CN113570264A - 一种近海陆源污染物排放管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种近海陆源污染物排放管理系统，包括检测模块、远程处理模块、控制中心、定位模块、三维管理模块；检测模块、远程处理模块、控制中心、三维管理模块依次连接；远程处理模块与定位模块连接；控制中心与检测模块连接；检测模块用于采集近海污染相关数据；定位模块用于获取检测模块的位置信息；远程处理模块用于对相关数据及位置信息进行处理；控制中心基于处理后的相关数据及位置信息获取污染源位置及类型，并将控制中心内数据整合为更新数据，三维管理模块基于更新数据更新近海三维模型，对更新数据及更新后的近海三维模型进行存储及查看，本发明实现了近海陆源污染源数据的有效管理，为近海管理相关人员的动态管理工作提供数据基础。

Description

一种近海陆源污染物排放管理系统

技术领域

本发明涉及污染物管理技术领域，特别涉及一种近海陆源污染物排放管理系统。

背景技术

陆源污染是指陆地上产生的污染物进入海洋后对海洋环境造成的污染及其他危害。陆源污染物质种类最广、数量最多，对海洋环境的影响最大。陆源污染物对封闭和半封闭海区的影响尤为严重。陆源污染物可以通过临海企业的直接入海排污管道或沟渠、入海河流等途径进入海洋。沿海农田施用化学农药，在岸滩弃置、堆放垃圾和废弃物，也可以对近海环境造成污染损害。在现有技术中，并没有一种针对近海陆源污染物数据进行有效管理的系统。

发明内容

为解决上述现有技术中所存在的无法对近海陆源污染进行有效管理问题，本发明提供一种近海陆源污染物排放管理系统，能够实现实时有效精确地对近海陆源污染物排放进行监测，为相关人员对于近海陆源污染管理提供有效数据，本发明具体包括：

检测模块、远程处理模块、控制中心、定位模块、三维管理模块；

所述检测模块、所述远程处理模块、所述控制中心、三维管理模块依次连接；

所述远程处理模块与所述定位模块连接；

所述控制中心与所述检测模块连接；

所述检测模块用于实时采集近海检测区域内的水质参数信息、海上图像；

所述定位模块用于获取检测模块的位置信息；

所述远程处理模块用于对所述水质参数信息进行处理，生成水质参数波形图，同时对所述海上图像进行处理，提取海上图像中的目标特征，并将所述水质参数波形图及提取的目标特征传输给所述控制中心；

所述控制中心用于根据所述水质参数波形图及所述位置信息，获取初始污染源位置，并根据所述初始污染源位置生成控制信号对所述检测模块的行进路径进行控制，获取最终污染源位置，对所述最终污染源进行污染源类型识别，获取污染源类型，生成更新数据传输给所述三维管理模块，所述控制中心还用于基于路径指令对检测模块进行路径规划。

所述三维管理模块用于构建近海三维模型，并基于所述更新数据对所述近海三维模型进行更新，基于更新后的近海三维模型，生成所述检测模块的检测路径，基于所述检测路径生成路径指令，还用于对更新后的近海三维模型及更新数据进行存储，对更新后的近海三维模型进行管理查看。

