CN108693850A - 环境监测用大数据系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环境监测用大数据系统，包括：卫星装置，包括通信卫星；至少三个监测点，至少可得到气候质量数据，水质量数据以及污染控制数据在内的多类实时数据；至少一个监测站，用于实时接收监测点发送的多类实时数据，并分别计算小周期内每类实时数据的平均值得到环境监测数据；监测中心，包括卫星控制系统，监测中心用于每隔一个小周期接收环境监测数据，分析预设周期内的环境变化趋势并计算周期内的均值，将均值与预设范围比较评定环境级别，监测中心还包括网络装置和通讯装置。本发明的系统对环境多维度全面监测，适用性广泛，且环境监测覆盖范围广，数据可靠，多种数据传送方式保证监测的科学性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及环境监控技术领域。更具体地说，本发明涉及一种环境监测用大数据系统。
背景技术
环境污染是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。环境监测是环境保护及管理工作的重要基础，随着经济的快速发展，越来越多的人开始关心所处环境质量的好坏，要求环境保护及管理工作的效率提高、质量提高、加大透明度。通过信息化技术的应用，改变传统化境监测手段，运用通信网络技术手段对污染源及环境质量实施长期、连续、有效监测，科学准确、全面高效地监测、管理所辖区域的环境状况，使环保部门的环境管理工作达到监测科学、管理高效的新境界。
然而现有技术中多采用单一环境监测站对一定区域进行环境监测，这样的监测手段存在偏差且不具有较高的准确度。同时当需要监测包括水、空气、污染源等多类环境参数进行监测时，没有统一的硬件接口，监测范围也很有限，并不能获得大范围的全面性的环境监测数据。
因此亟需寻找一种能对环境的多类参数进行全面监测，适用性广泛，且环境监测覆盖范围广的环境监测用大数据系统，从而提高环境监测的科学性和准确性。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述问题，并提供后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种环境监测用大数据系统，通过设置多个监测点对气候质量数据，水质量数据以及污染控制数据进行多维度全面采集，借助卫星定位装置实现多层级数据传输，使环境监测覆盖范围广，适用性广泛，且污染严重地区数据周期自动调整，多种数据传送方式保证监测的科学性和准确性。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种环境监测用大数据系统，包括：
卫星装置，其包括用于建立卫星通讯网络的通信卫星；
至少三个监测点，其分别设置在各个地区内的不同位置，从监测点中至少得到包括气候质量数据、水质量数据以及污染控制数据的多类实时数据，气候质量数据包括环境温湿度、大气压、PM2.5值以及空气质量指数，水质量数据包括地表水质量指数，污染控制数据包括废水排放量、废气排放量以及噪音污染指数，且每个监测点将实时数据传送到监测站；
至少一个监测站，其用于实时接收各个地区的监测点发送的多类实时数据，分别计算小周期内每类实时数据的平均值得到环境监测数据，并将小周期内所述环境监测数据通过网络模块或能与监测中心的通讯装置通讯的通讯端传送到监测中心，所述监测站还用于接收监测中心的警报信息；
监测中心，其包括控制各所述卫星装置运作的卫星控制系统，还包括与所述网络模块实现通讯的网络装置和通过所述通信卫星实现通讯的通讯装置；
所述监测中心用于接收各个地区每个小周期的所述监测站的环境监测数据，其中的数据分析控制器用于根据环境监测数据分析各个地区的预设周期内的环境变化趋势，并计算预设周期内的均值，将均值与预设范围比较评定预设周期内的环境级别，预设周期的时长不小于小周期的时长；
