本發(fā)明涉及地下水監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種地下水資源在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國家，地下水作為水資源的重要組成部分，是舉足輕重的供水源和生態(tài)系統(tǒng)的重要支撐。據(jù)調(diào)查，我國北方地區(qū)65％的生活用水、50％的工業(yè)用水和33％的農(nóng)業(yè)灌溉用水來自地下水。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工業(yè)污水廢渣、化肥、農(nóng)藥及污水灌溉等對土壤及地下水造成了嚴(yán)重的污染。土壤對于外來的污染物具有一定的凈化能力，土壤本身的凈化能力是有一定限度的，當(dāng)進(jìn)入土壤的污染物數(shù)量超過土壤本身的凈化能力時(shí)，土壤就遭受污染，進(jìn)入土壤的污染物會(huì)直接遷移進(jìn)入到地下水中。污染物從地表滲入土壤及地下水的過程中，降雨的自然淋濾起了非常關(guān)鍵的作用。實(shí)時(shí)監(jiān)控每場降雨之后地下水的水位及地下水情況，判斷污染物在土壤及地下水中的遷移、轉(zhuǎn)化的規(guī)律具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
目前，為了研究污染物在土壤及地下水中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，研究人員只能通過自身所在區(qū)域的降雨信息或通過遙測已有雨情站點(diǎn)的降雨信息來估測污染場地的降雨情況，去往污染場地現(xiàn)場測定地下水位，并采集地下水水樣帶回實(shí)驗(yàn)室測定地下水情況。降雨具有區(qū)域性，研究人員根據(jù)自身所在區(qū)域的降雨情況不能準(zhǔn)確獲知污染場地的實(shí)際降雨情況，現(xiàn)有雨情站點(diǎn)并不一定就在污染場地范圍內(nèi)，遙測雨情站點(diǎn)的降雨信息與污染場地的降雨信息存在不一致性。這些問題導(dǎo)致了采樣的盲目性和繁瑣性，降低了污染物在土壤及地下水中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的科學(xué)性和實(shí)效性。在監(jiān)測降雨強(qiáng)度的同時(shí)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測污染場地區(qū)域性降雨后地下水水位及地下水的變化情況，判斷地下水的流動(dòng)方向、分析降雨對污染物在土壤和地下水中的淋濾效果，預(yù)測和評價(jià)污染物的遷移趨勢，研究污染物在土壤及地下水中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，對于掌握和防治地下水污染具有重要意義。
同時(shí)，現(xiàn)有的地下水檢測信息均通過有線網(wǎng)或者GPRS、3G等無線方式傳輸，一方面導(dǎo)致在無人居住的偏遠(yuǎn)地區(qū)或者山區(qū)無GPRS、3G信號(hào)時(shí)無法進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，另一方面大大提高了整個(gè)系統(tǒng)架設(shè)所需要的成本和時(shí)間。
而現(xiàn)有的傳感器組數(shù)據(jù)均不自帶定位數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)缺乏針對性，同時(shí)系統(tǒng)不帶有自我檢測功能，傳感器的故障均需人為去發(fā)現(xiàn)，這無疑容易造成某一個(gè)檢測時(shí)間段數(shù)據(jù)的缺失或偏差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種地下水資源在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過北斗短報(bào)文通訊技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，無需架設(shè)通訊線路，使用方便，能全方位的對地下水進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，從而得出地下水情況的多種評估結(jié)果，檢測結(jié)果精確度高，且可以通過地下水三維模塊的構(gòu)建，對地下水的后續(xù)情況進(jìn)行了預(yù)測和仿真分析，也可以將各種地下水治理方案轉(zhuǎn)換成參數(shù)后作用于所建立的地下水三維模型，實(shí)現(xiàn)了地下水治理方案的合理選擇。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
一種地下水資源在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括
傳感器組，每個(gè)傳感器內(nèi)均安裝有北斗模塊，用于定時(shí)定量檢測采集所檢測段的流量、流速、水位、水溫、泥沙、濁度、酸堿度、電導(dǎo)度、溶解氧、生化需氧量、化學(xué)需氧量、營養(yǎng)鹽和葉綠素參數(shù)，并通過北斗模塊將所采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測中心；
視頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于進(jìn)行所檢測段的相關(guān)視頻數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過北斗模塊發(fā)送到監(jiān)測中心；