优选的，检测模块包括第一检测单元、第二检测单元；

所述第一检测单元、所述第二检测单元与所述远程处理模块连接；

所述第一检测单元用于实时采集所述水质参数信息；

所述第二检测单元用于实时采集所述海上图像。

优选的，所述第一检测单元包括水质传感器及水下潜航器；

所述第二检测单元包括网络摄像机及无人机；

所述定位模块固定在所述水下潜航器及所述无人机上。

优选的，所述远程处理模块包括，第一处理模块、第二处理模块、数据接口；

所述第一处理模块分别与所述第一检测单元、所述数据接口连接；

所述第二处理模块分别与所述第二检测单元、所述数据接口连接；

所述数据接口与所述控制中心连接；

所述第一处理单元用于根据所述水质参数信息，绘制水质参数波形图；

所述第二处理单元用于对所述海上图像进行目标提取，获取海上污染源目标特征；

所述数据接口用于连接控制中心，用于将波形图及海上污染源目标特征及位置信息传输至所述控制中心。

优选的，所述控制中心包括污染源检测单元、控制单元、污染源确定单元，污染识别单元，传输单元；

所述污染源检测单元、所述控制单元、所述污染源确定单元、污染识别单元及所述传输单元依次连接；

所述污染源检测单元用于对所述水质参数波形图进行阈值分析，基于阈值分析结果及所述位置信息，获取所述初始污染源位置，

所述控制单元用于根据所述初始污染源位置，生成第一控制信号，通过所述第一控制信号调整检测模块的行进路径；

所述污染源确定单元用于根据所述检测模块调整后的行进路径，选取所述水质参数波形图曲线上升趋势最大的路径为最终路径，基于所述最终路径生成第二控制信号控制检测模块行进，并基于最终路径行进过程中的水质参数波形图，获取最终污染源位置，

所述污染识别单元用于根据所述目标特征，对最终污染源位置进行污染源类型识别，得到污染源类型；

所述传输单元用于将所述水质参数波形图、所述检测模块位置信息、所述最终污染源位置、所述目标特征、所述污染源类型整合为更新数据，将所述更新数据传输到所述三维管理模块。

优选的，所述污染源类型包括工厂排水污染、近海农田污染、人工废弃污染。

优选的，所述三维管理模块包括模型构建单元，模型更新单元、路径规划单元、存储单元、显示单元；

所述模型更新单元分别与所述模型构建单元、所述路径规划单元、显示单元连接；

所述模型构建单元用于根据检测区域的GIS信息进行三维模型构建，获取所述近海三维模型；

所述模型更新单元用于根据所述最终污染源位置，在所述近海三维模型生成污染源点位，基于所述污染源类型，对所述污染源点位进行标注，并将所述水质参数波形图信息、所述海上目标特征储存在污染源点位内，得到更新后的近海三维模型；

所述路径规划单元用于根据所述更新后的近海三维模块，对所述检测模块进行路径规划，生成路径指令，基于所述路径指令通过所述控制中心对所述检测模块进行路径规划；

所述存储单元用于存储所述更新后的近海三维模型及更新数据；

所述显示单元用于显示所述更新后的近海三维模型。

优选的，所述三维管理模块还包括输入单元；

所述输入单元与路径规划单元连接；

所述输入单元用于输入位置检测指令；

其中，位置检测指令用于通过所述控制中心控制检测单元移动到相应位置。

本发明具有如下技术效果：

本发明提供了一种近海陆源污染管理系统，通过检测模块进行相关数据采集，其次通过远程处理模块对相关数据进行远程处理，然后通过控制中心对检测模块行进路径进行控制，并获取污染源的位置及类别信息，最终对近海三维模块污染源的位置及类别信息进行存储及可视化展示，有效做到了近海陆源污染源的实时监测，实现了近海陆源污染源数据的有效管理，同时为近海管理相关人员的进一步动态管理工作提供了准确的数据基础。本申请通过近海三维模块进行虚拟近海三维模型的构建，并通过检测模块实时采集的数据进行更新，使近海陆源污染源的检测更加方便，自动化程度高，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的系统示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决在现有技术中存在无法对近海陆源污染进行有效数据管理等问题，本发明提供了如下方案：

如图1所述，本发明提供了一种近海陆源污染物排放管理系统，包括：

检测模块、远程处理模块、控制中心、定位模块、三维管理模块；

所述检测模块、所述远程处理模块、所述控制中心、三维管理模块依次连接；所述远程处理模块与所述定位模块连接；所述控制中心与所述检测模块连接；

所述检测模块用于实时采集近海检测区域内的水质参数信息、海上图像；检测模块包括第一检测单元、第二检测单元；所述第一检测单元、所述第二检测单元与所述远程处理模块连接；所述第一检测单元用于实时采集所述水质参数信息；所述第二检测单元用于实时采集所述海上图像。所述第一检测单元包括水质传感器及水下潜航器；所述第二检测单元包括网络摄像机及无人机；水质传感器用于获取水质参数信息，水质参数信息包括浊度、有机物含量、水体PH值、化学有害物质含量等信息，