若均值处于预设范围中的常规范围内，评定周期内的环境级别为正常，若均值处于预设范围中的非常规范围内，则评定周期内的环境级别为一级异常，若均值处于预设范围外，则评定周期内的环境级别为二级异常，对于连续两次被评定为二级异常的地区，监测中心对所在地区的监测站发出警报信息，并通过所述数据分析控制器调整此地区的预设周期与小周期相等。
优选的是，所述卫星装置还包括用于定位的定位卫星，所述监测点和所述监测站均设有可由所述定位卫星定位的位置模块，所述监测中心包括分别独立设置的卫星监控区和用于接收并分析环境监测数据的数据分析区，所述卫星监控区包括用于获取定位卫星对各监测点和监测站的定位信息并分别控制定位卫星和通信卫星运作的卫星控制系统。
优选的是，所述监测站用于在接收到警报信息后由数据控制器调整小周期的时长为原有时长的一半。
优选的是，所述数据分析区包括：
主体装置；
设于主体装置内的网络装置和通讯装置；
设于主体装置内的数据分析控制器，其用于对在一个预设周期内的每类别的环境监测数据分别绘制成环境变化趋势图，同时计算一个预设周期内的每类别的环境监测数据的均值，并将所述均值与预设范围比较评定周期内的环境级别；
设于主体装置内的主控制器，其分别连接到所述网络装置、通讯装置、数据分析控制器、数据存储器、显示装置以及输入装置，其用于在所述网络装置在小周期内无法接收到环境监测数据时启动所述通讯装置通过与所述通讯端建立联系接收所述环境监测数据；
设于主体装置内的数据存储器，其用于存储每个小周期内接收的各个地区的监测站的环境监测数据、每个预设周期内的环境变化趋势图和环境监测数据的均值；
主体装置外部的显示装置，其可用于显示环境监测数据、均值或环境变化趋势图；
主体装置外部的输入装置，其可用于设置预设范围和预设周期。
优选的是，所述预设范围的边界值为常规范围的边界值的1.2～3.3倍。
优选的是，所述卫星装置还包括运行在近地轨道且可用于进行拍照的拍摄卫星，所述卫星控制系统可控制所述拍摄卫星对精确的定位位置进行拍摄。
优选的是，所述卫星监控系统还用于控制拍摄卫星对评定周期内的环境级别为二级异常的地区进行拍摄。
优选的是，所述卫星控制系统包括定位模块，所述定位模块支持全球定位系统和北斗定位系统。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的环境监测用大数据系统，通过设置多个监测点对气候质量数据，水质量数据以及污染控制数据进行多维度全面采集，实现多层级数据传输，使环境监测覆盖范围广，适用性广泛且数据可靠，多种数据传送方式保证监测的科学性和准确性。其中，三个监测点可分别设置用来监测空气质量、地表水质量、以及污染源数据，其他监测点可根据需要用来检测区域内其他类型实时数据，或同类型数据设置多个监测点监测，从而提高数据可靠性。监测点的数据在监测站内分析计算得到小周期内的环境监测数据，然后传输到监测中心，监测中心根据环境监测数据分析一个预设周期内的环境变化趋势，并评定周期内的环境级别。
环境级别的评定由均值数据与预设范围的比较确定，预设范围包括常规范围和非常规范围，从而使均值数据可分类为常规范围、非常规范围、非预设范围三类，分别对应评定为正常、一级异常和二级异常，可分别用不同颜色标记显示。对于被评定为二级异常的地区，环境污染较严重，可重点关注。同时，对于连续两次被评定为二级异常的地区，监测中心对所在地区的监测站发出警报信息，并通过数据分析控制器调整此地区的预设周期与小周期相等，即数据监测的周期缩短，对环境污染严重地区严密监测，同时通过警报信息提醒监测站注意。进一步的，监测站可用于在接收到警报信息后由数据控制器自动调整小周期的时长为原有时长的一半，然后监测中心的数据分析控制器调整此地区的预设周期与新的小周期一致。缩短数据分析的小周期有利于对污染严重地区的重点监控，监测站也可设置为人为操控，灵活调整小周期的时长。
