CN108761035A - 土壤环境污染可靠监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了土壤环境污染可靠监测系统，包括多个土壤质量监测子系统和土壤污染环境分析平台，土壤污染环境分析平台包括主处理器和与主处理器连接的多个分处理器，每个土壤质量监测子系统与一分处理器连接，每个土壤质量监测子系统用于采集一个土壤污染环境监测区域内的多个设定监测节点的土壤质量数据；分处理器用于对采集的土壤质量数据进行异常数据剔除、数据压缩处理，并将压缩后的土壤质量数据发送至主处理器；主处理器对接收的土壤质量数据进行解压，并根据预设的土壤环境污染分析模型对土壤质量数据进行分析处理，输出土壤环境的污染状况。

Description

土壤环境污染可靠监测系统

技术领域

本发明涉及土壤污染监测技术领域，具体涉及土壤环境污染可靠监测系统。

背景技术

由于人口急剧增长，工业迅猛发展，固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中，导致了土壤污染，这些土壤污染物妨碍了土壤正常功能，降低了作物产量和质量，还通过粮食，蔬菜，水果等间接影响人体健康，具有极大的危害。土壤污染如果不能得到及时治理，将会对人类社会造成难以逆转的巨大损失，但是由于每个地方的土壤污染程度不一，污染情况不同，国家无法随时监测管理，致使土壤污染越来越严重。

发明内容

针对上述问题，本发明提供土壤环境污染可靠监测系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了土壤环境污染可靠监测系统，包括多个土壤质量监测子系统和土壤污染环境分析平台，土壤污染环境分析平台包括主处理器和与主处理器连接的多个分处理器，每个土壤质量监测子系统与一分处理器连接，每个土壤质量监测子系统用于采集一个土壤污染环境监测区域内的多个设定监测节点的土壤质量数据；分处理器用于对采集的土壤质量数据进行异常数据剔除、数据压缩处理，并将压缩后的土壤质量数据发送至主处理器；主处理器对接收的土壤质量数据进行解压，并根据预设的土壤环境污染分析模型对土壤质量数据进行分析处理，输出土壤环境的污染状况。

优选地，土壤质量监测子系统包括多个用于对土壤质量进行监测的传感器，传感器包括土壤重金属传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、土壤PH传感器、土壤盐分传感器、地下水重金属传感器、地下水温度传感器。

优选地，主处理器内设置污染分析数据单元和污染分布分析图表构建单元；污染分析数据单元用于对接收的土壤质量数据进行解压，并根据预设的土壤环境污染分析模型对土壤质量数据进行分析处理；污染分布分析图表构建单元用于根据污染分析数据单元的分析处理结果生成土壤污染区域分布图。

进一步地，系统还包括风险防御子系统，风险防御子系统包括信息采集模块、风险检测模块、风险防御模块；其中信息采集模块包括设置于各处理器上的行为信息采集单元，行为信息采集单元用于实时采集所在处理器的行为信息；风险检测模块与各行为信息采集单元通信连接，风险检测模块用于根据各行为信息采集单元发送的处理器的行为信息进行周期性的网络蠕虫检测，在检测到网络蠕虫时向风险防御模块发送相应的网络蠕虫检测结果；风险防御模块与风险检测模块连接，用于根据网络蠕虫检测结果生成相应的威胁抑制/消除策略，并采用生成的威胁抑制/消除策略对威胁进行局部处理，实现对由土壤污染环境分析平台中的各处理器构成的网络的风险防御。

本发明的有益效果为：设置各种检测土壤的传感器，能够实时将土壤的情况记录，并通过传送给土壤污染环境分析平台进行分析处理，便于了解不同地区的污染情况，有助于国家解决各地的土壤污染问题；由各分处理器对采集的数据进行异常数据剔除处理、压缩处理后再发送至主处理器，可以节省数据传输能耗；设置风险防御子系统对由土壤污染环境分析平台中的各处理器构成的网络的风险防御，避免由于病毒入侵影响到数据的分析处理，保障了系统运行的可靠性，使得对土壤环境的监测更加可靠。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个示例性实施例的土壤环境监测系统的结构示意框图；

图2是本发明一个示例性实施例的土壤污染环境分析平台的结构示意框图。

附图标记：

土壤质量监测子系统1、土壤污染环境分析平台2、风险防御子系统3、主处理器10、分处理器20。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本实施例提供的土壤环境污染可靠监测系统，包括多个土壤质量监测子系统1和土壤污染环境分析平台2，土壤污染环境分析平台2包括主处理器10和与主处理器10连接的多个分处理器20，每个土壤质量监测子系统1与一分处理器20连接，每个土壤质量监测子系统1用于采集一个土壤污染环境监测区域内的多个设定监测节点的土壤质量数据；分处理器20用于对采集的土壤质量数据进行异常数据剔除、数据压缩处理，并将压缩后的土壤质量数据发送至主处理器10；主处理器10对接收的土壤质量数据进行解压，并根据预设的土壤环境污染分析模型对土壤质量数据进行分析处理，输出土壤环境的污染状况。