所述定位模块用于获取检测模块的位置信息；定位模块采用高精度GPS定位装置，所述定位模块固定在所述水下潜航器及所述无人机上。保证对于检测模块位置的实时精确的采集。

所述远程处理模块用于对所述水质参数信息进行处理，生成水质参数波形图，同时对所述海上图像进行处理，提取海上图像中的目标特征，并将所述水质参数波形图及提取的目标特征传输给所述控制中心；所述远程处理模块包括，第一处理模块、第二处理模块、数据接口；所述第一处理模块分别与所述第一检测单元、所述数据接口连接；所述第二处理模块分别与所述第二检测单元、所述数据接口连接；所述数据接口与所述控制中心连接；

所述第一处理单元用于根据所述水质参数信息，绘制水质参数波形图，在绘制水质参数波形图时，选择水质参数信息作为竖坐标轴，时间为横坐标轴，通过波形图实时记录水质参数信息能够更加直观且有效的对历史水质参数信息进行查看；

所述第二处理单元用于对所述海上图像进行目标提取，获取海上污染源目标特征，在第二处理单元中设置有卷积神经网络模型，使用卷积神经网络模型对海上图像进行目标提取之前需要通过大量的数据集对卷积神经网络进行充分训练，保证目标提取的准确性。

所述数据接口用于连接控制中心，用于将波形图及海上污染源目标特征及位置信息传输至所述控制中心。所述数据接口可通过光纤、WIFI或5G通信等接口进行通信，以保证在不同的情况下，数据传输的稳定性。

所述控制中心用于根据所述水质参数波形图及所述位置信息，获取初始污染源位置，并根据所述初始污染源位置生成控制信号对所述检测模块的行进路径进行控制，获取最终污染源位置，对所述最终污染源进行污染源类型识别，获取污染源类型，生成更新数据传输给所述三维管理模块，基于路径指令对检测模块进行路径规划。

所述控制中心包括污染源检测单元、控制单元、污染源确定单元，污染识别单元，传输单元；所述污染源检测单元、所述控制单元、所述污染源确定单元、污染识别单元及所述传输单元依次连接；

所述污染源检测单元用于对所述水质参数波形图进行阈值分析，基于阈值分析结果及所述位置信息，获取所述初始污染源位置；

在系统运行之前，首先设定水质参数信息阈值作为检测到污染源的触发条件，当水质参数波形图中某点值超出设定阈值时，以当前检测模块位置为初始污染源位置，进入污染源查找阶段。

所述控制单元用于根据所述初始污染源位置，生成第一控制信号，通过所述第一控制信号不断调整检测模块的行进路径；

所述污染源确定单元用于根据所述检测模块调整后的行进路径，选取所述水质参数波形图曲线上升趋势最大的相应路径为最终路径，生成第二控制信号控制检测模块沿所述最终路径行进，对最终路径行进过程中的水质参数波形图进行检测，当水质参数波形图不再上升时，确定检测模块的位置为最终污染源位置，同时为了第一检测单元搁浅，还需要装载水位传感器，当达到一定水位时不再行进，将不再行进时的位置作为最终污染源位置，基于目标特征在海上图像中的位置及第二检测单元当前位置获取目标特征所在位置，以目标特征所在位置作为最终污染源位置。

所述污染识别单元用于根据所述目标特征，对最终污染源位置进行污染源类型识别，得到污染源类型；在确定污染源后，目标特征通过多分类向量机进行目标特征类别的输出，选择相似度最高的污染源类别作为最终污染源类别，结束污染源查找阶段。

所述传输单元用于将所述水质参数波形图、所述检测模块位置信息、所述最终污染源位置、所述目标特征、所述污染源类型整合为更新数据，将所述更新数据传输到所述三维管理模块。所述污染源类型包括工厂排水污染、近海农田污染、人工废弃污染。

