CN114582102A - 一种矿山环境智能监测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿山环境智能监测系统和方法，系统包括：环境信息采集模块：用于采集监测区域的环境信息数据；矿山环境修复专家系统：用于接收环境信息数据，生成检测结果，并将所述检测结果反馈至所述环境信息采集模块。数据存储模块：用于接收和存储矿山环境修复专家系统给出的警报等级、治理方案以及对应的原始环境数据；信息推送及报警模块：用于实时向相关负责人推送报警等级和治理方案的相关信息；矿山环境修复专家系统分别与环境信息采集模块、数据存储模块、信息推送及报警模块连接。本发明节约了大量人力、物力、时间等各种成本，精简了从发现污染开始到专家会诊给出治理方案结束这一整个流程，大大提高了检测效率和准确率。
Description
技术领域
本发明属于矿山修复技术领域，特别是涉及一种矿山环境智能监测系统和方法。
背景技术
有色金属矿山采选冶过程中形成的重金属和有机选冶药剂的复合污染所造成的环境风险及污染近年来逐渐显现，对周边生态环境和群众健康构成了严重威胁。
专家系统可看作一类具有专门知识的计算机智能程序系统，它能运用特定领域中专家提供的专门知识和经验，并采用人工智能中的推理技术来求解和模拟通常由专家才能解决的各种复杂问题。该技术具有智能、实时、高效、宏观等优势，为环境变化检测提供了新的技术手段，在实际应用中，人与机器协同工作、彼此互补的优势，是当今人工智能技术发展的趋势。
有色金属矿山废渣作为目前没有能力使用的资源，随着科技的发展，今后可能成为再利用的资源库，现阶段应该加以很好的保护。而微生物修复技术作为有色金属矿区重金属及选冶药剂复合污染的修复治理之一，在修复技术的实施过程中，需要智能、实时、高效、宏观的接收矿山环境修复检测数据并及时反馈检测效果，及时依据检测数据对所监测的矿山进行预警以及治理方案的修订，根据专家系统反馈的检测结果并据此调整数据采集频率，从而为矿山污染环境的源头阻隔以及生态修复提供保障。但是由于基于人工智能的智能专家系统的建立受限于先进人工智能程序系统设置，对监测区域环境数据的智能化分析和检测结果以及环境修复中警报等级和治理方案完善等带来很大的影响，尤其是人工智能化的专家系统在矿山修复领域的实际应用依旧面临着巨大的挑战。
因此亟需提供一种基于智能专家系统的矿山环境智能监测系统和方法。
发明内容
克服了现有技术中的不足，本发明提供了一种矿山环境智能监测系统和方法,该系统利用基于人工智能的智能专家系统对监测区域的环境数据进行智能化分析检测，真正同时实现了矿山环境监测与治理的智能化、实时性和同步性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种矿山环境智能监测系统，包括：
环境信息采集模块：用于采集监测区域的环境信息数据；
矿山环境修复专家系统：用于接收所述环境信息数据，生成检测结果，并将所述检测结果反馈至所述环境信息采集模块；
数据存储模块：用于接收和存储所述矿山环境修复专家系统给出的警报等级、治理方案以及对应的原始环境数据；
信息推送及报警模块：用于实时向相关负责人推送报警等级和治理方案的相关信息；
所述矿山环境修复专家系统分别与所述环境信息采集模块、数据存储模块、信息推送及报警模块连接。
优选地，所述环境信息采集模块包括若干传感器，所述传感器设置于环境监测区域中的一个或多个采集位点，且每个所述采集位点设置一个或多个传感器，用于检测所述环境监测区域中的一种或多种参数。
优选地，所述传感器包括PH传感器、总硫传感器、总磷传感器、总氮传感器、和重金属含量传感器。
优选地，所述矿山环境修复专家系统包括：
动态数据库：用于接收所述环境信息数据，并将所述环境信息数据发送至解释器内；
解释器：用于将所述环境信息数据解释为机器能够读取的数据；
推理机：用于根据专家知识库内的知识与经验进行推理和分析，得到推理结果。
优选地，所述矿山环境修复专家系统定期通过矿山修复领域的专家进行专家级知识与经验的更新和补充。