其中，土壤质量监测子系统1包括多个用于对土壤质量进行监测的传感器，传感器包括土壤重金属传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、土壤PH传感器、土壤盐分传感器、地下水重金属传感器、地下水温度传感器。

在一个实施例中，主处理器10内设置污染分析数据单元和污染分布分析图表构建单元；污染分析数据单元用于对接收的土壤质量数据进行解压，并根据预设的土壤环境污染分析模型对土壤质量数据进行分析处理；污染分布分析图表构建单元用于根据污染分析数据单元的分析处理结果生成土壤污染区域分布图。

其中，下述实施例中，将主处理器10、分处理器20统称为处理器。

在一个实施例中，系统还包括风险防御子系统3，风险防御子系统3包括信息采集模块、风险检测模块、风险防御模块；其中信息采集模块包括设置于各处理器上的行为信息采集单元，行为信息采集单元用于实时采集所在处理器的行为信息；风险检测模块与各行为信息采集单元通信连接，风险检测模块用于根据各行为信息采集单元发送的处理器的行为信息进行周期性的网络蠕虫检测，在检测到网络蠕虫时向风险防御模块发送相应的网络蠕虫检测结果；风险防御模块与风险检测模块连接，用于根据网络蠕虫检测结果生成相应的威胁抑制/消除策略，并采用生成的威胁抑制/消除策略对相应的处理器进行处理。

本发明上述实施例设置各种检测土壤的传感器，能够实时将土壤的情况记录，并通过传送给土壤污染环境分析平台2进行分析处理，便于了解不同地区的污染情况，有助于国家解决各地的土壤污染问题；由各分处理器20对采集的数据进行异常数据剔除处理、压缩处理后再发送至主处理器10，可以节省数据传输能耗；设置风险防御子系统3对由土壤污染环境分析平台2中的各处理器构成的网络的风险防御，避免由于病毒入侵影响到数据的分析处理，保障了系统运行的可靠性，使得对土壤环境的监测更加可靠。

在一个实施例中，所述行为信息包括处理器上的文件系统操作行为记录信息、注册表操作行为记录信息、服务程序接收的各报文信息；风险检测模块根据各行为信息采集单元发送的处理器的行为信息进行周期性的网络蠕虫检测，具体包括：

(1)风险检测模块预先设有标记有各处理器属性的属性列表清单，其中具有相同的配置或业务类型的处理器属于同一属性，将同一个周期内的各处理器的行为信息作为检测数据，根据检测数据和属性列表清单，将任意处理器a与其它处理器中不同属性的各处理器进行行为信息相似性判断，构建各处理器的相似集，其中若处理器a与不同属性的处理器b的行为信息之间相似，则两处理器分别归入对方的相似集，其中每个处理器的相似集中包含处理器本身；

(2)若存在一个处理器的相似集满足蠕虫存在条件，则判定检测到网络蠕虫，并将该处理器的相似集中的处理器行为信息进行存储，作为网络蠕虫的特征信息；

(3)当进行下一个周期的网络蠕虫检测时，利用存储的网络蠕虫的特征信息对当前周期的检测数据进行相似判断，当检测出相似的检测数据时，判定检测到网络蠕虫；

其中，设定蠕虫存在条件为：

式中，为处理器a的相似集中包含的处理器数量，U_T为设定的第一数量上限，为由处理器a的相似集中的各处理器覆盖的网络域数量，V_T为设定的第二数量上限；为设定的取值函数，当时，当时，

本实施例创新性地设定了风险检测模块对行为信息进行周期性的网络蠕虫检测的具体机制，该机制从网络全局的层次对网络蠕虫入侵进行感知，首先用第一个周期的检测数据来检测网络蠕虫，当检测到网络蠕虫后，将相应的土壤污染环境分析平台2的处理器行为信息保存下来作为网络蠕虫的特征信息，并在之后的网络蠕虫检测中利用该保存的网络蠕虫的特征信息进行网络蠕虫检测。本实施例在初始时并不需要获取网络蠕虫的样本特征，而且在后续利用检测出的网络蠕虫信息作为样本进行检测，能够大幅度提高网络蠕虫的检测速度，提高对土壤污染环境分析平台2的网络风险进行检测的效率。