所述三维管理模块用于构建近海三维模型，并基于所述更新数据对所述近海三维模型进行更新，基于更新后的近海三维模型，生成所述检测模块的检测路径，基于所述检测路径生成路径指令，还用于对更新后的近海三维模型及更新数据进行存储，对更新后的近海三维模型进行管理查看。

所述三维管理模块包括模型构建单元，模型更新单元、路径规划单元、存储单元、显示单元；所述模型更新单元分别与所述模型构建单元、所述路径规划单元、显示单元连接；

所述模型构建单元用于根据检测区域的GIS信息进行三维模型构建，获取所述近海三维模型；

所述模型更新单元用于根据所述最终污染源位置，在所述近海三维模型生成污染源点位，基于所述污染源类型，对所述污染源点位进行标注，并将所述水质参数波形图信息、所述海上目标特征储存在污染源点位内，得到更新后的近海三维模型；更新后的近海三维模型中包含有污染源点位，同时污染源点位处标注有污染类别，可以通过打开污染源点位，查看污染源点位的相关资料。

所述路径规划单元用于根据所述更新后的近海三维模块，对所述检测模块进行路径规划，生成路径指令，基于所述路径指令通过所述控制中心对所述检测模块进行路径规划；路径指令作为检测模块行进的整体路径规划，在未检测到污染源的过程中，通过路径指令对污染源进行查找，当检测到污染源时，进入污染源查找阶段，由第一控制指令、第二控制指令对检测单元进行控制，在结束污染源查找阶段后，继续通过路径指令对污染源进行查找。

存储单元用于存储所述更新后的近海三维模型及更新数据；所述显示单元用于显示所述更新后的近海三维模型。方便相关人员对存储数据的调用和查看，为相关人员管理提供历史数据基础。

所述三维管理模块还包括输入单元；所述输入单元与路径规划单元连接；所述输入单元用于输入位置检测指令；其中，位置检测指令用于通过所述控制中心控制检测单元移动到相应位置。

本发明具有如下技术效果：

本发明提供了一种近海陆源污染管理系统，通过检测模块进行相关数据采集，其次通过远程处理模块对相关数据进行远程处理，然后通过控制中心对检测模块行进路径进行控制，并获取污染源的位置及类别信息，最终对近海三维模块污染源的位置及类别信息进行存储及可视化展示，有效做到了近海陆源污染源的实时监测，实现了近海陆源污染源数据的有效管理，同时为近海管理相关人员的进一步动态管理工作提供了准确的数据基础。本申请通过近海三维模块进行虚拟近海三维模型的构建，并通过检测模块实时采集的数据进行更新，使近海陆源污染源的检测更加方便，自动化程度高，实用性强。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种近海陆源污染物排放管理系统，其特征在于，包括：

检测模块、远程处理模块、控制中心、定位模块、三维管理模块；

所述检测模块、所述远程处理模块、所述控制中心、所述三维管理模块依次连接；

所述远程处理模块与所述定位模块连接；

所述控制中心与所述检测模块连接；

所述检测模块用于实时采集近海检测区域内的水质参数信息、海上图像；

所述定位模块用于获取检测模块的位置信息；

所述远程处理模块用于对所述水质参数信息进行处理，生成水质参数波形图，同时对所述海上图像进行处理，提取海上图像中的目标特征，并将所述水质参数波形图及提取的目标特征传输给所述控制中心；

所述控制中心用于根据所述水质参数波形图及所述位置信息，获取初始污染源位置，并根据所述初始污染源位置生成控制信号对所述检测模块的行进路径进行控制，所述控制中心还用于获取最终污染源位置，对所述最终污染源进行污染源类型识别，获取污染源类型，生成更新数据传输给所述三维管理模块，所述控制中心还用于基于路径指令对检测模块进行路径规划。

所述三维管理模块用于构建近海三维模型，并基于所述更新数据对所述近海三维模型进行更新，基于更新后的近海三维模型，生成所述检测模块的检测路径，基于所述检测路径生成路径指令，还用于对更新后的近海三维模型及更新数据进行存储，对更新后的近海三维模型进行管理查看。