监测站与监测中心可通过网络或通信卫星实现数据传输，通常可通过网络传输，当网络出现故障或处于传输信号较差的区域时，可通过覆盖全球的通信卫星网络实现信号良好的数据传输，充分保证数据的准确性和及时性。同时，此种多级别监测站点的设置，保证监测区域充分覆盖待监测区域，对所有特殊地貌区以及特殊气候区域都能设置监测点进行监测，并直接从可能设置在中心区域的监测中心获得相关数据，系统覆盖区域广泛，使用方便，取样数据全面，监测结果更加科学、可靠性高。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的环境监测用大数据系统的运作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种环境监测用大数据系统，包括：
卫星装置，其包括用于建立卫星通讯网络的通信卫星；
至少三个监测点，其分别设置在各个地区内的不同位置，从监测点中至少得到包括气候质量数据、水质量数据以及污染控制数据的多类实时数据，气候质量数据包括环境温湿度、大气压、PM2.5值以及空气质量指数，水质量数据包括地表水质量指数，污染控制数据包括废水排放量、废气排放量以及噪音污染指数，且每个监测点将实时数据传送到监测站；
至少一个监测站，其用于实时接收各个地区的监测点发送的多类实时数据，分别计算小周期内每类实时数据的平均值得到环境监测数据，并将小周期内所述环境监测数据通过网络模块或能与监测中心的通讯装置通讯的通讯端传送到监测中心，所述监测站还用于接收监测中心的警报信息；
监测中心，其包括控制各所述卫星装置运作的卫星控制系统，还包括与所述网络模块实现通讯的网络装置和通过所述通信卫星实现通讯的通讯装置；
所述监测中心用于接收各个地区每个小周期的所述监测站的环境监测数据，其中的数据分析控制器用于根据环境监测数据分析各个地区的预设周期内的环境变化趋势，并计算预设周期内的均值，将均值与预设范围比较评定预设周期内的环境级别，预设周期的时长不小于小周期的时长；
若均值处于预设范围中的常规范围内，评定周期内的环境级别为正常，若均值处于预设范围中的非常规范围内，则评定周期内的环境级别为一级异常，若均值处于预设范围外，则评定周期内的环境级别为二级异常，对于连续两次被评定为二级异常的地区，监测中心对所在地区的监测站发出警报信息，并通过所述数据分析控制器调整此地区的预设周期与小周期相等。
本发明的环境监测用大数据系统中，三个监测点可分别设置用来监测空气质量、地表水质量、以及污染源数据，其他的监测点可根据需要用来检测区域内其他类型实时数据，或同类型数据设置多个监测点监测从而提高数据可靠性。监测点的数据在监测站内分析计算得到小周期内的环境监测数据，然后传输到监测中心，监测中心根据环境监测数据分析一个预设周期内的环境变化趋势，并评定预设周期内的环境级别。环境级别的评定为对环境监测数据中的每个小类数据分别评定，如PM2.5值、空气质量指数等小类分别评定。然后可进一步根据每类数据综合评定，如气候质量数据中仅包括环境温湿度、大气压、PM2.5值、空气质量指数，两项级别为非正常，则评定为气候质量一级异常，三项或以上评定为气候质量二级异常。
监测站与监测中心可通过网络或通信卫星实现数据传输，通常可通过网络传输，此处的网络一般指光纤网络等费卫星网络接入方式，当网络出现故障或处于传输信号较差的区域时，可通过覆盖全球的通信卫星网络实现信号良好的数据传输，充分保证数据的准确性和及时性。同时，此种多级别监测站点的设置，保证监测区域充分覆盖待监测区域，对所有特殊地貌区以及特殊气候区域都能设置监测点进行监测，并直接从可能设置在中心区域的监测中心获得相关数据，系统覆盖区域广泛，使用方便，取样数据全面，监测结果更加科学、可靠性高。
本发明的环境监测用大数据系统使用时，在监测中心的主控系统中预先设定预设周期以及包括每类的环境监测数据的预设范围，如预设周期为7天，气候质量数据中PM2.5值的常规范围为小于75微克每立方米，预设范围为小于247.5微克每立方米，小周期为3天，对于连续两次被评定为二级异常的地区，监测中心对所在地区的监测站发出警报信息，并通过数据分析控制器调整此地区的预设周期与小周期相等，即此地区的预设周期调整为3天。
