CN113960268A - 一种基于物联网的生态低碳监测系统 - Google Patents

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CN113960268A CN202111561720.1A CN202111561720A CN113960268A CN 113960268 A CN113960268 A CN 113960268A CN 202111561720 A CN202111561720 A CN 202111561720A CN 113960268 A CN113960268 A CN 113960268A
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Abstract

本发明属于碳监测技术领域，尤其是一种基于物联网的生态低碳监测系统，包括安装在检测地的5G基站以及与5G基站电性连接的监测设备。该基于物联网的生态低碳监测系统，通过设置数据标度模块，将各类检测碳含量的传感器检测数据在三维立体坐标系中进行三维标记，增加数据的传输速度，即，将各类数据预先按照类别将数据进行标记，比如一氧化碳、二氧化碳以及其他碳化物的物质检测数据，可以以此类别来将数据进行机器自动学习分类，以实现数据的维度自我计算的效果，当需要调用数据时，计算机可通过计算内存瞬时调出预存在数据库内存内前后相关联的检测数据，即能将一系列同类型或同类别的、被标记出来的数据组一并提取出来。

Description

一种基于物联网的生态低碳监测系统
技术领域
本发明涉及碳监测技术领域，尤其涉及一种基于物联网的生态低碳监测系统。
背景技术
随着人们对各种资源的开发，使得被开采地区的生态系统失衡，而这些被开采的物质大多数都是以碳元素为主的物质，例如煤炭以及燃烧或进一步处理衍生出的其他产品使用后生成的一氧化碳和二氧化碳。
这些被开采使用后的物质以气、液、固的形式存在于我们生活的环境中，且随着气候，季节的变化而变化，更甚者是由于整个生态系统是以空、地、水、地下等多维空间之间循环，针对于这类比较复杂的多维空间的碳监测，需要使得整个系统需要具备实时性，多样性，因为只有针对空地同时监测所得到的的数据，分析起来才真实贴近些。例如，当下雨前后，空气中的一氧化碳跟二氧化碳以及其他颗粒物在雨水冲刷下落到地面，之后回落到地下水中去，若此时在下雨前后分别检测，则就能够根据采集的数据，分析出下雨前后地空以及地下水中的碳含量之间的差距，以此可判断处周边生态环境中碳含量，最终可根据采集的数据来对周边环境做出具有针对性的决策调整，达到低碳生态环境。所以需要一种基于物联网的生态低碳监测系统。
发明内容
基于现有的低碳监测系统的采集数据不具备数据统一采集的实时性和数据采集的多样性的技术问题，本发明提出了一种基于物联网的生态低碳监测系统。
本发明提出的一种基于物联网的生态低碳监测系统，包括安装在检测地的5G基站以及与5G基站电性连接的监测设备，所述检测设备同时对检测地中的含碳固液态中物质进行传感检测，并将检测后的数据通过所述5G基站发射的5G网络传输至所述后台服务器内；
所述5G基站内设有用于数据分类的数据标度模块，所述数据标度模块将数据根据类别实现数据的标记，标记后的数据通过5G基站内的天线传送至所述后台服务器内；
所述监测设备将所述检测地内空气中不同高度的含碳气态物质、地面以及地下的含碳固态物质以及地面和地下含碳液态物质同时进行含碳检测，并将检测后的数据通过有线/无线传输方式传送至所述5G基站。
优选地，所述数据标度模块包括对数据
Figure DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 517403DEST_PATH_IMAGE002
进行三维标记的用于将数据
Figure 312183DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 193421DEST_PATH_IMAGE002
嵌入到低维空间中的局部线性嵌入单元，最后将数据
Figure 48244DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 985238DEST_PATH_IMAGE002
分别在三维坐标系中被 标记出来，使得每个数据的特征被拆分后都由三个坐标系轴表示并被标记。
优选地，所述局部线性嵌入单元用于找出每个数据
Figure 318131DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 53874DEST_PATH_IMAGE002
