CN110060177A - 一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于水质检测领域，尤其涉及一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，包括太空监测设备、天空监测装置、地面移动监测装置、地面固定监测装置、服务器和显控终端。太空监测设备、天空监测装置、地面移动监测装置和地面固定监测装置通过传输链路与所述服务器相连，服务器与显控终端相连。本方案集多种检测方式于一体，具有水质在线监测及污染溯源的功能。使用太空遥感数据，提高获取水域平均水质状况的科学性和合理性，为水域整体水质评估和环境管理提供技术支撑。可以减少地面固定监测站点数量，降低了建设和维护成本，提高了数据获取的便捷性和经济性。具有污染溯源能力，提高污染治理效率。
Description
技术领域
本申请属于水质检测领域，尤其涉及一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统。
背景技术
水是生命的源泉，也是社会和经济发展的基础，因此保护水资源，防治水污染具有重要意义。随着经济和工业的发展，水资源短缺、水生态破坏、水环境污染等问题愈加突出。我国地域辽阔，水系发达，流域面积在50平方公里以上的河流共有45203条。由于环保局的人力限制，难以对所有污染排放行为进行监控和及时处理。因此，如何低成本、高效率、广覆盖地水质检测、发生污染后如何及时发现污染源进而采取防治措施虽具有挑战性，却事关经济社会长远发展。传统监测模式下，通常采用大量放置固定水质检测站的方式进行水质监测，具有建设成本高、维护工作量大等缺点，在污染发生后，不能及时定位出污染源，降低了污染防治效率。本发明采用空天地一体水质在线检测模式，可降低监测成本，提供更全面的水质评估数据，并通过污染溯源功能提升污染防治效率，对水资源保护、水污染防治、水生态修复、执法监管具有重要价值。
现有相关专利如专利申请号为CN201110034556.9、CN201710124756.0和CN201710544138.1的中国发明专利。上述专利虽然都涉及到了利用天空或者水上的监测设备对水质进行监测，但是其监控的方式并不全面，并且上述专利也没有污染溯源的功能，无法根据监测信息找到污染源。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述问题，现在特别提出一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统。
为实现上述技术效果，本申请的技术方案如下：
一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，其特征在于：包括太空监测设备、天空监测装置、地面移动监测装置、地面固定监测装置、服务器和显控终端装置，所述太空监测设备、天空监测装置、地面移动监测装置和地面固定监测装置通过传输链路与所述服务器相连，所述服务器与显控终端装置相连。
所述太空监测设备为设置有遥感装置的地球同步卫星或非同步卫星。
所述天空监测装置为设置有定位模块的飞机或无人机，所述飞机或无人机上设置有光谱成像仪和/或照相机。
所述地面移动监测装置为携带定位模块和水质检测仪的无人车或无人船。
所述地面固定监测装置包括信号处理电路板和连接在信号处理电路板上的PH值传感器、温度传感器、全光谱水质在线检测模块，电导电解率传感器、液位传感器、定位模块、存储模块和传输模块，所述传感器和模块采集的数据传输到信号处理电路板处理后存储到存储模块，同时通过传输链路传输到服务器。
太空监测设备、天空监测装置、地面移动监测装置和所述地面固定监测装置所测参数包括但不限于水温、PH值、溶解氧、化学需氧量COD、电导率、总磷、总氮、氨氮、叶绿素a、总悬浮物、浊度、水压、流速、液位、硝酸盐、亚硝酸盐、总有机碳。
所述服务器为连接到因特网的私有服务器或云服务器。
所述显控终端装置为显示屏、Web页面或APP客户端的一种或多种。
所述传输链路为有线通信传输或无线通信传输。
所述定位模块为GPS模块和/或北斗定位模块。
所述服务器内设置有污染溯源模块。
所述溯源模块的具体步骤为：
步骤一、将太空监测设备和地面固定监测装置采集到的数据通过传输链路传输到服务器进行数据分析，将分析结果与预先设定阈值对比，判断当前水质是否超标，并通过显控终端装置进行数据显示和提示；这里提到的数据分析主要是指读取监测设备所测的参数。