优选地，所述矿山环境修复专家系统在分析判断结束后实时将警报等级或优质等级反馈给所述环境采集模块，以使环境采集模块根据实际条件和需求调整各个采集位点的传感器采集数据的频率；其中，所述数据的采集频率随所述警报等级的提高增大，随所述优质等级的提高减小。
优选地，所述数据存储模块同时具有历史数据查询和导出功能，查询顺序包括按时间顺序查询、按警报等级查询。
优选地，所述信息推送及报警模块包括通信模块、短信及邮件推送模块，所述信息推送及报警模块实时接收所述矿山环境修复专家系统发送的警报等级和治理方案，并通过所述通信模块向相关负责人实时推送含有警报等级的短信，同时通过所述短信及邮件推送模块向相关负责人实时推送有关警报等级、治理方案以及对应的原始环境数据的邮件；其中所述相关负责人包括技术负责人、治理实施负责人和责任负责人。
一种应用于矿山环境智能监测系统的监测方法，包括以下步骤：
基于环境信息采集模块采集监测区域的环境信息数据，发送至矿山环境修复专家系统；
通过所述矿山环境修复专家系统对采集的所述环境信息数据进行翻译与推理，得到警报等级和治理方案；
将所述警报等级和治理方案通过所述信息推送及报警模块推送给相关负责人，用于实时报警和实时治理。
优选地，所述矿山环境修复专家系统接收到所述环境信息数据后，首先进入动态数据库，然后经过解释器翻译后发送至推理机，所述推理机根据专家知识库内的专家级水平的知识与经验，利用人类专家解决问题的方法和策略对所述监测区域内检测出的环境数据进行智能分析、推理和判断，进而得到警报等级和治理方案。
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过智能专家系统对监控区域的环境数据进行智能化分析检测，节约了大量人力、物力、时间等各种成本，精简了从发现污染开始到专家会诊给出治理方案结束这一整个流程，大大提高了检测效率和准确率；
(2)本发明的监测与治理具有实时性和同步性，且警报等级和治理方案等信息通过短信和邮件的方式实时推送给相关负责人，真正实现了第一时间发现和第一时间治理；且本发明中的环境监测数据能够自动获取与处理，无需检测人员现场驻留。
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为本发明实施例的矿山环境智能监测系统的模块关系示意图；
图2为本发明实施例的矿山环境修复专家系统的逻辑原理图；
图3为本发明实施例的信息推送及报警模块的逻辑原理图。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照附图1，一种矿山环境智能监测系统，包括：
环境信息采集模块：用于采集监测区域的环境信息数据；
矿山环境修复专家系统：用于接收所述环境信息数据，生成检测结果，并将所述检测结果反馈至所述环境信息采集模块；
数据存储模块：用于接收和存储所述矿山环境修复专家系统给出的警报等级、治理方案以及对应的原始环境数据；
信息推送及报警模块：用于实时向相关负责人推送报警等级和治理方案的相关信息；
所述矿山环境修复专家系统分别与所述环境信息采集模块、数据存储模块、信息推送及报警模块连接。
环境信息采集模块包括多个传感器，所述传感器设置于环境监测区域中的一个或多个采集位点，且每个采集位点根据环境、条件、需求等设置一个或多个传感器，以检测环境监测区域中的一种或多种参数。所述传感器包括pH传感器、总硫(TS)传感器、总磷(TP)传感器、总氮(TN)传感器、重金属含量(如砷、铜、铅、锌、锑等)传感器中的一种或多种。
环境信息采集模块与矿山环境修复专家系统互联互通，其采集监测区域内的环境数据，并将环境数据实时传输至矿山环境修复专家系统以进行实时检测与分析；与此同时，环境信息采集模块同样接收矿山环境修复专家系统的分析结果以对传感器采集数据的频率进行调整。
专家系统可看作一类具有专门知识的计算机智能程序系统，它能运用特定领域中专家提供的专门知识和经验，模拟人类专家的决策过程，并采用人工智能中的推理技术来求解和模拟通常由专家才能解决的各种复杂问题。该技术具有智能、实时、高效、宏观等优势，为环境变化检测提供了新的技术手段。