的相邻数据点的邻近 点，并构成数据
Figure 345178DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 877791DEST_PATH_IMAGE002
在各三维坐标系中对应的数据集合，且找出数据
Figure 437211DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 106089DEST_PATH_IMAGE002
的邻近点 前k个近的点。
优选地，所述对k个近的点进行计算每对点间的距离；
找到前k个小的距离；
对于前k个近的点以外的点，使得
Figure DEST_PATH_IMAGE003
=0；
对每个点
Figure 958508DEST_PATH_IMAGE004
，对每个点创建一个近邻点的位置表
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，并计算
Figure 604515DEST_PATH_IMAGE006
；
根据约束条件计算等式
Figure DEST_PATH_IMAGE007
最小的权矩阵W：
计算局部协方差
Figure 466161DEST_PATH_IMAGE008
，其中Z就是
Figure DEST_PATH_IMAGE009
组成的矩阵；
利用
Figure 209120DEST_PATH_IMAGE010
计算W，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE011
是N*N单位矩阵；
对于非邻近点，令
Figure 763598DEST_PATH_IMAGE012
=0；
对
Figure DEST_PATH_IMAGE013
设置其他元素；
计算使得等式
Figure 834584DEST_PATH_IMAGE014
最小的低维向量：
创建
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；
计算
Figure 844129DEST_PATH_IMAGE016
的特征值和特征向量；
根据特征值的大小给特征向量进行排序；
对应于第
Figure DEST_PATH_IMAGE017
小的特征值，将向量
Figure 408971DEST_PATH_IMAGE018
的第
Figure DEST_PATH_IMAGE019
行设置为第
Figure 92938DEST_PATH_IMAGE019
+1个特征向量。
优选地，所述监测设备包括地面检测装置和空中检测装置，所述地面检测装置包括监测外管和监测内管，所述监测外管的顶端内壁和底端内壁均固定连接有连接杆，多个所述连接杆的一端分别与所述监测内管的顶部表面和底部表面固定连接，所述监测外管的顶部固定连接有顶罩，所述顶罩的上表面固定连接有设备箱，所述设备箱的顶部固定连接有太阳能电池板，所述设备箱的内部设置有蓄电池和控制模块，所述蓄电池与所述控制模块电性连接，所述蓄电池与所述太阳能电池板电性连接；
所述监测内管的顶端内壁设置有驱动监测装置，所述驱动监测装置包括有安装板，所述安装板的顶部与所述顶罩的内底壁固定连接；
所述监测内管的一侧内壁设置有无线导电装置，所述无线导电装置包括有导电滑针，所述监测内管的一侧内壁开设有第一滑槽，所述第一滑槽的内壁固定连接有导电块，所述导电块的表面与所述导电滑针的表面滑动插接，所述导电块与所述导电滑针电性连接，所述导电块与所述蓄电池电性连接；
所述监测内管的底端内壁设置有监测装置，所述监测装置包括有监测管，所述监测管的表面与所述监测内管内底壁滑动插接。
优选地，所述安装板的安装表面固定连接有驱动电机，所述驱动电机为正反转驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过联轴器固定连接有螺纹轴，所述螺纹轴的表面螺纹连接有螺纹管，所述螺纹管的表面与监测管的表面固定连接。
优选地，所述监测内管的另一侧内壁开设有第二滑槽，所述螺纹管的顶端表面固定连接有限位块，所述限位块的表面与第二滑槽的内壁滑动插接。
优选地，所述监测内管的底端内壁开设有密封槽，所述密封槽的内壁固定连接有密封圈，所述密封圈的表面与所述监测管的表面滑动插接。
优选地，所述监测管的顶端表面固定连通有支撑管，所述支撑管的顶端固定连接有绝缘球，所述绝缘球的内部开设有绝缘滑槽，所述绝缘滑槽的一侧内壁与导电滑针的表面滑动插接，所述导电滑针的一端表面固定连接有绝缘圈，所述绝缘圈的表面与绝缘滑槽的内壁滑动插接，所述绝缘圈的表面固定连接有弹簧，所述弹簧的一端与绝缘滑槽的一侧内壁固定连接。