監(jiān)測中心，用于接收傳感器組和視頻數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)用其對應(yīng)的北斗信息進(jìn)行標(biāo)記后發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲(chǔ)存，將完成標(biāo)記的傳感器組所檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送到地下水情況評估模塊和專家評估模塊；還用于將接收到的視頻采集模塊所發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成360度幻影成像模塊所能識(shí)別的數(shù)據(jù)格式發(fā)送到360度幻影成像模塊；
360度幻影成像模塊，由立體模型場景、造型燈光系統(tǒng)、應(yīng)用幻影成像膜作為成像介質(zhì)的光學(xué)成像系統(tǒng)、影視播放系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)及音響系統(tǒng)組成，用于根據(jù)監(jiān)測中心所發(fā)送的數(shù)據(jù)生成各種三維立體模型；
仿真模擬模塊，用于驅(qū)動(dòng)參數(shù)變化的，與360度幻影成像模塊構(gòu)建模塊中的各元素建立關(guān)系后，可以在指定的范圍內(nèi)對參數(shù)進(jìn)行變動(dòng)，從而可以驅(qū)動(dòng)仿真分析方法針對不同的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算求解；
虛擬傳感器，為在所建立的三維模型中插入一些各類型的虛擬結(jié)構(gòu)來達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；
所述仿真模擬模塊通過循環(huán)執(zhí)行仿真分析算法或仿真分析方法，將結(jié)果反饋給給虛擬傳感器，所述虛擬傳感器接收結(jié)果并自動(dòng)顯示數(shù)據(jù)；
地下水情況評估模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的算法對所接收到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出地下水情況評估結(jié)果，并將得到的結(jié)果發(fā)送到顯示屏以及指定的移動(dòng)終端，發(fā)送到指定的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲(chǔ)存；
專家評估模塊，用于儲(chǔ)存各類典型的地下水環(huán)境數(shù)據(jù)以及其所可能帶來的地下水災(zāi)害情況，用于將接收到的地下水環(huán)境數(shù)據(jù)與所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行類似度對比，并將比對結(jié)果按照相似度進(jìn)行升序或降序排序后，發(fā)送給顯示屏；內(nèi)設(shè)一網(wǎng)絡(luò)爬蟲進(jìn)程，用于在網(wǎng)絡(luò)中查找與所接收的地下水環(huán)境數(shù)據(jù)相關(guān)的網(wǎng)頁或文檔，并將查詢結(jié)果發(fā)送到顯示屏；
顯示屏，用于顯示地下水環(huán)境結(jié)果、專家評估結(jié)果以及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)數(shù)據(jù)查詢結(jié)果，并基于地下水環(huán)境結(jié)果輸出表征地下水環(huán)境的二維結(jié)果圖、三維結(jié)果圖；
人機(jī)操作模塊，用于輸入信息調(diào)用命令，所述監(jiān)測中心根據(jù)信息調(diào)用命令，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用人們所需的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示。
其中，所述傳感器組包括流速傳感器、流量傳感器、水壓傳感器、水溫傳感器、含氧量傳感器和PH值傳感器。
其中，所述虛擬傳感器包括通用虛擬傳感器和專用虛擬傳感器。
其中，所述數(shù)據(jù)庫內(nèi)設(shè)有一檢索模塊，用于進(jìn)行所儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢索，一旦發(fā)現(xiàn)某一個(gè)北斗定位數(shù)據(jù)所對應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)未查詢到或某一個(gè)北斗定位數(shù)據(jù)未查詢到，則啟動(dòng)短信編輯發(fā)送模塊發(fā)送傳感器或攝像頭故障提醒信息到指定的移動(dòng)終端。
其中，每個(gè)北斗定位數(shù)據(jù)均采用預(yù)設(shè)標(biāo)記的模式儲(chǔ)存與數(shù)據(jù)庫內(nèi)，且每個(gè)標(biāo)記均不同，與傳感器、攝像頭一一對應(yīng)設(shè)計(jì)。
其中，所述顯示屏內(nèi)安裝有
圖形繪制模塊，用于繪制并監(jiān)測根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)得出的各種曲線圖；
回歸計(jì)算模塊，用于通過不同函數(shù)對實(shí)測數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行回歸計(jì)算。