如图2所示，矿山环境修复专家系统主要包含：监测区域环境数据，解释器，推理机，动态数据库，专家知识库，知识获取，矿山修复资深专家，环境数据检测结果，警报等级和治理方案(污染)和优质等级(未污染)。矿山环境修复专家系统首先将监测区域环境数据放入动态数据库，然后将其交给解释器翻译后再发送推理机，推理机则根据专家知识库内的专家知识与经验，利用人类专家解决问题的方法和策略来对监测区域环境数据进行智能分析、推理和判断，进而根据环境数据分析结果给出监测区域的警报等级和治理方案(污染)，或给出优质等级(未污染)。
矿山环境修复专家系统在运行过程中会定期通过矿山修复资深专家通过知识获取对专家知识库进行专家级知识与经验的更新和补充，以实现对所述矿山环境修复专家系统的不断更新，从而保证其专业性和权威性。
矿山环境修复专家系统对监测区域内的环境数据进行智能分析、推理和判断，当分析结果表明存在污染时，则实时给出对应的警报等级和治理方案；当分析结果表明不存在污染时，则仅给出优质等级。所述矿山环境修复专家系统在分析判断结束后会实时将警报等级或优质等级反馈给环境采集模块，以使环境采集模块根据实际环境情况和需求调整传感器采集数据的频率，这里，传感器采集数据的频率与警报等级或优质等级满足如下关系：数据采集频率随警报等级的提高而增大，随优质等级的提高而减小。与此同时，所述矿山环境修复专家系统还会将警报等级、治理方案及对应原始环境数据(或优质等级及对应原始环境数据)归类保存到数据存储模块，同时将上述信息发送给信息推送及报警模块进行实时短信报警和邮件报警，从而实现实时存储、实时报警和实时治理。
数据存储模块与所述矿山环境修复专家系统相连，当分析结果表明存在污染时，其接收和存储所述矿山环境修复专家系统给出的警报等级、治理方案以及对应的原始环境数据；当分析结果表明不存在污染时，其仅接收和存储优质等级以及对应的原始环境数据。数据存储模块同时具有历史数据查询和导出功能，查询过程中即可以按时间顺序查询，也支持按警报等级查询等，以满足相关人员查询、取证、分析等目的。
矿山环境修复专家系和数据存储模块部署在计算处理服务器上。所述计算处理服务器需满足64G内存、4T硬盘空间，以保证人工智能计算处理器具有足够的计算处理能力和数据存储空间，同时计算处理服务器最好配备多块GPU，这样可以满足并行处理计算的需求。
如图3所示，本发明的所述信息推送及报警模块与所述矿山环境修复专家系统相连接，其主要包括通信系统、短信及邮件推送系统和相关负责人，其中相关负责人包括技术负责人、治理实施负责人和责任负责人。
信息推送及报警模块实时接收所述矿山环境修复专家系统给出的警报等级和治理方案等，并通过短信及邮件推送系统以短信和邮件的方式经由通信系统向技术负责人、治理实施负责人和责任负责人实时推送有关警报等级、治理方案等的短信和邮件；其中短信报警向技术负责人、治理实施负责人和责任负责人实时推送警报等级，而邮件报警则向技术负责人、治理实施负责人和责任负责人实时推送警报等级、治理方案和原始环境数据等全部内容，从而实现对监测区域实时报警和实时治理。如果分析结果表明不存在环境污染，则不进行短信和邮件推送。
本发明还提供一种矿山环境智能监测系统的监测方法，包括以下步骤：
基于环境信息采集模块采集监测区域的环境信息数据，发送至矿山环境修复专家系统；
通过所述矿山环境修复专家系统对采集的所述环境信息数据进行翻译与推理，得到警报等级和治理方案；
将所述警报等级和治理方案通过信息推送及报警模块推送给相关负责人，实时实时报警和实时治理。
具体包括：
环境信息采集模块通过一种或多种传感器采集监测区域内多个位点的环境数据，并将采集的环境数据实时传输至矿山环境修复专家系统进行分析检测；与此同时，环境信息采集模块还会实时接收矿山环境修复专家系统实时反馈的检测结果，并根据检测结果实时调整传感器采集数据的频率，而调整策略是监测区域污染越厉害采集频率越高，监测区域环境越好采集频率越低。矿山环境修复专家系统对传感器采集的环境数据进行智能分析与检测，当分析结果表明监测区域存在污染时，则实时给出对应的警报等级和治理方案；当分析结果表明不存在污染时，则仅对应给出优质等级，并将检测结果、警报等级(或优质等级)、治理方案和原始环境数据等归类保存到数据存储模块，以备历史记录查询和历史数据导出，同时通过信息推送及报警模块以短信和邮件方式向技术负责人、治理实施负责人和责任负责人实时推送警报等级、治理方案等信息，以实现实时报警和实时治理。其中短信报警向技术负责人、治理实施负责人和责任负责人实时推送警报等级，而邮件报警则向技术负责人、治理实施负责人和责任负责人实时推送警报等级、治理方案和原始环境数据等全部内容。如果分析结果表明不存在环境污染，则不进行短信和邮件推送。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种矿山环境智能监测系统，其特征在于，包括：