步骤二、如数据出现超标，通过地面固定监测装置的精确检测数据判断污染源所在水域区间，结合太空监测设备采集的大空间尺度遥感数据，进一步缩小污染源范围A；
步骤三、控制天空监测装置到A区域内采集光谱或图像数据并发送到服务器进行分析，进一步缩小污染源范围到区域B；这里提到的数据分析主要是读取监测设备所测的参数。
步骤四、控制地面移动监测装置到区域B进行搜索和采样水质分析，准确定位污染源。
步骤五、通过显控终端装置进行污染源信息的显示和提示。
本申请的优点在于：
本方案的空天地一体水质在线检测与污染溯源系统，集多种检测方式于一体，具有水质在线监测及污染溯源的功能。使用太空遥感数据，提高获取水域平均水质状况的科学性和合理性，为水域整体水质评估和环境管理提供技术支撑。可以减少地面固定监测站点数量，降低了建设和维护成本，提高了数据获取的便捷性和经济性。具有污染溯源能力，提高污染治理效率。
附图说明
图1 本申请系统示意图。
附图中：
1-太空监测设备，2-天空监测装置，3-地面移动监测装置，4-地面固定监测装置，5-服务器，6-显控终端装置。
具体实施方式
实施例1
一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统包括太空监测设备1、天空监测装置2、地面移动监测装置3、地面固定监测装置4、服务器5和显控终端装置6，所述太空监测设备1、天空监测装置2、地面移动监测装置3和地面固定监测装置4通过传输链路与所述服务器5相连，所述服务器5与显控终端装置6相连。
太空监测设备1为设置有遥感装置的地球同步卫星或非同步卫星。天空监测装置2为设置有定位模块的飞机或无人机，所述飞机或无人机上设置有光谱成像仪和/或照相机。地面移动监测装置3为携带定位模块和水质检测仪的无人车或无人船。
所述地面固定监测装置4包括信号处理电路板和连接在信号处理电路板上的PH值传感器、温度传感器、全光谱水质在线检测模块，电导电解率传感器、液位传感器、定位模块、存储模块和传输模块，所述传感器和模块采集的数据传输到信号处理电路板处理后存储到存储模块，同时通过传输链路传输到服务器5。
太空监测设备1、天空监测装置2、地面移动监测装置3和所述地面固定监测装置4所测参数包括但不限于水温、PH值、溶解氧、化学需氧量COD、电导率、总磷、总氮、氨氮、叶绿素a、总悬浮物、浊度、水压、流速、液位、硝酸盐、亚硝酸盐、总有机碳。
服务器5为连接到因特网的私有服务器5或云服务器5。显控终端装置6为显示屏、Web页面或APP客户端的一种或多种。传输链路为有线通信传输或无线通信传输。定位模块为GPS模块和/或北斗定位模块。
实施例2
一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统包括太空监测设备1、天空监测装置2、地面移动监测装置3、地面固定监测装置4、服务器5和显控终端装置6，所述太空监测设备1、天空监测装置2、地面移动监测装置3和地面固定监测装置4通过传输链路与所述服务器5相连，所述服务器5与显控终端相连。所述服务器5内设置有污染溯源模块。所述溯源模块的具体步骤为：
步骤一、将太空监测设备1和地面固定监测装置4采集到的数据通过传输链路传输到服务器5进行数据分析，将分析结果与预先设定阈值对比，判断当前水质是否超标，并通过显控终端装置6进行数据显示和提示；这里提到的数据分析主要是指读取监测设备所测的参数。
步骤二、如数据出现超标，通过地面固定监测装置4的精确检测数据判断污染源所在水域区间，结合太空监测设备1采集的大空间尺度遥感数据，进一步缩小污染源范围A；
步骤三、控制天空监测装置2到A区域内采集光谱或图像数据并发送到服务器5进行分析，进一步缩小污染源范围到区域B；这里提到的数据分析主要是读取监测设备所测的参数。
步骤四、控制地面移动监测装置3到区域B进行搜索和采样水质分析，准确定位污染源。
步骤五、通过显控终端装置6进行污染源信息的显示和提示。
太空监测设备1为设置有遥感装置的地球同步卫星或非同步卫星。天空监测装置2为设置有定位模块的飞机或无人机，所述飞机或无人机上设置有光谱成像仪和/或照相机。地面移动监测装置3为携带定位模块和水质检测仪的无人车或无人船。地面固定监测装置4包括信号处理电路板和连接在信号处理电路板上的PH值传感器、温度传感器、全光谱水质在线检测模块，电导电解率传感器、液位传感器、定位模块、存储模块和传输模块，所述传感器和模块采集的数据传输到信号处理电路板处理后存储到存储模块，同时通过传输链路传输到服务器5。
太空监测设备1、天空监测装置2、地面移动监测装置3和所述地面固定监测装置4所测参数包括但不限于水温、PH值、溶解氧、化学需氧量COD、电导率、总磷、总氮、氨氮、叶绿素a、总悬浮物、浊度、水压、流速、液位、硝酸盐、亚硝酸盐、总有机碳。