其中，所述圖形繪制模塊根據(jù)輸入的監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成隨時(shí)間、空間變化的時(shí)空效應(yīng)曲線即時(shí)態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線，所述時(shí)態(tài)曲線顯示了各監(jiān)測點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化情況，所述空間效應(yīng)曲線突出了同一時(shí)間不同測點(diǎn)的監(jiān)測結(jié)果隨水流段地理位置的變化規(guī)律。
其中，所述視頻數(shù)據(jù)采集模塊采用紅外高清攝像頭，每個(gè)攝像頭內(nèi)均安裝有北斗模塊。
其中，所述短息編輯發(fā)送模塊從預(yù)設(shè)的短信數(shù)據(jù)庫中選取一條短信，然后將未查詢到的數(shù)據(jù)所對應(yīng)的傳感器或攝像頭標(biāo)號(hào)采用填空的模式填充到所選取的短信中，完成填充后，發(fā)送到指定的手機(jī)。
本發(fā)明具有以下有益效果：
通過北斗短報(bào)文通訊技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，無需架設(shè)通訊線路，使用方便，能全方位的對地下水進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，從而得出地下水情況的多種評估結(jié)果，檢測結(jié)果精確度高，且可以通過地下水三維模塊的構(gòu)建，對地下水的后續(xù)情況進(jìn)行了預(yù)測和仿真分析，也可以將各種地下水治理方案轉(zhuǎn)換成參數(shù)后作用于所建立的地下水三維模型，實(shí)現(xiàn)了地下水治理方案的合理選擇，同時(shí)每個(gè)傳感器和攝像頭所采集到的數(shù)據(jù)均自帶北斗定位數(shù)據(jù)，大大提高了數(shù)據(jù)的針對性，也提高了后期評估結(jié)果的精確性，且系統(tǒng)自帶自我檢測模塊，一旦其中一個(gè)傳感器或攝像頭發(fā)生故障或偏移均會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使用方便。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種地下水資源在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種地下水資源在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括
傳感器組，每個(gè)傳感器內(nèi)均安裝有北斗模塊，用于定時(shí)定量檢測采集所檢測段的流量、流速、水位、水溫、泥沙、濁度、酸堿度、電導(dǎo)度、溶解氧、生化需氧量、化學(xué)需氧量、營養(yǎng)鹽和葉綠素參數(shù)，并通過北斗模塊將所采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測中心；
視頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于進(jìn)行所檢測段的相關(guān)視頻數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過北斗模塊發(fā)送到監(jiān)測中心；
監(jiān)測中心，用于接收傳感器組和視頻數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)用其對應(yīng)的北斗信息進(jìn)行標(biāo)記后發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲(chǔ)存，將完成標(biāo)記的傳感器組所檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送到地下水情況評估模塊和專家評估模塊；還用于將接收到的視頻采集模塊所發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成360度幻影成像模塊所能識(shí)別的數(shù)據(jù)格式發(fā)送到360度幻影成像模塊；
360度幻影成像模塊，由立體模型場景、造型燈光系統(tǒng)、應(yīng)用幻影成像膜作為成像介質(zhì)的光學(xué)成像系統(tǒng)、影視播放系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)及音響系統(tǒng)組成，用于根據(jù)監(jiān)測中心所發(fā)送的數(shù)據(jù)生成各種三維立體模型；
仿真模擬模塊，用于驅(qū)動(dòng)參數(shù)變化的，與360度幻影成像模塊構(gòu)建模塊中的各元素建立關(guān)系后，可以在指定的范圍內(nèi)對參數(shù)進(jìn)行變動(dòng)，從而可以驅(qū)動(dòng)仿真分析方法針對不同的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算求解；
虛擬傳感器，為在所建立的三維模型中插入一些各類型的虛擬結(jié)構(gòu)來達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；
所述仿真模擬模塊通過循環(huán)執(zhí)行仿真分析算法或仿真分析方法，將結(jié)果反饋給給虛擬傳感器，所述虛擬傳感器接收結(jié)果并自動(dòng)顯示數(shù)據(jù)；
地下水情況評估模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的算法對所接收到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出地下水情況評估結(jié)果，并將得到的結(jié)果發(fā)送到顯示屏以及指定的移動(dòng)終端，發(fā)送到指定的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲(chǔ)存；