可在部分或全部的监测站以及监测中心分别设置监测人员，也可以仅在监测中心设置监测人员。通常，每隔一个小周期，环境监测数据通过网络模块传送到监测中心，当监测中心发觉传输不良或数据可能有误时，通过卫星控制系统控制通信卫星通过通讯装置与监测站的通讯端建立联系实现环境监测数据的传输。
如图1所示，步骤S110、从监测点中至少得到气候质量数据、水质量数据以及污染控制数据在内的多类实时数据，每个监测点将实时数据传送到监测站；步骤S120、至少一个监测站接收多类实时数据，分别计算小周期内每类实时数据的平均值得到环境监测数据，并每隔一个小周期将环境监测数据通过网络模块或通讯端传送到监测中心；步骤S130、监测中心接收环境监测数据，根据环境监测数据分析间隔时间不小于小周期的预设周期内的环境变化趋势并计算预设周期内的均值，将均值与预设范围比较评定环境级别，监测中心还用于选择通过网络装置或通讯装置实现数据传输。
进一步的，所述监测站用于在接收到警报信息后由数据控制器调整小周期的时长为原有时长的一半。缩短数据分析的小周期有利于对污染严重地区的重点监控，监测站人员可就近尽快采取措施通知有关单位改善环境，有利于当地环境的治理，也有利于监测中心获取更具时效性的信息，有利于总体区域的环境治理决策的制定，也能对环境灾害的预防与防控起到一定作用。
所述卫星装置还包括用于定位的定位卫星，所述监测点和所述监测站均设有可由所述定位卫星定位的位置模块，所述监测中心包括分别独立设置的卫星监控区和用于接收并分析环境监测数据的数据分析区，所述卫星监控区包括用于获取定位卫星对各监测点和监测站的定位信息并分别控制定位卫星和通信卫星运作的卫星控制系统。卫星控制系统和位置模块联用，有利于监测中心定位各监测点和监测站的位置和使用状态，结合各环境监测数据，可更全面的监控全区域内的环境情况，当监测点较多时，能更好的布局后续监测点或监测站的设置，有利于全区域环境的全面掌握。
所述数据分析区包括：
主体装置；
设于主体装置内的网络装置和通讯装置；
设于主体装置内的数据分析控制器，其用于对在一个预设周期内的每类别的环境监测数据分别绘制成环境变化趋势图，同时计算一个预设周期内的每类别的环境监测数据的均值，并将所述均值与预设范围比较评定周期内的环境级别；
设于主体装置内的主控制器，其分别连接到所述网络装置、通讯装置、数据分析控制器、数据存储器、显示装置以及输入装置，其用于在所述网络装置在小周期内无法接收到环境监测数据时启动所述通讯装置通过与所述通讯端建立联系接收所述环境监测数据；
设于主体装置内的数据存储器，其用于存储每个小周期内接收的各个地区的监测站的环境监测数据、每个预设周期内的环境变化趋势图和环境监测数据的均值；
主体装置外部的显示装置，其可用于显示环境监测数据、均值或环境变化趋势图；
主体装置外部的输入装置，其可用于设置预设范围和预设周期。
主体装置的设置有利于监测中心工作人员查看每个预设周期内的数据情况和过往的历史数据情况，有利于数据的进一步分析与环境总体情况的获得，同时主控制器的设置方便工作人员按需要启动不同的数据传输方式，使用灵活，可靠性高。
所述预设范围的边界值为常规范围的边界值的1.2～3.3倍，优选为1.8～3.3倍。三级环境级别与对应不同范围的设置简单实用，后续可重点监测并关注二级异常区域，并可根据数据类别在区域内采取对应的环境改善措施，从而实现对环境的全面监测及调控。
所述卫星装置还包括运行在近地轨道且可用于进行拍照的拍摄卫星，所述卫星控制系统可控制所述拍摄卫星对精确的定位位置进行拍摄。拍摄卫星与定位卫星共同使用，可实现对特定区域环境的持续监测，有利于把控环境全局，并有具象的认知。
所述卫星监控系统还用于控制拍摄卫星对评定周期内的环境级别为二级异常的地区进行拍摄。对较恶劣区域的环境重点监测，全面掌握其环境情况，对于重大灾害也能更早获知，起到一定的早知道早预防作用。
所述卫星控制系统包括定位模块，所述定位模块支持全球定位系统和北斗定位系统。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例和实施例。
