CN108682257A - 一种流域水生态环境治理效果展示系统 - Google Patents

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张博
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Abstract

本发明涉及一种流域水生态环境治理效果展示系统，包括沙盘模型、展示屏幕、投影仪、平板电脑和激光笔，投影仪经第一支架装在水平横向支撑下方，展示屏幕经第二支架装在水平横向支撑下方，投影仪的镜头正对竖向的展示屏幕的幕面，投影仪经信号线与平板电脑相连，沙盘模型上装有若干传感器，传感器上均覆盖有激光放大器，传感器经单片机与平板电脑相连，平板电脑上安装有数据库管理系统（DBMS）和VB语言编辑而成的上位机系统；本发明结构简单，新颖独特，安装使用方便，成本低，可直接展示河流域水生态环境治理成效，方便直观，效果好，具有很强的使用价值，经济和社会效益显著。

Description

一种流域水生态环境治理效果展示系统
技术领域
本发明涉及展示设备，特别是一种流域水生态环境治理效果展示系统。
背景技术
在科技飞速发展的现代社会，各种各样的展示系统因直观、效果好，已经被广泛应用于实际成果展示之中，比如：沙盘模型、数字平台，这些展示系统多被应用于教学、交通、楼盘、军事等多个领域，如公开号为CN106780731 A的发明专利，公开了一种水利电子三维沙盘，由依次连接的多源数据整合单元、电子沙盘模型单元以及电子沙盘展示单元构成，实现了水利多源数据有效管理，但是目前这些展示系统，多为单一的沙盘模型或者数字平台，展示效果、操作方式较为单一，已不能满足多样化的展示需求。
结合沙盘、数字平台以及激光笔交互来构建展示系统，可以更好地满足用户多样化的需求，为用户呈现全方位的感官体验，但是目前这种展示系统的研究还很不成熟，另外，尤其在环保领域，针对流域水生态环境治理效果的展示系统还没有相关公开报道。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种流域水生态环境治理效果展示系统，可有效解决将河流域水生态环境治理成效直观的展示出来的问题。
本发明解决的技术方案是，一种流域水生态环境治理效果展示系统，包括沙盘模型、展示屏幕、投影仪、平板电脑和激光笔，投影仪经向下垂直的第一支架装在水平横向支撑下方，展示屏幕经向下垂直的第二支架装在水平横向支撑下方，投影仪的镜头正对竖向的展示屏幕的幕面，投影仪经信号线与平板电脑相连，所述的沙盘模型上装有若干传感器，每个传感器上均覆盖有激光放大器，传感器由信号线接单片机信号输入端，单片机信号输出端与平板电脑相连，所述的平板电脑上安装有数据库管理系统（DBMS）和VB语言编辑而成的上位机系统，所述的数据库包括水质数据、水文数据、水生态数据、遥感数据、实地踏勘数据、水生态环境治理工程数据，实现数据库的存储、操作、管理；上位机系统对单片机发出的数据信息进行处理识别，并将激光笔指定点位对应的水质数据、水文数据、水生态数据、遥感数据、实地踏勘数据、水生态环境治理工程数据通过投影仪展示在展示屏幕上。
本发明结构简单，新颖独特，安装使用方便，成本低，可直接展示河流域水生态环境治理成效，方便直观，效果好，具有很强的使用价值，经济和社会效益显著。
附图说明
图1为本发明结构主视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
由图1所示，本发明的一种流域水生态环境治理效果展示系统，包括沙盘模型4、展示屏幕3、投影仪2、平板电脑1和激光笔6，投影仪2经向下垂直的第一支架8-1装在水平横向支撑7下方，展示屏幕3经向下垂直的第二支架8-2装在水平横向支撑7下方，投影仪2的镜头正对竖向的展示屏幕3的幕面，投影仪2经信号线与平板电脑1相连，所述的沙盘模型4上装有若干传感器5，每个传感器5上均覆盖有激光放大器，传感器5由信号线接单片机9信号输入端，单片机9信号输出端与平板电脑1相连，所述的平板电脑1上安装有数据库管理系统（DBMS）和VB语言编辑而成的上位机系统，所述的数据库包括水质数据、水文数据、水生态数据、遥感数据、实地踏勘数据、水生态环境治理工程数据，实现数据库的存储、操作、管理；上位机系统对单片机9发出的数据信息进行处理识别，并将激光笔6指定点位对应的水质数据、水文数据、水生态数据、遥感数据、实地踏勘数据、水生态环境治理工程数据通过投影仪2展示在展示屏幕3上。
为了保证使用效果和使用方便，
所述的水质数据包括水温、pH、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群等指标数据；水文数据包括水位、流速、流量；所述的水生态数据包括浮游植物、浮游动物、固着藻类、底栖动物、大型水生植物、鱼类等的种类、密度、生物量；所述的实地踏勘数据为污染源介绍及位置、排污口位置及排放污染物流量与浓度、以及相关图片、视频。