專家評估模塊，用于儲(chǔ)存各類典型的地下水環(huán)境數(shù)據(jù)以及其所可能帶來的地下水災(zāi)害情況，用于將接收到的地下水環(huán)境數(shù)據(jù)與所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行類似度對比，并將比對結(jié)果按照相似度進(jìn)行升序或降序排序后，發(fā)送給顯示屏；內(nèi)設(shè)一網(wǎng)絡(luò)爬蟲進(jìn)程，用于在網(wǎng)絡(luò)中查找與所接收的地下水環(huán)境數(shù)據(jù)相關(guān)的網(wǎng)頁或文檔，并將查詢結(jié)果發(fā)送到顯示屏；
顯示屏，用于顯示地下水環(huán)境結(jié)果、專家評估結(jié)果以及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)數(shù)據(jù)查詢結(jié)果，并基于地下水環(huán)境結(jié)果輸出表征地下水環(huán)境的二維結(jié)果圖、三維結(jié)果圖；
人機(jī)操作模塊，用于輸入信息調(diào)用命令和各種控制命令，所述監(jiān)測中心根據(jù)信息調(diào)用命令，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用人們所需的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示；所述監(jiān)測中心接收收到的控制命令數(shù)據(jù)并按預(yù)設(shè)的算法發(fā)送到指定的模塊。
所述傳感器組包括流速傳感器、流量傳感器、水壓傳感器、水溫傳感器、含氧量傳感器和PH值傳感器。
所述虛擬傳感器包括通用虛擬傳感器和專用虛擬傳感器。所述通用虛擬傳感器包括如流速傳感器、流量傳感器、水壓傳感器、水溫傳感器、含氧量傳感器和PH值傳感器；而所述專用虛擬傳感器是與特定的條件相關(guān)的，如在某一個(gè)地下水治理方案模擬過程中的流速傳感器等。
所述數(shù)據(jù)庫內(nèi)設(shè)有一檢索模塊，用于進(jìn)行所儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢索，一旦發(fā)現(xiàn)某一個(gè)北斗定位數(shù)據(jù)所對應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)未查詢到或某一個(gè)北斗定位數(shù)據(jù)未查詢到，則啟動(dòng)短信編輯發(fā)送模塊發(fā)送傳感器或攝像頭故障提醒信息到指定的移動(dòng)終端，其中，每個(gè)北斗定位數(shù)據(jù)均采用預(yù)設(shè)標(biāo)記的模式儲(chǔ)存與數(shù)據(jù)庫內(nèi)，且每個(gè)標(biāo)記均不同，與傳感器、攝像頭一一對應(yīng)設(shè)計(jì)。
所述顯示屏內(nèi)安裝有
圖形繪制模塊，用于繪制并監(jiān)測根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)得出的各種曲線圖；
回歸計(jì)算模塊，用于通過不同函數(shù)對實(shí)測數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行回歸計(jì)算。
所述圖形繪制模塊根據(jù)輸入的監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成隨時(shí)間、空間變化的時(shí)空效應(yīng)曲線即時(shí)態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線，所述時(shí)態(tài)曲線顯示了各監(jiān)測點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化情況，所述空間效應(yīng)曲線突出了同一時(shí)間不同測點(diǎn)的監(jiān)測結(jié)果隨水流段地理位置的變化規(guī)律。
所述視頻數(shù)據(jù)采集模塊采用紅外高清攝像頭，每個(gè)攝像頭內(nèi)均安裝有北斗模塊。
所述短息編輯發(fā)送模塊從預(yù)設(shè)的短信數(shù)據(jù)庫中選取一條短信，然后將未查詢到的數(shù)據(jù)所對應(yīng)的傳感器或攝像頭標(biāo)號(hào)采用填空的模式填充到所選取的短信中，完成填充后，發(fā)送到指定的手機(jī)。
本具體實(shí)施通過北斗短報(bào)文通訊技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，無需架設(shè)通訊線路，使用方便，能全方位的對地下水進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，從而得出地下水情況的多種評估結(jié)果，檢測結(jié)果精確度高，且可以通過地下水三維模塊的構(gòu)建，以及對虛擬傳感器和仿真模擬模塊的自定義，實(shí)現(xiàn)了對地下水的后續(xù)情況的預(yù)測和仿真分析，也可以將各種地下水治理方案轉(zhuǎn)換成參數(shù)后作用于所建立的地下水三維模型，實(shí)現(xiàn)了地下水治理方案的合理選擇，同時(shí)每個(gè)傳感器和攝像頭所采集到的數(shù)據(jù)均自帶北斗定位數(shù)據(jù)，大大提高了數(shù)據(jù)的針對性，也提高了后期評估結(jié)果的精確性，且系統(tǒng)自帶自我檢測模塊，一旦其中一個(gè)傳感器或攝像頭發(fā)生故障或偏移均會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使用方便。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。