优选地，所述支撑管的内壁套接有穿线管，所述穿线管的底端贯穿并延伸至监测管的内部，所述穿线管的顶端贯穿绝缘球并延伸至绝缘滑槽的内部，所述穿线管的内壁套接有电源线，所述电源线的顶端与导电滑针电性连接。
优选地，所述螺纹管的底端固定连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆与所述电源线电性连接，所述电动伸缩杆的伸缩轴铰接有活塞杆，所述活塞杆的底端固定连接有活塞，所述活塞的表面固定连接有第一密封垫。
优选地，所述监测管的内底壁固定连通有储水管，所述储水管的一侧内壁固定连通有传感器安装管，所述传感器安装管的内部设置有监测探头，所述监测探头与电源线电性连接，所述活塞的表面和所述第一密封垫的表面均与所述储水管的顶端内壁滑动插接。
优选地，所述储水管的内底壁呈倾斜形状，所述储水管的内底壁分别开设有进水孔和出水孔，所述进水孔的内壁和出水孔的内壁均固定连接有第二密封垫，所述进水孔的内壁和出水孔的内壁均固定连接有压簧，所述压簧的一端固定连接有密封球，所述密封球的表面与第二密封垫的表面滑动插接。
优选地，所述空中检测装置设置于所述监测外管的顶部，所述监测外管的内壁通过轴承转动安装有转轴，所述驱动电机通过所述转轴表面设置的锥齿轮组驱动所述转轴转动，所述驱动电机为双输出轴电机；
所述转轴的表面固定套接有卷筒，所述转轴的一端轴心处活动设有软性气压管，所述软性气压管的底端设有充气的带有泄压阀的气泵，所述软性气压管卷绕在所述卷筒的表面。
优选地，所述监测外管顶部的顶罩上表面固定安装有带有漏水孔的收纳桶，所述收纳桶的轴心处固定连通有喇叭管，所述软性气压管的顶部穿过所述喇叭管延伸至所述收纳桶的内部后固定连通有充气可升起的气球，所述软性气压管的内壁固定安装有与所述气球固定连接的绳索，所述软性气压管顶部的外表面固定安装有用于检测空气中碳含量的传感器。
本发明中的有益效果为：
1、通过设置数据标度模块将各类检测碳含量的传感器检测数据在三维立体坐标系中进行三维标记，增加数据的传输速度，即，将各类数据预先按照类别将数据进行标记，比如一氧化碳、二氧化碳以及其他碳化物的物质检测数据，可以以此类别来将数据进行机器自动学习分类，以达到智能的效果，当需要调用数据时，计算机可通过计算内存瞬时调出预存在数据库内存内前后相关联的检测数据，即能达到计算牵引出一系列同类型或同类别被标记出来的数据组，就能够将其相关的线性数据一起带出来。
2、通过设备箱内部的控制模块利用程序自动控制驱动电机工作，带动监测管向下运动延伸，由此可自动调节延伸深度，满足不同深度地下水监测的需求，以及通过设定监测深度自动控制来到需要监测的深度监测，只需要一根监测管即可进行实时监测，避免现有的多根监测管操作，且安装方便维修简单，降低了生产制造成本的效果。
3、通过设置监测装置实现任一深度地下水监测的目的，提高数据监测的精确度。
4、通过设置无线导电装置避免现有的有线连接操作时，线缆易损坏、断裂、缠绕，以及安装线缆过长的问题。
5、通过气球的空气浮力将传感器或其他视频摄像头带入到设定高度中进行含碳空气进行检测，且可以将驱动电机接入5G基站中实现远程遥控。
附图说明
图1为本发明中的基于物联网的生态低碳监测系统的结构示意图；
图2为本发明中的基于物联网的生态低碳监测系统的数据标度模块原理图；
图3为本发明中的基于物联网的生态低碳监测系统的监测外管结构半剖立体图；
图4为本发明中的基于物联网的生态低碳监测系统的监测外管结构立体图；
图5为本发明中的基于物联网的生态低碳监测系统的监测管结构剖视图；
图6为图5中A处结构放大图；
图7为图5中B处结构放大图；
图8为图5中C处结构放大图；
图9为本发明中的基于物联网的生态低碳监测系统的空中检测装置立体图；
图10为本发明中的基于物联网的生态低碳监测系统的空中检测装置局部立体图。
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。
实施例1：
参照图1-2，本实施例提到了一种基于物联网的生态低碳监测系统，其包括安装在检测地的5G基站14以及与5G基站14电性连接的监测设备，检测设备同时对检测地中的含碳固液态中物质进行传感检测，并将检测后的数据通过5G基站14发射的5G网络15传输至后台服务器16内；
监测设备将检测地内空气中不同高度的含碳气态物质、地面以及地下的含碳固态物质以及地面和地下含碳液态物质同时进行含碳检测，并将检测后的数据通过有线/无线传输方式传送至5G基站14。
5G基站14内设有用于数据分类的数据标度模块，数据标度模块将数据根据类别实现数据的标记，标记后的数据通过5G基站14内的天线传送至后台服务器16内；