本实施例创新性地设定了构建各处理器的相似集的策略，由于具有相同配置或业务类型的处理器之间的行为信息本身具有相似性，该策略不对同一属性的处理器进行相似性判断，能够降低网络蠕虫检测的错误率；本实施例进一步在该机制中设定了用于判定检测到网络蠕虫的条件，通过该条件对构建各处理器的相似集进行网络蠕虫检测，具有一定的检测精度。

在一个实施中，将任意处理器a与其它处理器中不同属性的各处理器进行行为信息相似性判断，具体包括：

(1)根据检测数据计算任意处理器a与其它处理器中不同属性的各处理器的行为信息相似度：

式中，Y_a,b表示处理器a与不同属性的处理器b的行为信息相似度，n₁、n₂、n₃为设定的权重值；式中，为处理器a上的当前周期内文件系统操作行为记录的发生改动的文件数目，处理器b上的当前周期内文件系统操作行为记录的发生改动的文件数目，其中改动类型包括生成新文件、删除现有文件、修改现有文件；为当前周期内文件系统操作行为记录的发生改动的文件中，处理器a与处理器b之间具有的同样改动文件的数目，其中同样改动表示改动的文件相同且改动类型相同；

式中，为处理器a上的当前周期内注册表操作行为记录的发生改动的注册表数目，为处理器b上的当前周期内注册表操作行为记录的发生改动的注册表数目，其中改动类型包括创建注册表、修改注册表、删除注册表；为当前周期内注册表操作行为记录的发生改动的注册表中，处理器a与处理器b之间具有的同样改动注册表的数目，其中同样改动表示改动的注册表相同且改动类型相同；

式中，为在当前周期内处理器a上的服务程序接收的报文数目，为在当前周期内处理器b上的服务程序接收的报文数目，为在当前周期内处理器a与处理器b之间具有的相同报文的数据，其中，当两报文具有相同的目的端口且具有的数据载荷之间的差值在设定的阈值范围内时，该两报文为相同报文；

(2)当任意处理器a与不同属性的处理器b的行为信息相似度大于设定的相似度上限时，判定处理器a与处理器b的行为信息之间相似。

本实施例创新性地设定了对两处理器进行行为信息相似性判断的策略，其中，从文件系统操作行为记录信息、注册表操作行为记录信息、服务程序接收的各报文信息三个角度出发来设定行为信息相似度的计算公式，能够较高效率地衡量两处理器之间的行为信息相似度，并且具有一定的精确性。

在一个实施例中，风险防御模块包括策略生成单元、网络蠕虫传播域范围确定单元、智能报警单元；其中策略生成单元、智能报警单元皆与风险检测模块连接，智能报警单元用于在接收到网络蠕虫检测结果后向用户设定的智能终端发送报警信号。

其中，策略生成单元用于根据网络蠕虫检测结果中的网络蠕虫特征信息生成相应的威胁抑制/消除策略；网络蠕虫传播域范围确定单元用于根据网络蠕虫特征信息获取网络蠕虫传播域范围，将威胁抑制/消除策略下发至网络蠕虫传播域范围内的处理器；处理器上设有智能风险防御程序，智能风险防御程序用于将接收的威胁抑制/消除策略自动转化为防火墙规则，从而利用防火墙规则来实现威胁隔离。

本实施例实现了威胁的智能自动处理，其中只对得到的网络蠕虫传播域范围内的处理器进行威胁消除或抑制处理，保证了在及时处理威胁的同时，尽量避免影响各处理器的正常运行。

在一个实施例中，网络蠕虫传播域范围确定单元根据网络蠕虫特征信息获取网络蠕虫传播域范围，具体为：根据网络蠕虫特征信息构建无害网络蠕虫，以构建的无害网络蠕虫作为媒介，调动土壤污染环境分析平台2的各处理器，协同对网络拓扑进行探测，从而得到网络蠕虫传播域范围。

本实施例利用网络蠕虫本身具备的自传播能力，进行网络拓扑探测，能够有效地探测到遭受网络蠕虫入侵且隐藏连接的网络拓扑，从而能够准确地判断威胁可能传播的范围。

在一个实施例中，风险防御子系统3还包括风险显示模块，风险显示模块包括相连接的威胁程度分析单元和显示单元，威胁程度分析单元还与网络蠕虫传播域范围确定单元连接，威胁程度分析单元用于根据网络蠕虫检测结果和网络蠕虫传播域范围计算威胁程度，并将威胁程度计算结果发送至显示单元；所述显示单元还与网络蠕虫传播域范围确定单元连接，用于显示包括威胁程度计算结果、网络蠕虫传播域范围在内的信息。