2.根据权利要求1所述近海陆源污染物排放管理系统，其特征在于：

所述检测模块包括第一检测单元、第二检测单元；

所述第一检测单元、所述第二检测单元与所述远程处理模块连接；

所述第一检测单元用于实时采集所述水质参数信息；

所述第二检测单元用于实时采集所述海上图像。

3.根据权利要求2所述近海陆源污染物排放管理系统，其特征在于：

所述第一检测单元包括水质传感器及水下潜航器；

所述第二检测单元包括网络摄像机及无人机；

所述定位模块固定在所述水下潜航器及所述无人机上。

4.根据权利要求2所述近海陆源污染物排放管理系统，其特征在于：

所述远程处理模块包括，第一处理模块、第二处理模块、数据接口；

所述第一处理模块分别与所述第一检测单元、所述数据接口连接；

所述第二处理模块分别与所述第二检测单元、所述数据接口连接；

所述数据接口与所述控制中心连接；

所述第一处理单元用于根据所述水质参数信息，绘制水质参数波形图；

所述第二处理单元用于对所述海上图像进行目标提取，获取海上污染源目标特征；

所述数据接口用于连接控制中心，用于将波形图及海上污染源目标特征及位置信息传输至所述控制中心。

5.根据权利要求1所述近海陆源污染物排放管理系统，其特征在于：

所述控制中心包括污染源检测单元、控制单元、污染源确定单元，污染识别单元，传输单元；

所述污染源检测单元、所述控制单元、所述污染源确定单元、污染识别单元及所述传输单元依次连接；

所述污染源检测单元用于对所述水质参数波形图进行阈值分析，基于阈值分析结果及所述位置信息，获取所述初始污染源位置，

所述控制单元用于根据所述初始污染源位置，生成第一控制信号，通过所述第一控制信号调整检测模块的行进路径；

所述污染源确定单元用于根据所述检测模块调整后的行进路径，选取所述水质参数波形图曲线上升趋势最大的路径为最终路径，基于所述最终路径生成第二控制信号控制检测模块行进，并基于最终路径行进过程中的水质参数波形图，获取最终污染源位置，

所述污染识别单元用于根据所述目标特征，对最终污染源位置进行污染源类型识别，得到污染源类型；

所述传输单元用于将所述水质参数波形图、所述检测模块位置信息、所述最终污染源位置、所述目标特征、所述污染源类型整合为更新数据，将所述更新数据传输到所述三维管理模块。

6.根据权利要求1所述近海陆源污染物排放管理系统，其特征在于：

所述污染源类型包括工厂排水污染、近海农田污染、人工废弃污染。

7.根据权利要求1所述近海陆源污染物排放管理系统，其特征在于：

所述三维管理模块包括模型构建单元，模型更新单元、路径规划单元、存储单元、显示单元；

所述模型更新单元分别与所述模型构建单元、所述路径规划单元、所述显示单元连接；

所述模型构建单元用于根据检测区域的GIS信息进行三维模型构建，获取所述近海三维模型；

所述模型更新单元用于根据所述最终污染源位置，在所述近海三维模型生成污染源点位，基于所述污染源类型，对所述污染源点位进行标注，并将所述水质参数波形图信息、所述海上目标特征储存在污染源点位内，得到更新后的近海三维模型；

所述路径规划单元用于根据所述更新后的近海三维模块，对所述检测模块进行路径规划，生成路径指令，基于所述路径指令通过所述控制中心对所述检测模块进行路径规划；

所述存储单元用于存储所述更新后的近海三维模型及更新数据；

所述显示单元用于显示所述更新后的近海三维模型。

8.根据权利要求1所述近海陆源污染物排放管理系统，其特征在于：

所述三维管理模块还包括输入单元；

所述输入单元与路径规划单元连接；

所述输入单元用于输入位置检测指令；

其中，位置检测指令用于通过所述控制中心控制检测单元移动到相应位置。

Images