CN113369295A - 一种土壤生态修复系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土壤生态修复系统，包括监控装置与喷洒装置，监控装置的内部设置有图像处理系统、土壤初步检测系统，监控装置的内部还设置有深度学习模块与中央处理模块；中央处理模块通信连接有修复系统，深度学习模块与中央处理模块之间通信连接，深度学习模块对外界采集到的数据进行汇总，深度学习模块将分析后的数据传输到中央处理模块中，通过图像处理系统、数据存储模块与深度学习模块的配合使用可以根据矿山土壤中植物生产分布情况来实现对矿上土壤中重金属的分布的划分，并且通过GPS定位模块可以对划分的区域进行精确定位，经过精确定位划分后的区域可以降低人工检测所耗费的时间的人力与时间，增加了对矿上土壤的生态修复速度。

Description

一种土壤生态修复系统
技术领域
本发明涉及土壤生态修复技术领域，尤其涉及一种土壤生态修复系统。
背景技术
矿山土壤污染防治是指控制或减轻采矿作业对土壤环境污染的技术措施。采矿作业产生的污染物进入土体后，通过土体对悬污染物质的物理机械吸收、阻留、胶体物理化学吸附、化学沉淀、生物吸收等过程，不断在上壤中累积，当达到一定数量的时候，便引起土壤成分、纺构、性质和功能的恶化，并开始在植物体内积累，影响植物的正常生长和发育。使作物产量和质量下降，最终影响人体健康。
矿山土壤从开始污染到导致后果有一个很长的逐步积累过程，不易引起人们的重视，并且土壤一旦污染就很难降解，其中重金属污染是个不可逆过程，土壤污染后后果严重，这种污染通过食物链危害人和动物，使人类失去赖以生存的土地，同时大面积的矿山开采使得大量植被被破坏从而出现山体滑坡等地质灾害问题，为了避免大量的水土流失，因此需要对矿山土壤进行有效治理。
对于矿山土壤修复而言，传统的土壤生态修复需要耗费大量的人力与时间来对土壤的土质进行分析，确定处各个区域对于重金属污染的程度，然后在通过各种修复手段来对矿山土壤进行修复，需要耗费大量的资源，造成不必要的浪费，因此需要一种土壤生态修复系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中难以对矿上土壤进行生态修复的问题，而提出的一种土壤生态修复系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种土壤生态修复系统，包括监控装置与喷洒装置，所述监控装置的内部设置有图像处理系统、土壤初步检测系统，所述监控装置的内部还设置有深度学习模块与中央处理模块；
所述中央处理模块通信连接有修复系统，所述深度学习模块与中央处理模块之间通信连接，所述深度学习模块对外界采集到的数据进行汇总，所述深度学习模块将分析后的数据传输到所述中央处理模块中，所述中央处理模块根据传输到的数据来驱使所述修复系统进行工作。
优选地，所述图像处理系统的内部包括图像采集模块、图像修复模块和图像识别模块，所述图像采集模块与图像修复模块之间通信连接，所述图像采集模块对外界的土地的图像进行拍摄采集，所述图像采集模块将采集到的图像传输到所述图像修复模块中，所述图像修复模块对所述图像采集模块传输的照片进行修复，去除照片中存在的噪点与无关因素，所述图像修复模块将处理好的照片传输到所述图像识别模块中，所述图像识别模块对处理后照片内部土地上植物的生长与分布情况进行识别。
优选地，所述监控装置的内部还设有数据存储模块，所述数据存储模块与所述图像识别模块之间通信连接，所述图像识别模块将识别后的数据传输到所述数据存储模块中进行存储，所述数据存储模块与所述深度学习模块之间通信连接。
优选地，所述土壤初步检测系统包括土壤湿度检测单元与外界温度检测单元，所述土壤湿度检测单元对外界的土壤中湿度进行检测，所述外界温度检测单元对外界的实时温度进行检测，所述土壤湿度检测单元将检测到的土壤湿度数据传输到所述土壤初步检测系统中，所述外界温度检测单元将检测到的温度数据传输到所述土壤初步检测系统中，所述土壤初步检测系统与所述数据存储模块之间通信连接，所述土壤初步检测系统将检测的数据实时上传到所述数据存储模块中进行存储。