其中，设定威胁程度的计算公式为：

式中，P_z表示根据第z次网络蠕虫检测结果和网络蠕虫传播域范围计算出的威胁程度，G_z为第z次网络蠕虫检测结果中满足蠕虫存在条件的相似集个数；U_θ为所述满足蠕虫存在条件的相似集中，第θ个相似集包含的处理器数量；U_T为设定的第一数量上限，D(z)为根据第z次网络蠕虫检测结果确定的网络蠕虫传播域范围，D为关键信息基础信息网络域范围，x₁、x₂为设定的权重系数，且满足x₁+x₂＝1。

本实施例设定风险显示模块，对网络蠕虫的入侵威胁程度进行分析计算，并显示包括威胁程度计算结果、网络蠕虫传播域范围在内的信息，便于管控人员直观了解土壤污染环境分析平台2的各处理器的网络风险情况；本实施例创新性地设定了威胁程度的计算公式，通过根据网络蠕虫检测结果和网络蠕虫传播域范围来计算威胁程度，能够直观、准确、有效地反映网络蠕虫入侵土壤污染环境分析平台2的程度，计算简单便捷。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.土壤环境污染可靠监测系统，其特征是，包括多个土壤质量监测子系统和土壤污染环境分析平台，土壤污染环境分析平台包括主处理器和与主处理器连接的多个分处理器，每个土壤质量监测子系统与一分处理器连接，每个土壤质量监测子系统用于采集一个土壤污染环境监测区域内的多个设定监测节点的土壤质量数据；分处理器用于对采集的土壤质量数据进行异常数据剔除、数据压缩处理，并将压缩后的土壤质量数据发送至主处理器；主处理器对接收的土壤质量数据进行解压，并根据预设的土壤环境污染分析模型对土壤质量数据进行分析处理，输出土壤环境的污染状况。

2.根据权利要求1所述的土壤环境污染可靠监测系统，其特征是，土壤质量监测子系统包括多个用于对土壤质量进行监测的传感器，传感器包括土壤重金属传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、土壤PH传感器、土壤盐分传感器、地下水重金属传感器、地下水温度传感器。

3.根据权利要求1所述的土壤环境污染可靠监测系统，其特征是，主处理器内设置污染分析数据单元和污染分布分析图表构建单元；污染分析数据单元用于对接收的土壤质量数据进行解压，并根据预设的土壤环境污染分析模型对土壤质量数据进行分析处理；污染分布分析图表构建单元用于根据污染分析数据单元的分析处理结果生成土壤污染区域分布图。

4.根据权利要求1-3任一项所述的土壤环境污染可靠监测系统，其特征是，还包括风险防御子系统，风险防御子系统包括信息采集模块、风险检测模块、风险防御模块；其中信息采集模块包括设置于各处理器上的行为信息采集单元，行为信息采集单元用于实时采集所在处理器的行为信息；风险检测模块与各行为信息采集单元通信连接，风险检测模块用于根据各行为信息采集单元发送的处理器的行为信息进行周期性的网络蠕虫检测，在检测到网络蠕虫时向风险防御模块发送相应的网络蠕虫检测结果；风险防御模块与风险检测模块连接，用于根据网络蠕虫检测结果生成相应的威胁抑制/消除策略，并采用生成的威胁抑制/消除策略对相应的处理器进行处理。

5.根据权利要求4所述的土壤环境污染可靠监测系统，其特征是，所述行为信息包括处理器上的文件系统操作行为记录信息、注册表操作行为记录信息、服务程序接收的各报文信息；风险检测模块根据各行为信息采集单元发送的处理器的行为信息进行周期性的网络蠕虫检测，具体包括：

(1)风险检测模块预先设有标记有各处理器属性的属性列表清单，其中具有相同的配置或业务类型的处理器属于同一属性，将同一个周期内的各处理器的行为信息作为检测数据，根据检测数据和属性列表清单，将任意处理器a与其它处理器中不同属性的各处理器进行行为信息相似性判断，构建各处理器的相似集，其中若处理器a与不同属性的处理器b的行为信息之间相似，则两处理器分别归入对方的相似集，其中每个处理器的相似集中包含处理器本身；

(2)若存在一个处理器的相似集满足蠕虫存在条件，则判定检测到网络蠕虫，并将该处理器的相似集中的处理器行为信息进行存储，作为网络蠕虫的特征信息；

(3)当进行下一个周期的网络蠕虫检测时，利用存储的网络蠕虫的特征信息对当前周期的检测数据进行相似判断，当检测出相似的检测数据时，判定检测到网络蠕虫。

6.根据权利要求5所述的土壤环境污染可靠监测系统，其特征是，设定蠕虫存在条件为：

式中，为处理器a的相似集中包含的处理器数量，U_T为设定的第一数量上限，为由处理器a的相似集中的各处理器覆盖的网络域数量，V_T为设定的第二数量上限；为设定的取值函数，当时，当时，