进一步地，数据标度模块包括对数据
Figure 87439DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure DEST_PATH_IMAGE021
进行三维标记的用于将数据
Figure 25308DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 54444DEST_PATH_IMAGE021
嵌入到低维空间中的局部线性嵌入单元，以将数据
Figure 967036DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 448833DEST_PATH_IMAGE021
分别在三维坐标系中被标记 出来，使得每个数据的特征被拆分后都由三个坐标系轴表示并被标记。
进一步地，为了处理非线性数据较多的区域，让该区域范围缩小，以此减小误差， 该过程称为重建误差，该误差为原始数据点和它的重建之间距离的平方和：
Figure 488595DEST_PATH_IMAGE022
；
权重
Figure DEST_PATH_IMAGE023
说明了第j个数据点对第i个重建的影响大小。数据点
Figure 575500DEST_PATH_IMAGE024
和
Figure 173841DEST_PATH_IMAGE025
对重建一个 特殊的数据点有用，当其他数据点离得很远，则不是很有用，在只有与当前数据点靠的很近 的数据点（即，邻域）是有用的。
而产生邻近数据点的方法分别为：
1、与当前数据点的距离小于预先定义的距离
Figure 877354DEST_PATH_IMAGE026
的数据点为近邻数据点，这些近邻 数据点靠的很近，但不知具体数量。
2、前
Figure 704496DEST_PATH_IMAGE027
个靠得最近的数据点为近邻数据点，这些数据点离得远，但能知道具体数 量。
由此解出权重
Figure 708224DEST_PATH_IMAGE028
是一个最小二乘法，在此基础上通过加强限制条件来进一步简 化：对任意一个数据点
Figure 510089DEST_PATH_IMAGE024
或
Figure 841845DEST_PATH_IMAGE025
，当与当前数据点很远时，则
Figure 331732DEST_PATH_IMAGE028
=0并且
Figure DEST_PATH_IMAGE029
，此时就 会产生一个重建的三维的数据点
Figure 517862DEST_PATH_IMAGE024
或
Figure 67793DEST_PATH_IMAGE030
，为此，提取数据点时需要降维，重新应用一个相 同的基本成本函数，根据确定的低维空间（L维）中的数据点
Figure DEST_PATH_IMAGE031
，此 公式其实是一个求二次型矩阵
Figure 840839DEST_PATH_IMAGE032
特征值的问题，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE033
是一个克 罗内克函数，即
Figure 321368DEST_PATH_IMAGE034
，否则为0。
根据上述内容即可产生以下局部线性嵌入算法：
（一）、找出数据
Figure DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 440633DEST_PATH_IMAGE036
的邻近点并各设有前k个近的点（即前k个近的数据点）：
-计算每对数据点间的距离。
-找到前k个小的距离；
-对于k个近的点以外的点，使得
Figure DEST_PATH_IMAGE037
=0；
-对每个点
Figure 318722DEST_PATH_IMAGE038
：一是对每个点创建一个近邻点的位置表
Figure DEST_PATH_IMAGE039
，二是计算
Figure 812020DEST_PATH_IMAGE040
；
（二）、根据约束条件计算令等式
Figure DEST_PATH_IMAGE041
最小的权矩阵W：
-计算局部协方差
Figure 846972DEST_PATH_IMAGE042
，其中Z就是
Figure DEST_PATH_IMAGE043
组成的矩阵；
-利用
Figure 243581DEST_PATH_IMAGE044
计算W，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE045
是N*N单位矩阵；
-对于非邻近点，令