服务器5为连接到因特网的私有服务器5或云服务器5。显控终端装置6为显示屏、Web页面或APP客户端的一种或多种。传输链路为有线通信传输或无线通信传输。定位模块为GPS模块和/或北斗定位模块。本方案的空天地一体水质在线检测与污染溯源系统，集多种检测方式于一体，具有水质在线监测及污染溯源的功能。使用太空遥感数据，提高获取水域平均水质状况的科学性和合理性，为水域整体水质评估和环境管理提供技术支撑。可以减少地面固定监测站点数量，降低了建设和维护成本，提高了数据获取的便捷性和经济性。具有污染溯源能力，提高污染治理效率。
Claims (9)
1.一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，其特征在于：包括太空监测设备（1）、天空监测装置（2）、地面移动监测装置（3）、地面固定监测装置（4）、服务器（5）和显控终端装置（6），所述太空监测设备（1）、天空监测装置（2）、地面移动监测装置（3）和地面固定监测装置（4）通过传输链路与所述服务器（5）相连，所述服务器（5）与显控终端装置（6）相连。
2.根据权利要求1所述的一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，其特征在于：所述太空监测设备（1）为设置有遥感装置的地球同步卫星或非同步卫星。
3.根据权利要求1所述的一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，其特征在于：所述天空监测装置（2）为设置有定位模块的飞机或无人机，所述飞机或无人机上设置有光谱成像仪和/或照相机。
4.根据权利要求1所述的一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，其特征在于：所述地面移动监测装置（3）为携带定位模块和水质检测仪的无人车或无人船。
5.根据权利要求1所述的一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，其特征在于：所述地面固定监测装置（4）包括信号处理电路板和连接在信号处理电路板上的PH值传感器、温度传感器、全光谱水质在线检测模块，电导电解率传感器、液位传感器、定位模块、存储模块和传输模块，所述传感器和模块采集的数据传输到信号处理电路板处理后存储到存储模块，同时通过传输链路传输到服务器（5）。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，其特征在于：太空监测设备（1）、天空监测装置（2）、地面移动监测装置（3）和所述地面固定监测装置（4）所测参数包括但不限于水温、PH值、溶解氧、化学需氧量COD、电导率、总磷、总氮、氨氮、叶绿素a、总悬浮物、浊度、水压、流速、液位、硝酸盐、亚硝酸盐、总有机碳。
7.根据权利要求1所述的一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，其特征在于：所述服务器（5）为连接到因特网的私有服务器（5）或云服务器（5）；所述显控终端装置（6）为显示屏、Web页面或APP客户端的一种或多种；所述传输链路为有线通信传输或无线通信传输；所述定位模块为GPS模块和/或北斗定位模块。
8.根据权利要求1所述的一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，其特征在于：所述服务器（5）内设置有污染溯源模块。
9.根据权利要求8所述的一种空天地一体水质在线监测与污染溯源系统，其特征在于：所述溯源模块的具体步骤为：
步骤一、将太空监测设备（1）和地面固定监测装置（4）采集到的数据通过传输链路传输到服务器（5）进行数据分析，将分析结果与预先设定阈值对比，判断当前水质是否超标；
步骤二、如数据出现超标，通过地面固定监测装置（4）的精确检测数据判断污染源所在水域区间，结合太空监测设备（1）采集的大空间尺度遥感数据，进一步缩小污染源范围A；
步骤三、控制天空监测装置（2）到A区域内采集光谱或图像数据并发送到服务器（5）进行分析，进一步缩小污染源范围到区域B；
步骤四、控制地面移动监测装置（3）到区域B进行搜索和采样水质分析，准确定位污染源；
步骤五、通过显控终端装置（6）进行污染源信息的显示和提示。
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