优选地，所述数据存储模块通信连接有GPS定位模块，所述数据存储模块通信连接有土壤PH检测模块，所述GPS定位模块对土壤中的位置进行定位，所述土壤PH检测模块对土壤中的酸碱度进行检测，所述GPS定位模块将位置信息传递到所述数据存储模块中进行存储，所述土壤PH检测模块将检测到的土壤酸碱度传递到所述数据存储模块中进行存储。
优选地，所述修复系统包括抑制剂喷射模块、种植模块、生物修复模块与土壤翻垦模块，所述抑制剂喷射模块通过所述喷洒装置对土壤喷洒抑制剂，改变污染物质在土壤中的迁移转化方向，促使某些有毒物质的移动、淋洗或转化为难溶性物质而减少作物吸收，所述种植模块会在土壤上种植生物对土壤中的重金属进行吸收，所述生物修复模块通过微生物等来对土壤的土质进行改变，所述土壤翻垦模块对土壤进行翻垦，将重金属污染层埋于土壤的深处，避免作物吸收。
优选地，所述深度学习模块对所述数据存储模块中存储的数据进行分析，通过图像识别模块识别出土壤中植物的生长与分布情况会与GPS定位模块中的位置数据相结合，从而生成对土壤中重金属元素分布示意图，所述深度学习模块将分布的数据传输到所述中央处理模块中，所述中央处理模块启动所述抑制剂喷射模块的开始工作，对土壤进行有效且均匀的喷洒，增加喷洒效率。
优选地，所述深度学习模块通过所述数据存储模块得到土壤中湿度与外界温度之间的关联，并且通过关联得出此时的蒸发量与地下水之间的关联，若地下水的流动速度较为缓慢，所述深度学习模块会将信号传递到所述中央处理模块中，所述中央处理模块使得所述土壤翻垦模块开始工作，对土壤进行翻垦，将重金属污染层埋于土壤的深处，避免作物吸收。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明通过图像处理系统、数据存储模块与深度学习模块的配合使用可以根据矿山土壤中植物生产分布情况来实现对矿上土壤中重金属的分布的划分，并且通过GPS定位模块可以对划分的区域进行精确定位，经过精确定位划分后的区域可以降低人工检测所耗费的时间的人力与时间，增加了对矿上土壤的生态修复速度。
2、本发明通过土壤初步检测系统、数据存储模块与深度学习模块的配合使用，可以通过对外界温度来确定此时的蒸发量，然后在与土壤湿度之间的关系来确认此处地下水的流动速率，当检测出此处地下水流动的速率较慢时，深度学习模块会使得中央处理模块开始工作，中央处理模块再使得土壤翻垦模块开始工作，进而将受到重金属污染的土壤埋于土壤的深处，避免作物吸收，加快对土壤的生态修复。
附图说明
图1为本发明提出的一种土壤生态修复系统的系统框图；
图2为本发明治理示意图；
图3为本发明图像处理系统的系统框图；
图4为本发明修复系统的系统框图；
图5为本发明土壤初步检测系统的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-5，一种土壤生态修复系统，包括监控装置与喷洒装置，监控装置的内部设置有图像处理系统、土壤初步检测系统，监控装置的内部还设置有深度学习模块与中央处理模块；
中央处理模块通信连接有修复系统，深度学习模块与中央处理模块之间通信连接，深度学习模块对外界采集到的数据进行汇总，深度学习模块将分析后的数据传输到中央处理模块中，中央处理模块根据的到的数据来驱使修复系统进行工作，工作时，图像处理系统会对需要进行生态的矿区土壤进行拍照识别，土壤初步检测系统会对土壤中的信息进行初步的检测，再通过深度学习模块对采集到的数据进行深度学习，分析数据之间存在的联系，然后深度学习模块将分析后的数据传输到中央处理模块中，最后中央处理模块使得修复系统开始工作，对矿区的土壤进行生态修复；
图像处理系统的内部包括图像采集模块、图像修复模块和图像识别模块，图像采集模块与图像修复模块之间通信连接，图像采集模块对外界的土地的图像进行拍摄采集，图像采集模块将采集到的图像传输到图像修复模块中，图像修复模块对图像采集模块传输的照片进行修复，去除照片中存在的噪点与无关因素，图像修复模块将处理好的照片传输到图像识别模块中，图像识别模块对处理后照片内部土地上植物的生长与分布情况进行识别，工作时，图像采集模块对需要进行生态修复的矿区土壤进行拍摄，同时图像采集模块会将拍摄到的图像传输到图像修复模块中，图像修复模块在对图像进行修复，去除照片中存在的噪点与无关因素，图像修复模块将修复好的图像传输到图像识别模块中，通过图像识别模块对处理后照片内部土地上植物的生长与分布情况进行识别，当矿区土壤中重金属含量较高时，会抑制周边的植物生长，并且使得植物出现腐烂现象，从而能够对矿区土壤进行初步的划分；