Figure 56685DEST_PATH_IMAGE046
=0；
-对
Figure DEST_PATH_IMAGE047
设置其他非邻近点以外的元素；
（三）、计算使得等式
Figure 381487DEST_PATH_IMAGE048
最小的低维向量：
-创建
Figure DEST_PATH_IMAGE049
；
-计算
Figure 174124DEST_PATH_IMAGE050
的特征值和特征向量；
-根据特征值的大小给特征向量进行排序；
-对应于第
Figure DEST_PATH_IMAGE051
小的特征值，将向量
Figure 267982DEST_PATH_IMAGE052
的第
Figure 596196DEST_PATH_IMAGE051
行设置为第
Figure 860824DEST_PATH_IMAGE054
+1个特征向量（忽略特征 值为0的第一个特征向量）。
通过设置数据标度模块，将各类检测碳含量的传感器检测数据在三维立体坐标系中进行三维标记，增加数据的传输速度，即，将各类数据预先按照类别将数据进行标记，比如一氧化碳、二氧化碳以及其他碳化物的物质检测数据，因为一氧化碳、二氧化碳等此类数据通过传感器收集后，数据会以模拟信号转化成二进制的数字信号，之后传送到计算机内进行读取，该读取过程是对存储器的变磁，读取的时候分正极和负极，正极为1负极为0，存储也都是以0或1的方式实现存储，在计算机内部的程序中，所有的数据只是以0或1的方式存在，在上述中，每个数据点
Figure 299895DEST_PATH_IMAGE056
和
Figure 717101DEST_PATH_IMAGE058
以0或1的形式带入上述各公式中进行数据的维度自我计算。由此可以将数据进行机器自动学习分类，以达到智能分析数据的效果，当需要调用数据时，计算机可通过计算内存瞬时调出预存在数据库内存内前后相关联的检测数据，即能将一系列同类型或同类别的、被标记出来的数据组一并导出，，方便数据的传输，整理，调用以及存储。
实施例二
本实施例与实施例1的不同之处仅在于，如图3-8所示,本实施例中的监测设备包括地面检测装置和空中检测装置，所述地面检测装置包括监测外管1和监测内管2，监测外管1的顶端内壁和底端内壁均固定连接有连接杆3，多个连接杆3的一端分别与监测内管2的顶部表面和底部表面固定连接，监测外管1的顶部固定连接有顶罩4，顶罩4的上表面固定连接有设备箱5，设备箱5的顶部固定连接有太阳能电池板6，设备箱5的内部设置有蓄电池7和控制模块8，蓄电池7与控制模块8电性连接，蓄电池7与太阳能电池板6电性连接；
通过设置设备箱5的顶部固定连接有太阳能电池板6，设备箱5的内部设置有蓄电池7和控制模块8，从而通过太阳能的利用达到绿色环保，节约煤炭资源的效果。
进一步的，所述监测内管2的顶端内壁设置有驱动监测装置，驱动监测装置包括有安装板9，安装板9的顶部与顶罩4的内底壁固定连接；
同时，所述监测内管2的底端内壁设置有监测装置，且监测装置包括有监测管13，监测管13的表面与监测内管2内底壁滑动插接。
所述安装板9的安装表面固定连接有驱动电机91，驱动电机91为正反转驱动电机，驱动电机91的输出轴通过联轴器固定连接有螺纹轴92，螺纹轴92的表面螺纹连接有螺纹管93，螺纹管93的表面与监测管13的表面固定连接；监测内管2的另一侧内壁开设有第二滑槽94，螺纹管93的顶端表面固定连接有限位块95，限位块95的表面与第二滑槽94的内壁滑动插接,通过设置限位块95与第二滑槽94的内壁滑动插接起到螺纹管93限位的效果，防止螺纹轴92转动带动螺纹管93移动时发生打滑。
进一步的，所述监测内管2的底端内壁开设有密封槽96，密封槽96的内壁固定连接有密封圈97，密封圈97的表面与监测管13的表面滑动插接；
所述螺纹管93的底端固定连接有电动伸缩杆1301，电动伸缩杆1301与电源线1007电性连接，电动伸缩杆1301的伸缩轴铰接有活塞杆1302，活塞杆1302的底端固定连接有活塞1303，活塞1303的表面固定连接有第一密封垫1304，由此通过电动伸缩杆1301带动活塞1303运动；
所述监测管13的内底壁固定连通有储水管1305，储水管1305的一侧内壁固定连通有传感器安装管1306，传感器安装管1306的内部设置有监测探头1307，监测探头1307与电源线1007电性连接，活塞1303的表面和第一密封垫1304的表面均与储水管1305的顶端内壁滑动插接，由此通过第一密封垫1304起到密封的效果。