所述的水生态环境治理工程数据包括水生态环境治理工程的污水处理厂、人工湿地、河道岸线形态修复、生态护坡、河道水质综合修复与净化工程、生物群落恢复及栖息地修复工程的工程介绍、设计图、实景图片、视频。
所述传感器5均为光学传感器的光敏电阻传感器，分别被置于沙盘模型4的河流断面4-1、沙盘模型4的水文站4-2及水生态监测点位、水生态环境治理工程所在的位置，用于接收激光笔6发出的激光信号，并把信号传递给单片机9，每个传感器5周边放置有小旗，以便于观察到传感器5。
所述的单片机9型号为AT89C52或STM32F1，用于接收传感器发出的信息，并将信息传递给平板电脑1上的上位机系统。
所述的沙盘模型4是利用地理信息系统（GIS）中的三维模型提取沙盘所展示区域DEM中的高程数据，将高程数据按照比例1:10 000—100 000缩放，获得沙盘地形数据，根据沙盘尺寸及流域范围构造沙盘地形基础，将所展示区域内的河道、建筑、道路、景观和水生态环境治理工程的污水处理厂、人工湿地、河道岸线形态修复、生态护坡、河道水质综合修复与净化工程、生物群落恢复及栖息地修复工程按照比例1:1000~10 000缩放，嵌入沙盘中，构成沙盘模型4。
所述激光笔6为大功率红外激光笔，用于发射激光信号。
所述激光放大器的直径为7.5cm，以扩大激光笔照射范围。
所述平板电脑1为触摸式平板电脑，用于实现用户的操作、信息的处理及数据的展示。
本发明的使用情况是：1、可将平板电脑上的数据库已存储的信息直接经投影仪投射到展示屏幕上进行显示；2、利用上位机提前将每个传感器对应位置需要展示的数据、图片、视频等进行编程处理，使用时用激光笔照射沙盘上布置有传感器的位置，传感器将信号传送到单片机，上位机对从单片机接受到的信号进行处理，然后把相关传感器感受到的位置信息转换为对应的展出图片（视频等），进行播放，平板电脑再经投影仪将现场采集到的数据展示在展示屏幕上，方便、直观，展示效果好，可对河流治理的成效一目了然。
本发明经实地应用，效果很好，深受欢迎，以清潩河许昌段的实施为例，清潩河许昌段南北全长约45.7km，东西全长约62.6km，高程落差约100m，故水平比例取1：10 000，垂直比例取1:1000，沙盘尺寸为4.57m×6.26m；在此基础上，采用木板材、泡沫聚苯乙烯板构造沙盘地形基础；将所有清潩河许昌段主要的河道、建筑、道路、景观、水生态环境治理工程按照1:1000的比例缩放后，采用泡沫聚苯乙烯板制作缩微模型，嵌入到沙盘地形基础，形成清潩河许昌段沙盘模型；
基于GIS构建清潩河许昌段数据库，数据库中每一个数据所属的位置均赋予对应的坐标，考虑到清潩河许昌段没有水文站，数据库仅包括：水质数据、水生态数据、遥感数据、实地踏勘数据、水生态环境治理工程数据；其中，水质数据采用2000年以来清潩河许昌段4个市控断面（禄马桥、泘沱闸、新兴路桥、107国道桥）和1个省控断面（高村桥）的水质监测数据，包括：水温、pH、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群等24项指标；水生态数据为2016年对清潩河许昌段3个点位进行实地调查的数据，包括：浮游植物、浮游动物、固着藻类的种类、密度、生物量，大型水生植物、底栖动物、鱼类的种类、密度；遥感数据为清潩河许昌段2016年的卫星遥感数据；实地踏勘数据为2016年对清潩河许昌段进行的实地踏勘的数据，包括：污染源介绍及位置、排污口位置及排放污染物流量与浓度、图片、视频；水生态环境治理工程数据为清潩河许昌段2013年以来已建与计划建设的水生态环境治理工程数据，包括：点源治理工程、面源治理工程、河流廊道治理工程等相关工程的介绍、设计图、建成后的实景图、视频及相关管理措施的介绍；
平板电脑为触摸式平板电脑，平台界面为清潩河许昌段遥感画面，点击界面对应的位置，可选择展示水质数据、水生态数据、实地踏勘数据、水生态环境治理工程数据，展示方式可为文字、图片、表格、视频等；所述平板电脑装有地理信息管理系统和由激光笔、传感器、单片机、上位机构成的系统，分别可以实现用户的触摸互动展示功能和用户的交互。
投影仪与平板电脑相连，投放平板电脑上显示的信息；
展示屏幕悬挂在沙盘上方，用于展示数据时间序列图或表、遥感画面、实地踏勘影像、水生态环境治理工程介绍、图片或者视频；
光学传感器为光敏电阻传感器，被置于沙盘中清潩河许昌段河流水质监测断面、水文站、水生态监测点位、水生态环境治理工程所在的位置，用于接收激光信号，并把信号传递给单片机；
将激光笔指定点位所存放在平板电脑的内存中对应的水质数据、水文数据、水生态数据、遥感数据、实地踏勘数据、水生态环境治理工程数据通过投影仪展示在屏幕上，非常直观，一目了然，效果非常好，既利于现有的河流治理与管理，又利于宣传推广，非常受到欢迎。
同样，对其他河流采用本方法制成沙盘模型，并采用本发明给出的效果展示系统进行展示，也取到了非常好的技术效果，表明本系统工作稳定可靠，直观效果好，具有很强的实际应用价值，实现流域水生态环境治理效果的可视化展示，满足用户多样化的需求，为用户呈现全方位的感官体验提供了强有力的技术支持，利于河流管理和推广先进技术，提高环保意识，经济和社会效益显著。