监控装置的内部还设有数据存储模块，数据存储模块与图像识别模块之间通信连接，图像识别模块将识别后的数据传输到数据存储模块中进行存储，数据存储模块与深度学习模块之间通信连接，工作时，通过图像识别模块对矿区土壤进行初步的划分的数据会传输到数据存储模块中进行存储；
土壤初步检测系统包括土壤湿度检测单元与外界温度检测单元，土壤湿度检测单元对外界的土壤中湿度进行检测，外界温度检测单元对外界的实时温度进行检测，土壤湿度检测单元将检测到的土壤湿度数据传输到土壤初步检测系统中，外界温度检测单元将检测到的温度数据传输到土壤初步检测系统中，土壤初步检测系统与数据存储模块之间通信连接，土壤初步检测系统将检测的数据实时上传到数据存储模块中进行存储，工作时，土壤湿度检测单元会对土壤中的湿度进行检测，同时土壤湿度检测单元将检测到的湿度传递到土壤初步检测系统中，然后再将土壤中的湿度数据传输到数据存储模块中进行存储，外界温度检测单元对外部的温度进行实时检测，然后外界温度检测单元将温度数据传输到土壤初步检测系统中，最后通过土壤初步检测系统传输到数据存储模块中进行实时存储；
数据存储模块通信连接有GPS定位模块，数据存储模块通信连接有土壤PH检测模块，GPS定位模块对土壤中的位置进行定位，土壤PH检测模块对土壤中的酸碱度进行检测，GPS定位模块将位置信息传递到数据存储模块中进行存储，土壤PH检测模块将检测到的土壤酸碱度传递到数据存储模块中进行存储；
修复系统包括抑制剂喷射模块、种植模块、生物修复模块与土壤翻垦模块，抑制剂喷射模块通过喷洒装置对土壤喷洒抑制剂，改变污染物质在土壤中的迁移转化方向，促使某些有毒物质的移动、淋洗或转化为难溶性物质而减少作物吸收，种植模块会在土壤上种植生物对土壤中的重金属进行吸收，生物修复模块通过微生物等来对土壤的土质进行改变，土壤翻垦模块对土壤进行翻垦，将重金属污染层埋于土壤的深处，避免作物吸收，工作时，抑制剂喷射模块通过喷洒装置对抑制剂进行喷出，通过抑制剂改变污染物质在土壤中的迁移转化方向，促使某些有毒物质的移动、淋洗或转化为难溶性物质而减少作物吸收，保证植物的生长，种植模块对矿区土壤上种植羊齿类铁角蕨属植物，羊齿类铁角蕨属植物有较强吸收土壤重金属的能力，对镉的吸收率较高，可以降低土壤中的重金属含量，生物修复模块会通过蚯蚓等生物对矿区土壤进行治理，降低土壤的板结程度，通过土壤翻垦模块对土壤进行翻垦，土壤翻垦模块将将重金属污染层埋于土壤的深处减少作物的吸收；
深度学习模块对数据存储模块中存储的数据进行分析，通过图像识别模块识别出土壤中植物的生长与分布情况会与GPS定位模块中的位置数据相结合，从而生成对土壤中重金属元素分布示意图，深度学习模块将分布的数据传输到中央处理模块中，中央处理模块启动抑制剂喷射模块的开始工作，对土壤进行有效且均匀的喷洒，增加喷洒效率，工作时，深度学习模块会对数据存储模块中矿区土壤初步的划分的数据与通过GPS定位模块上传的数据进行结合，实现对矿上土壤中重金属的分布的划分，并且通过GPS定位模块可以对划分的区域进行精确定位，经过精确定位划分后的区域可以降低人工检测所耗费的时间的人力与时间，增加了对矿上土壤的生态修复速度；
深度学习模块通过数据存储模块得到土壤中湿度与外界温度之间的关联，并且通过关联得出此时的蒸发量与地下水之间的关联，若地下水的流动速度较为缓慢，深度学习模块会将信号传递到中央处理模块中，中央处理模块使得土壤翻垦模块开始工作，对土壤进行翻垦，将重金属污染层埋于土壤的深处，避免作物吸收，工作时，深度学习模块会通过数据存储模块中存储的外界温度数据来确定此时的蒸发量，然后在与数据存储模块中土壤湿度数据之间的关系来确认此处地下水的流动速率，当检测出此处地下水流动的速率较慢时，深度学习模块将深度学习对比得到的数据传输到中央处理模块中，中央处理模块再使得土壤翻垦模块开始工作，进而将受到重金属污染的土壤埋于土壤的深处，避免作物吸收，加快对土壤的生态修复。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种土壤生态修复系统，包括监控装置与喷洒装置，其特征在于，所述监控装置的内部设置有图像处理系统、土壤初步检测系统，所述监控装置的内部还设置有深度学习模块与中央处理模块；