进一步的，所述储水管1305的内底壁呈倾斜形状，储水管1305的内底壁分别开设有进水孔1308和出水孔1309，进水孔1308的内壁和出水孔1309的内壁均固定连接有第二密封垫1310，进水孔1308的内壁和出水孔1309的内壁均固定连接有压簧1311，压簧1311的一端固定连接有密封球1312，密封球1312的表面与第二密封垫1310的表面滑动插接。
由此，本实施例中可驱动监测管13到达检测位置，然后控制电动伸缩杆1301工作伸入至对应深度，以进行抽取对应深度的地下水，此时抽取的地下水与监测探头1307接触，以被其检测，待检测结束后自动排除内部的检测水，然后重复上述动作，以完成另一深度地下水的检测，由此实时完成不同深度地下水的检测，丰富数据样本，提高检测数据的精确度。
同时，所述设备箱5内部的控制模块8利用程序即可自动控制驱动电机91工作，由此带动监测管13向下运动延伸，进行自动调节监测地下水深度的效果，且只需要一根监测管13即可进行实时监测，无需多根监测管13操作，且安装方便维修简单，降低了生产制造成本。
实施例三
本实施例与实施例二的不同之处仅在于，所述监测内管2的一侧内壁设置有无线导电装置，无线导电装置包括有导电滑针10，监测内管2的一侧内壁开设有第一滑槽11，第一滑槽11的内壁固定连接有导电块12，导电块12的表面与导电滑针10的表面滑动插接，导电块12与导电滑针10电性连接，导电块12与蓄电池7电性连接；
进一步的，所述监测管13的顶端表面固定连通有支撑管1001，支撑管1001的顶端固定连接有绝缘球1002，绝缘球1002的内部开设有绝缘滑槽1003，绝缘滑槽1003的一侧内壁与导电滑针10的表面滑动插接，导电滑针10的一端表面固定连接有绝缘圈1004，绝缘圈1004的表面与绝缘滑槽1003的内壁滑动插接，绝缘圈1004的表面固定连接有弹簧1005，弹簧1005的一端与绝缘滑槽1003的一侧内壁固定连接，由此通过设置弹簧1005提供弹力，以驱使导电滑针10向外运动挤压导电块12进行导电，以实现电连接。
所述支撑管1001的内壁套接有穿线管1006，穿线管1006的底端贯穿并延伸至监测管13的内部，穿线管1006的顶端贯穿绝缘球1002并延伸至绝缘滑槽1003的内部，穿线管1006的内壁套接有电源线1007，电源线1007的顶端与导电滑针10电性连接。
由此，本实施例中通过设置无线导电装置实现自动调节延伸驱动以及无线导电连接，避免有线连接引起的线缆损坏、断裂、缠绕，以及安装线缆过长，成本高等问题。
实施例四
本实施例与实施例一至三任一项的不同之处仅在于，如图9-10所示，本实施例中的空中检测装置设置于监测外管1的顶部，监测外管1的内壁通过轴承转动安装有转轴101，驱动电机91通过转轴101表面设置的锥齿轮组102驱动转轴101转动，驱动电机91为双输出轴电机；
同时，所述转轴101的表面固定套接有卷筒103，转轴101的一端轴心处活动设有软性气压管104，软性气压管104的底端设有充气的带有泄压阀的气泵105，软性气压管104卷绕在卷筒103的表面。
进一步的，所述监测外管1顶部的顶罩4上表面固定安装有带有漏水孔1011的收纳桶106，收纳桶106的轴心处固定连通有喇叭管107，软性气压管104的顶部穿过喇叭管107延伸至收纳桶106的内部后固定连通有充气可升起的气球108，软性气压管104的内壁固定安装有与气球108固定连接的绳索109，软性气压管104顶部的外表面固定安装有用于检测空气中碳含量的传感器1010。
由此，可通过气球108的空气浮力将传感器1010或视频摄像头等其他设备带入到设定高度中进行含碳空气检测，而高度设定可通过驱动电机91来控制，也可以将驱动电机91接入5G基站14中，以实现对驱动电机91的远程遥控。
工作原理：
步骤一、安装时，将本装置放置在钻好的饮用水井孔内部，使其顶罩4位于井口上方，监测外管1延伸进井内部；
步骤二、通过设备箱5内部的程序定时控制本装置进行监测，按水的深度进行设定，驱动监测管13向下运动抽取对应深度的饮用水监测，通过监测探头1307监测，使其监测数据传输到设备箱5内部储存记录；
步骤三、当监测管13向下运动操作时，通过控制模块8控制驱动电机91工作，带动螺纹轴92转动，从而带动动螺纹管93向下运动，同时带动监测管13向下运动，当监测管13向下运动到设定监测位置时，控制电动伸缩杆1301工作，带动活塞1303向上运动使储水管1305内部产生吸力，吸力大于进水孔1308内部的压簧1311的压力，控制其中密封球1312离开第二密封垫1310，进行抽取对应深度位置的水，使得水与监测探头1307接触监测；
步骤四、当监测后再一次调节深度时，在监测管13向下运动调节时，控制电动伸缩杆1301工作，带动活塞1303向下运动挤压内部的水，使之水压大于出水孔1309内部的压簧1311的压力，控制内部的水从出水孔1309内部，进行等待下潜到下面设定深度时，进行抽取监测；