Claims (8)
1.一种环境监测用大数据系统，其特征在于，包括：
卫星装置，其包括用于建立卫星通讯网络的通信卫星；
至少三个监测点，其分别设置在各个地区内的不同位置，从监测点中至少得到包括气候质量数据、水质量数据以及污染控制数据的多类实时数据，气候质量数据包括环境温湿度、大气压、PM2.5值以及空气质量指数，水质量数据包括地表水质量指数，污染控制数据包括废水排放量、废气排放量以及噪音污染指数，且每个监测点将实时数据传送到监测站；
至少一个监测站，其用于实时接收各个地区的监测点发送的多类实时数据，分别计算小周期内每类实时数据的平均值得到环境监测数据，并将小周期内所述环境监测数据通过网络模块或能与监测中心的通讯装置通讯的通讯端传送到监测中心，所述监测站还用于接收监测中心的警报信息；
监测中心，其包括控制各所述卫星装置运作的卫星控制系统，还包括与所述网络模块实现通讯的网络装置和通过所述通信卫星实现通讯的通讯装置；
所述监测中心用于接收各个地区每个小周期的所述监测站的环境监测数据，其中的数据分析控制器用于根据环境监测数据分析各个地区的预设周期内的环境变化趋势，并计算预设周期内的均值，将均值与预设范围比较评定预设周期内的环境级别，预设周期的时长不小于小周期的时长；
若均值处于预设范围中的常规范围内，评定周期内的环境级别为正常，若均值处于预设范围中的非常规范围内，则评定周期内的环境级别为一级异常，若均值处于预设范围外，则评定周期内的环境级别为二级异常，对于连续两次被评定为二级异常的地区，监测中心对所在地区的监测站发出警报信息，并通过所述数据分析控制器调整此地区的预设周期与小周期相等。
2.如权利要求1所述的环境监测用大数据系统，其特征在于，所述卫星装置还包括用于定位的定位卫星，所述监测点和所述监测站均设有可由所述定位卫星定位的位置模块，所述监测中心包括分别独立设置的卫星监控区和用于接收并分析环境监测数据的数据分析区，所述卫星监控区包括用于获取定位卫星对各监测点和监测站的定位信息并分别控制定位卫星和通信卫星运作的卫星控制系统。
3.如权利要求1所述的环境监测用大数据系统，其特征在于，所述监测站用于在接收到警报信息后由数据控制器调整小周期的时长为原有时长的一半。
4.如权利要求2所述的环境监测用大数据系统，其特征在于，
所述数据分析区包括：
主体装置；
设于主体装置内的网络装置和通讯装置；
设于主体装置内的数据分析控制器，其用于对在一个预设周期内的每类别的环境监测数据分别绘制成环境变化趋势图，同时计算一个预设周期内的每类别的环境监测数据的均值，并将所述均值与预设范围比较评定周期内的环境级别；
设于主体装置内的主控制器，其分别连接到所述网络装置、通讯装置、数据分析控制器、数据存储器、显示装置以及输入装置，其用于在所述网络装置在小周期内无法接收到环境监测数据时启动所述通讯装置通过与所述通讯端建立联系接收所述环境监测数据；
设于主体装置内的数据存储器，其用于存储每个小周期内接收的各个地区的监测站的环境监测数据、每个预设周期内的环境变化趋势图和环境监测数据的均值；
主体装置外部的显示装置，其可用于显示环境监测数据、均值或环境变化趋势图；
主体装置外部的输入装置，其可用于设置预设范围和预设周期。
5.如权利要求1所述的环境监测用大数据系统，其特征在于，所述预设范围的边界值为常规范围的边界值的1.2～3.3倍。
6.如权利要求2所述的环境监测用大数据系统，其特征在于，所述卫星装置还包括运行在近地轨道且用于进行拍照的拍摄卫星，所述卫星控制系统控制所述拍摄卫星对精确的定位位置进行拍摄。
7.如权利要求6所述的环境监测用大数据系统，其特征在于，所述卫星监控系统还用于控制拍摄卫星对评定周期内的环境级别为二级异常的地区进行拍摄。
8.如权利要求1所述的环境监测用大数据系统，其特征在于，所述卫星控制系统包括定位模块，所述定位模块支持全球定位系统和北斗定位系统。
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