【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污染监测，具体涉及一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统及方法。
技术介绍
1、随着我国海洋石油产业的快速发展，海洋石油污染问题日益凸显。为了有效应对海洋石油污染，研究人员开展了大量相关工作，包括海洋石油污染监测、治理技术研究等。然而，目前对于海洋石油污染的监测手段仍较为落后，大多停留在人工采样、实验室检测等方案，人力成本投入大，工作量大，实时性差，并且，对于海洋石油污染的定义模糊，无法形成统一的分析体系，导致污染分析效果差。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的人力成本投入大，工作量大，实时性差以及污染分析效果差的问题，本专利技术目的在于提供一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统及方法。
2、本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，包括可信机构、监测中心、云数据中心、若干物联网设备、若干海洋石油污染数据采集设备以及若干海洋石油开采数据采集设备，可信机构分别与监测中心和若干物联网设备通信连接，监测中心分别与云数据中心和若干物联网设备通信连接，若干海洋石油污染数据采集设备一一对应的设置于若干海洋水质监测点处，若干海洋石油开采数据采集设备一一对应的设置于若干海洋石油开采点处，且每一海洋石油污染数据采集设备和每一海洋石油开采数据采集设备均与通信范围内的至少一个物联网设备通信连接。
4、进一步地，海洋石油污染数据采集设备包括均设置于同一海洋水质监测点处的第一主控单元和水质数据采集单元，第一主控单元与水
5、进一步地，海洋石油开采数据采集设备包括均设置于同一海洋石油开采点处的第二主控单元和管道数据采集单元，第二主控单元与管道数据采集单元电性连接，且第二主控单元与通信范围内的至少一个物联网设备通信连接。
6、进一步地，第一主控单元与第二主控单元的结构相同，且第一/第二主控单元均包括微处理器、无线通信模块、a/d转换模块、数据加密模块以及人机交互模块，微处理器分别与无线通信模块、a/d转换模块、数据人机交互模块以及图像预处理模块电性连接，a/d转换模块与水质数据采集单元/管道数据采集单元电性连接，无线通信模块与通信范围内的至少一个物联网设备通信连接。
7、进一步地，水质数据采集单元包括均设置于海洋水质监测点处海洋区域的烃类传感器、油含量传感器、余氯传感器、toc传感器、电导率传感器、ph传感器、orp传感器以及浊度传感器，烃类传感器、油含量传感器、余氯传感器、toc传感器、电导率传感器、ph传感器、orp传感器以及浊度传感器均与a/d转换器电性连接。
8、进一步地，管道数据采集单元包括均设置于海洋石油开采点处石油开采管道的压力传感器、液位传感器、流量传感器、水分传感器、温度传感器以及湿度传感器。
9、进一步地，监测中心设置有解压解密单元、签名验证单元、数据接收单元、海洋石油污染风险预测单元、海洋石油开采风险预测单元、警报信号生成单元以及云存储单元；
10、海洋石油污染风险预测单元设置有海洋石油污染风险预测模型，且海洋石油污染风险预测单元和海洋石油开采风险预测单元均与警报信号生成单元连接，海洋石油开采风险预测单元设置有海洋石油开采风险预测模型，数据接收单元分别与若干物联网设备通信连接，且数据接收单元分别与解压解密单元、签名验证单元、海洋石油污染风险预测单元以及海洋石油开采风险预测单元连接，警报信号生成单元与云存储单元连接，云存储单元与云数据中心通信连接。
11、一种基于数据分析的海洋石油污染监测方法，应用于海洋石油污染监测系统，方法包括如下步骤：
12、使用可信机构生成公私密钥对，将公私密钥对中的私钥发送至监测中心；
13、使用可信机构对所有海洋石油污染数据采集设备和所有海洋石油开采数据采集设备，得到对应的第一签名信息和第二签名信息；
14、将第一签名信息和公私密钥对中的公钥发送至所有海洋石油污染数据采集设备，将第二签名信息和公私密钥对中的公钥发送至所有海洋石油开采数据采集设备；
15、使用海洋石油污染数据采集设备采集海洋水质监测点处的海洋石油污染数据，并根据公钥，使用非对称加密算法，对海洋石油污染数据进行加密，得到对应的加密后海洋石油污染数据；
16、根据第一签名信息，对加密后海洋石油污染数据进行签名，得到加密后海洋石油污染数据的第一签名数据；
17、使用海洋石油开采数据采集设备采集海洋石油开采点处的海洋石油开采数据，并根据公钥，使用非对称加密算法，对海洋石油开采数据进行加密，得到对应的加密后海洋石油开采数据；
18、根据第二签名信息，对加密后海洋石油开采数据进行签名，得到加密后海洋石油开采数据的第二签名数据；
19、将加密后海洋石油污染数据及第一签名数据和加密后海洋石油开采数据及第二签名数据发送至通信范围内的物联网设备；
20、使用物联网设备分别对加密后海洋石油污染数据和加密后海洋石油开采数据进行数据压缩，得到对应的第一压缩包和第二压缩包，并将第一压缩包及第一签名数据和第二压缩包及第二签名数据发送至云数据中心；
21、基于云数据中心，调用可信机构对第一/第二签名数据进行签名验证，签名验证通过后，对第一/第二压缩包进行解压处理，得到对应的解压加密后海洋石油污染数据和解压加密后海洋石油开采数据；
22、根据私钥，使用非对称加密算法，对解压加密后海洋石油污染数据和解压加密后海洋石油开采数据进行解密，得到对应的解密后海洋石油污染数据和解密后海洋石油开采数据；
23、将解密后海洋石油污染数据输入海洋石油污染风险预测模型，进行海洋石油污染风险预测，得到对应的海洋石油污染风险预测结果；
24、将解密后海洋石油开采数据输入海洋石油开采风险预测模型，进行海洋石油开采风险预测，得到对应的海洋石油开采风险预测结果；
25、根据海洋石油污染风险预测结果和海洋石油开采风险预测结果，生成对应的第一警报信号和第二警报信号，并响应第一警报信号和第二警报信号；
26、将解密后海洋石油污染数据、海洋石油污染风险预测结果和第一警报信号，以及解密后海洋石油开采数据、海洋石油开采风险预测结果和第二警报信号，存储至云数据中心。