步骤五、当使用空中检测装置时，控制通过远程控制驱动电机91启动，驱动电机91通过锥齿轮组102带动卷筒103上的软性气压管104松开，再控制气泵105启动，气泵105通过软性气压管104对收纳桶106内的气球108充气，气球108充气后升起来，带动软性气压管104顶部的传感器1010升起，达到预设高度后，传感器1010开始对空气中的含碳物质进行检测传感，数据采集完成后，反向控制驱动电机91，将气球108拉回，待气球108与收纳桶106接触时，关闭气泵105，气球108内的气体被释放掉，气球108复位至收纳桶106内。
以上所述，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 (10)

1.一种基于物联网的生态低碳监测系统，其特征在于：包括安装在检测地的5G基站以及与5G基站电性连接的监测设备，所述检测设备同时对检测地中的含碳固液态物质进行检测，并将检测后的数据通过所述5G基站发射的5G网络传输至所述后台服务器内；
所述5G基站内设有用于数据分类的数据标度模块，所述数据标度模块将数据根据类别实现数据的标记，标记后的数据通过5G基站内的天线传送至所述后台服务器内；
所述监测设备将所述检测地内空气中不同高度的含碳气态物质、地面以及地下的含碳固态物质以及地面和地下含碳液态物质同时进行含碳检测，并将检测后的数据通过有线/无线传输方式传送至所述5G基站。
2.根据权利要求1所述的生态低碳监测系统，其特征在于：所述数据标度模块包括对检测数据
Figure 199993DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 710609DEST_PATH_IMAGE004
进行三维标记，且用于将数据
Figure 959188DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 947872DEST_PATH_IMAGE008
嵌入到低维空间中的局部线性嵌入单元。
3.根据权利要求2所述的生态低碳监测系统，其特征在于：所述局部线性嵌入单元用于找出每个数据
Figure 591606DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 882910DEST_PATH_IMAGE012
的相邻数据点的邻近点，并构成数据
Figure 477839DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 145581DEST_PATH_IMAGE012
在各三维坐标系中对应的数据集合，且找出数据
Figure 407935DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 870140DEST_PATH_IMAGE012
的邻近点前k个近的点。
4.根据权利要求3所述的生态低碳监测系统，其特征在于：对k个近的点进行计算每对点间的距离；
找到前k个小的距离；
对于前k个近的点以外的点，使得
Figure 217945DEST_PATH_IMAGE016
=0；
对每个点
Figure 423798DEST_PATH_IMAGE018
，对每个点创建一个近邻点的位置表
Figure 42124DEST_PATH_IMAGE020
，并计算
Figure 940810DEST_PATH_IMAGE022
；
根据约束条件计算等式
Figure 775910DEST_PATH_IMAGE024
最小的权矩阵W：
计算局部协方差
Figure 519876DEST_PATH_IMAGE026
，其中Z就是
Figure 756822DEST_PATH_IMAGE028
组成的矩阵；
利用
Figure 560830DEST_PATH_IMAGE030
计算W，其中
Figure 617647DEST_PATH_IMAGE032
是N*N单位矩阵；
对于非邻近点，令
Figure 779683DEST_PATH_IMAGE034
=0；
对
Figure 746502DEST_PATH_IMAGE036
设置其他非邻近点以外的元素；
计算使得等式
Figure 846045DEST_PATH_IMAGE038
最小的低维向量：
创建
Figure 265525DEST_PATH_IMAGE040
；
计算
Figure 741506DEST_PATH_IMAGE042
的特征值和特征向量；
根据特征值的大小给特征向量进行排序；
对应于第