Claims (9)

1.一种流域水生态环境治理效果展示系统，其特征是：包括沙盘模型（4）、展示屏幕（3）、投影仪（2）、平板电脑（1）和激光笔（6），投影仪（2）经向下垂直的第一支架（8-1）装在水平横向支撑（7）下方，展示屏幕（3）经向下垂直的第二支架（8-2）装在水平横向支撑（7）下方，投影仪（2）的镜头正对竖向的展示屏幕（3）的幕面，投影仪（2）经信号线与平板电脑（1）相连，所述的沙盘模型（4）上装有若干传感器（5），每个传感器（5）上均覆盖有激光放大器，传感器（5）由信号线接单片机（9）信号输入端，单片机（9）信号输出端与平板电脑（1）相连，所述的平板电脑（1）上安装有数据库管理系统（DBMS）和VB语言编辑而成的上位机系统，所述的数据库包括水质数据、水文数据、水生态数据、遥感数据、实地踏勘数据、水生态环境治理工程数据，实现数据库的存储、操作、管理；上位机系统对单片机（9）发出的数据信息进行处理识别，并经激光笔（6）指定点位对应的水质数据、水文数据、水生态数据、遥感数据、实地踏勘数据、水生态环境治理工程数据通过投影仪（2）展示在展示屏幕（3）上。
2.根据权利要求1所述的流域水生态环境治理效果展示系统，其特征是：所述的水质数据包括水温、pH、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群等指标数据；水文数据包括水位、流速、流量；所述的水生态数据包括浮游植物、浮游动物、固着藻类、底栖动物、大型水生植物、鱼类等的种类、密度、生物量；所述的实地踏勘数据为污染源介绍及位置、排污口位置及排放污染物流量与浓度、以及相关图片、视频。
3.根据权利要求1所述的流域水生态环境治理效果展示系统，其特征是：所述的水生态环境治理工程数据包括水生态环境治理工程的污水处理厂、人工湿地、河道岸线形态修复、生态护坡、河道水质综合修复与净化工程、生物群落恢复及栖息地修复工程的工程介绍、设计图、实景图片、视频。
4.根据权利要求1所述的流域水生态环境治理效果展示系统，其特征是：所述传感器（5）均为光学传感器的光敏电阻传感器，分别被置于沙盘模型（4）的河流断面（4-1）、沙盘模型（4）的水文站（4-2）及水生态监测点位、重点水生态环境治理工程所在的位置，用于接收激光笔（6）发出的激光信号，并把信号传递给单片机（9），每个传感器（5）周边放置有小旗，以便于观察到传感器（5）。
5.根据权利要求1所述的流域水生态环境治理效果展示系统，其特征是：所述的单片机（9）型号为AT89C52或STM32F1，用于接收传感器发出的信息，并将信息传递给平板电脑（1）上的上位机系统。
6.根据权利要求1所述的流域水生态环境治理效果展示系统，其特征是：所述的沙盘模型（4）是利用地理信息系统（GIS）中的三维模型提取沙盘所展示区域DEM中的高程数据，将高程数据按照比例1:10 000—100 000缩放，获得沙盘地形数据，根据沙盘尺寸及流域范围构造沙盘地形基础，将所展示区域内的河道、建筑、道路、景观和水生态环境治理工程的污水处理厂、人工湿地、河道岸线形态修复、生态护坡、河道水质综合修复与净化工程、生物群落恢复及栖息地修复工程按照比例1:1000~10 000缩放，嵌入沙盘中，构成沙盘模型（4）。
7.根据权利要求1所述的流域水生态环境治理效果展示系统，其特征是：所述激光笔（6）为大功率红外激光笔，用于发射激光信号。
8.根据权利要求1所述的流域水生态环境治理效果展示系统，其特征是：所述激光放大器的直径为7.5cm，以扩大激光笔照射范围。
9.根据权利要求1所述的流域水生态环境治理效果展示系统，其特征是：所述平板电脑（1）为触摸式平板电脑，用于实现用户的操作、信息的处理及数据的展示。
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