27、进一步地，海洋石油污染风险预测模型和海洋石油开采风险预测模型均基于bilstm-woa算法构建。
28、本专利技术的有益效果为：
29、本专利技术提供的一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统及方法，使用海洋石油污染数据采集设备和海洋石油开采数据采集设备实时采集洋石油污染数据和海洋石油开采数据，在对污染结果进行监测的同时，监测开采过程，提高了对污染监测的效率和准确性，减轻了人力成本投入和工作人员的工作量；能够对开采污染事故进行第一时间反应，提高了工作人员的安全性；通过深度学习算法，构建的海洋石油本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：包括可信机构、监测中心、云数据中心、若干物联网设备、若干海洋石油污染数据采集设备以及若干海洋石油开采数据采集设备，所述的可信机构分别与监测中心和若干物联网设备通信连接，所述的监测中心分别与云数据中心和若干物联网设备通信连接，若干所述的海洋石油污染数据采集设备一一对应的设置于若干海洋水质监测点处，若干所述的海洋石油开采数据采集设备一一对应的设置于若干海洋石油开采点处，且每一海洋石油污染数据采集设备和每一海洋石油开采数据采集设备均与通信范围内的至少一个物联网设备通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：所述的海洋石油污染数据采集设备包括均设置于同一海洋水质监测点处的第一主控单元和水质数据采集单元，所述的第一主控单元与水质数据采集单元电性连接，且第一主控单元与通信范围内的至少一个物联网设备通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：所述的海洋石油开采数据采集设备包括均设置于同一海洋石油开采点处的第二主控单元和管道数据采
4.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：所述的第一主控单元与第二主控单元的结构相同，且第一/第二主控单元均包括微处理器、无线通信模块、A/D转换模块、数据加密模块以及人机交互模块，所述的微处理器分别与无线通信模块、A/D转换模块、数据人机交互模块以及图像预处理模块电性连接，所述的A/D转换模块与水质数据采集单元/管道数据采集单元电性连接，所述的无线通信模块与通信范围内的至少一个物联网设备通信连接。
5.根据权利要求2所述的一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：所述的水质数据采集单元包括均设置于海洋水质监测点处海洋区域的烃类传感器、油含量传感器、余氯传感器、TOC传感器、电导率传感器、PH传感器、ORP传感器以及浊度传感器，所述的烃类传感器、油含量传感器、余氯传感器、TOC传感器、电导率传感器、PH传感器、ORP传感器以及浊度传感器均与A/D转换器电性连接。
6.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：所述的管道数据采集单元包括均设置于海洋石油开采点处石油开采管道的压力传感器、液位传感器、流量传感器、水分传感器、温度传感器以及湿度传感器。
7.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：所述的监测中心设置有解压解密单元、签名验证单元、数据接收单元、海洋石油污染风险预测单元、海洋石油开采风险预测单元、警报信号生成单元以及云存储单元；
8.一种基于数据分析的海洋石油污染监测方法，应用于如权利要求1-7任一所述的海洋石油污染监测系统，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于数据分析的海洋石油污染监测方法，其特征在于：所述的海洋石油污染风险预测模型和海洋石油开采风险预测模型均基于BiLSTM-WOA算法构建。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：包括可信机构、监测中心、云数据中心、若干物联网设备、若干海洋石油污染数据采集设备以及若干海洋石油开采数据采集设备，所述的可信机构分别与监测中心和若干物联网设备通信连接，所述的监测中心分别与云数据中心和若干物联网设备通信连接，若干所述的海洋石油污染数据采集设备一一对应的设置于若干海洋水质监测点处，若干所述的海洋石油开采数据采集设备一一对应的设置于若干海洋石油开采点处，且每一海洋石油污染数据采集设备和每一海洋石油开采数据采集设备均与通信范围内的至少一个物联网设备通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：所述的海洋石油污染数据采集设备包括均设置于同一海洋水质监测点处的第一主控单元和水质数据采集单元，所述的第一主控单元与水质数据采集单元电性连接，且第一主控单元与通信范围内的至少一个物联网设备通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：所述的海洋石油开采数据采集设备包括均设置于同一海洋石油开采点处的第二主控单元和管道数据采集单元，所述的第二主控单元与管道数据采集单元电性连接，且第二主控单元与通信范围内的至少一个物联网设备通信连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的海洋石油污染监测系统，其特征在于：所述的第一主控单元与第二主控单元的结构相同，且第一/第二主控单元均包括微处理器、无线通信模块、a/d转换模块、数据加密模块以及人机交互模块，所述的微处理器分别与无线通信模块、a...
【专利技术属性】
技术研发人员：张焕新，崔沥化，孔强，司盼盼，杜远达，张瑜，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：
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