所述中央处理模块通信连接有修复系统，所述深度学习模块与中央处理模块之间通信连接，所述深度学习模块对外界采集到的数据进行汇总，所述深度学习模块将分析后的数据传输到所述中央处理模块中，所述中央处理模块根据传输到的数据来驱使所述修复系统进行工作。
2.根据权利要求1所述的一种土壤生态修复系统，其特征在于，所述图像处理系统的内部包括图像采集模块、图像修复模块和图像识别模块，所述图像采集模块与图像修复模块之间通信连接，所述图像采集模块对外界的土地的图像进行拍摄采集，所述图像采集模块将采集到的图像传输到所述图像修复模块中，所述图像修复模块对所述图像采集模块传输的照片进行修复，去除照片中存在的噪点与无关因素，所述图像修复模块将处理好的照片传输到所述图像识别模块中，所述图像识别模块对处理后照片内部土地上植物的生长与分布情况进行识别。
3.根据权利要求2所述的一种土壤生态修复系统，其特征在于，所述监控装置的内部还设有数据存储模块，所述数据存储模块与所述图像识别模块之间通信连接，所述图像识别模块将识别后的数据传输到所述数据存储模块中进行存储，所述数据存储模块与所述深度学习模块之间通信连接。
4.根据权利要求3所述的一种土壤生态修复系统，其特征在于，所述土壤初步检测系统包括土壤湿度检测单元与外界温度检测单元，所述土壤湿度检测单元对外界的土壤中湿度进行检测，所述外界温度检测单元对外界的实时温度进行检测，所述土壤湿度检测单元将检测到的土壤湿度数据传输到所述土壤初步检测系统中，所述外界温度检测单元将检测到的温度数据传输到所述土壤初步检测系统中，所述土壤初步检测系统与所述数据存储模块之间通信连接，所述土壤初步检测系统将检测的数据实时上传到所述数据存储模块中进行存储。
5.根据权利要求4所述的一种土壤生态修复系统，其特征在于，所述数据存储模块通信连接有GPS定位模块，所述数据存储模块通信连接有土壤PH检测模块，所述GPS定位模块对土壤中的位置进行定位，所述土壤PH检测模块对土壤中的酸碱度进行检测，所述GPS定位模块将位置信息传递到所述数据存储模块中进行存储，所述土壤PH检测模块将检测到的土壤酸碱度传递到所述数据存储模块中进行存储。
6.根据权利要求5所述的一种土壤生态修复系统，其特征在于，所述修复系统包括抑制剂喷射模块、种植模块、生物修复模块与土壤翻垦模块，所述抑制剂喷射模块通过所述喷洒装置对土壤喷洒抑制剂，改变污染物质在土壤中的迁移转化方向，促使某些有毒物质的移动、淋洗或转化为难溶性物质而减少作物吸收，所述种植模块会在土壤上种植生物对土壤中的重金属进行吸收，所述生物修复模块通过微生物等来对土壤的土质进行改变，所述土壤翻垦模块对土壤进行翻垦，将重金属污染层埋于土壤的深处，避免作物吸收。
7.根据权利要求6所述的一种土壤生态修复系统，其特征在于，所述深度学习模块对所述数据存储模块中存储的数据进行分析，通过图像识别模块识别出土壤中植物的生长与分布情况会与GPS定位模块中的位置数据相结合，从而生成对土壤中重金属元素分布示意图，所述深度学习模块将分布的数据传输到所述中央处理模块中，所述中央处理模块启动所述抑制剂喷射模块的开始工作，对土壤进行有效且均匀的喷洒，增加喷洒效率。
8.根据权利要求7所述的一种土壤生态修复系统，其特征在于，所述深度学习模块通过所述数据存储模块得到土壤中湿度与外界温度之间的关联，并且通过关联得出此时的蒸发量与地下水之间的关联，若地下水的流动速度较为缓慢，所述深度学习模块会将信号传递到所述中央处理模块中，所述中央处理模块使得所述土壤翻垦模块开始工作，对土壤进行翻垦，将重金属污染层埋于土壤的深处，避免作物吸收。
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