，其中所述寄存器用于缓存控制指令、运算后数据信息和处理信息，所述算术逻辑单元通过算术单元和逻辑单元对二进制数据进行算术运算、逻辑运算和移位操作，所述控制单元通过指令译码和操作控制器向控制端定时发送控制指令，所述存储器用于存储控制指令和处理后的数据，所述数据处理单元用于对数据的处理，其中寄存器分别与算术逻辑单元、控制单元、存储器和数据处理单元相连，控制单元通过寄存器分别与算术逻辑单元、存储器和数据处理单元相连。4.根据权利要求1所述的一种山水林田湖草沙综合治理智慧管理系统平台，其特征在于：信息处理单元采用特征提取改进算法对采集到的山水林田湖草沙样本信息进行最优处理，通过KNN算法求解预测损失函数，计算出特征提取改进算法的最优特征，其中特征提取改进算法流程为：假设I
s
为山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值，处理主回路每周期获取山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值；山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值I
s
为：式(1)中，I
s
表示当前周期山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值，s表示当前周期，N表示一个周期内对任意一种类型采样信号的采样点数，t表示周期内任意一种类型采样点，i
t
表示任意一种类型采样点t的采样瞬时值，式(1)表示当前周期内山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值；通过处理主回路每周期的山水林田湖草沙样本信息中任意一种类型采样信号有效值比较相邻两个周期的采样信号有效值变化量函数为：ΔI＝|I
s+1
‑
I
s
|＞δ
ꢀꢀ
(2)式(2)中，ΔI表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓辉，
申请(专利权)人：周晓辉，
类型：发明
国别省市：