Figure 562832DEST_PATH_IMAGE044
小的特征值，将向量
Figure DEST_PATH_IMAGE046
的第
Figure DEST_PATH_IMAGE048
行设置为第
Figure DEST_PATH_IMAGE050
+1个特征向量。
5.根据权利要求1所述的生态低碳监测系统，其特征在于：所述监测设备包括地面检测装置和空中检测装置；
所述地面检测装置包括监测外管和监测内管，所述监测外管的顶端内壁和底端内壁均固定连接有连接杆，多个所述连接杆的一端分别与所述监测内管的顶部表面和底部表面固定连接，所述监测外管的顶部固定连接有顶罩，所述顶罩的上表面固定连接有设备箱，所述设备箱的顶部固定连接有太阳能电池板，所述设备箱的内部设置有蓄电池和控制模块，所述蓄电池与所述控制模块电性连接，所述蓄电池与所述太阳能电池板电性连接；
所述监测内管的顶端内壁设置有驱动监测装置，所述驱动监测装置包括有安装板，所述安装板的顶部与所述顶罩的内底壁固定连接；
所述监测内管的一侧内壁设置有无线导电装置，所述无线导电装置包括有导电滑针，所述监测内管的一侧内壁开设有第一滑槽，所述第一滑槽的内壁固定连接有导电块，所述导电块的表面与所述导电滑针的表面滑动插接，所述导电块与所述导电滑针电性连接，所述导电块与所述蓄电池电性连接；
所述监测内管的底端内壁设置有监测装置，所述监测装置包括有监测管，所述监测管的表面与所述监测内管内底壁滑动插接。
6.根据权利要求5所述的生态低碳监测系统，其特征在于：所述安装板的安装表面固定连接有驱动电机，所述驱动电机为正反转驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过联轴器固定连接有螺纹轴，所述螺纹轴的表面螺纹连接有螺纹管，所述螺纹管的表面与监测管的表面固定连接；
所述监测内管的另一侧内壁开设有第二滑槽，所述螺纹管的顶端表面固定连接有限位块，所述限位块的表面与第二滑槽的内壁滑动插接；
所述监测内管的底端内壁开设有密封槽，所述密封槽的内壁固定连接有密封圈，所述密封圈的表面与所述监测管的表面滑动插接。
7.根据权利要求6所述的生态低碳监测系统，其特征在于：所述监测管的顶端表面固定连通有支撑管，所述支撑管的顶端固定连接有绝缘球，所述绝缘球的内部开设有绝缘滑槽，所述绝缘滑槽的一侧内壁与导电滑针的表面滑动插接，所述导电滑针的一端表面固定连接有绝缘圈，所述绝缘圈的表面与绝缘滑槽的内壁滑动插接，所述绝缘圈的表面固定连接有弹簧，所述弹簧的一端与绝缘滑槽的一侧内壁固定连接；
所述支撑管的内壁套接有穿线管，所述穿线管的底端贯穿并延伸至监测管的内部，所述穿线管的顶端贯穿绝缘球并延伸至绝缘滑槽的内部，所述穿线管的内壁套接有电源线，所述电源线的顶端与导电滑针电性连接。
8.根据权利要求7所述的生态低碳监测系统，其特征在于：所述螺纹管的底端固定连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆与所述电源线电性连接，所述电动伸缩杆的伸缩轴铰接有活塞杆，所述活塞杆的底端固定连接有活塞，所述活塞的表面固定连接有第一密封垫；
所述监测管的内底壁固定连通有储水管，所述储水管的一侧内壁固定连通有传感器安装管，所述传感器安装管的内部设置有监测探头，所述监测探头与电源线电性连接，所述活塞的表面和所述第一密封垫的表面均与所述储水管的顶端内壁滑动插接；
所述储水管的内底壁呈倾斜形状，所述储水管的内底壁分别开设有进水孔和出水孔，所述进水孔的内壁和出水孔的内壁均固定连接有第二密封垫，所述进水孔的内壁和出水孔的内壁均固定连接有压簧，所述压簧的一端固定连接有密封球，所述密封球的表面与第二密封垫的表面滑动插接。
9.根据权利要求6所述的生态低碳监测系统，其特征在于：所述空中检测装置设置于所述监测外管的顶部，所述监测外管的内壁通过轴承转动安装有转轴，所述驱动电机通过所述转轴表面设置的锥齿轮组驱动所述转轴转动，所述驱动电机为双输出轴电机；
所述转轴的表面固定套接有卷筒，所述转轴的一端轴心处活动设有软性气压管，所述软性气压管的底端设有充气的带有泄压阀的气泵，所述软性气压管卷绕在所述卷筒的表面。
10.根据权利要求9所述的生态低碳监测系统，其特征在于：所述监测外管顶部的顶罩上表面固定安装有带有漏水孔的收纳桶，所述收纳桶的轴心处固定连通有喇叭管，所述软性气压管的顶部穿过所述喇叭管延伸至所述收纳桶的内部后固定连通有气球，所述软性气压管的内壁固定安装有与所述气球固定连接的绳索，所述软性气压管顶部的外表面固定安装有用于检测空气中碳含量的传感器。
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