环境信息采集模块：用于采集监测区域的环境信息数据；
矿山环境修复专家系统：用于接收所述环境信息数据，生成检测结果，并将所述检测结果反馈至所述环境信息采集模块；
数据存储模块：用于接收和存储所述矿山环境修复专家系统给出的警报等级、治理方案以及对应的原始环境数据；
信息推送及报警模块：用于实时向相关负责人推送报警等级和治理方案的相关信息；
所述矿山环境修复专家系统分别与所述环境信息采集模块、数据存储模块、信息推送及报警模块连接。
2.根据权利要求1所述的矿山环境智能监测系统，其特征在于，所述环境信息采集模块包括若干传感器，所述传感器设置于环境监测区域中的一个或多个采集位点，且每个所述采集位点设置一个或多个传感器，用于检测所述环境监测区域中的一种或多种参数。
3.根据权利要求2所述的矿山环境智能监测系统，其特征在于，所述传感器包括PH传感器、总硫传感器、总磷传感器、总氮传感器、和重金属含量传感器。
4.根据权利要求1所述的矿山环境智能监测系统，其特征在于，所述矿山环境修复专家系统包括：
动态数据库：用于接收所述环境信息数据，并将所述环境信息数据发送至解释器内；
解释器：用于将所述环境信息数据解释为机器能够读取的数据；
推理机：用于根据专家知识库内的知识与经验进行推理和分析，得到推理结果。
5.根据权利要求4所述的矿山环境智能监测系统，其特征在于，所述矿山环境修复专家系统定期通过矿山修复领域的专家进行专家级知识与经验的更新和补充。
6.根据权利要求5所述的矿山环境智能监测系统，其特征在于，所述矿山环境修复专家系统在分析判断结束后实时将警报等级或优质等级反馈给所述环境采集模块，以使环境采集模块根据实际条件和需求调整各个采集位点的传感器采集数据的频率；其中，所述数据的采集频率随所述警报等级的提高增大，随所述优质等级的提高减小。
7.根据权利要求1所述的矿山环境智能监测系统，其特征在于，所述数据存储模块同时具有历史数据查询和导出功能，查询顺序包括按时间顺序查询、按警报等级查询。
8.根据权利要求1所述的矿山环境智能监测系统，其特征在于，所述信息推送及报警模块包括通信模块、短信及邮件推送模块，所述信息推送及报警模块实时接收所述矿山环境修复专家系统发送的警报等级和治理方案，并通过所述通信模块向相关负责人实时推送含有警报等级的短信，同时通过所述短信及邮件推送模块向相关负责人实时推送有关警报等级、治理方案以及对应的原始环境数据的邮件；其中所述相关负责人包括技术负责人、治理实施负责人和责任负责人。
9.一种应用于权利要求1-8任一项所述的矿山环境智能监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于环境信息采集模块采集监测区域的环境信息数据，发送至矿山环境修复专家系统；
通过所述矿山环境修复专家系统对采集的所述环境信息数据进行翻译与推理，得到警报等级和治理方案；
将所述警报等级和治理方案通过所述信息推送及报警模块推送给相关负责人，用于实时报警和实时治理。
10.根据权利要求9所述的矿山环境智能监测系统的监测方法，其特征在于，所述矿山环境修复专家系统接收到所述环境信息数据后，首先进入动态数据库，然后经过解释器翻译后发送至推理机，所述推理机根据专家知识库内的专家级水平的知识与经验，利用人类专家解决问题的方法和策略对所述监测区域内检测出的环境数据进行智能分析、推理和判断，进而得到警报等级和治理方案。
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|---|---|
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