一种生态系统用环境因子监测系统及方法

1.本发明涉及环境因子监测技术领域，尤其涉及一种生态系统用环境因子监测系统及方法。


背景技术：

2.现有的在对生态系统的环境因子的监测中，都是采用人为的手持气象仪对生态系统所对应的气象进行观测，使用便携式土壤温湿度仪对土壤因子进行观测等，并没有一个综合的全面的环境因子的监测系统，同时，现有的生态系统的环境因子的监测过程中，并没有考虑到生态系统中地表的水平面的变化，导致所采集的生态环境因子并不全面也不够准确。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种生态系统用环境因子监测系统及方法，其解决了现有技术中并没有一个综合的全面的环境因子的监测系统，同时，现有的生态系统的环境因子的监测过程中，并没有考虑到生态系统中地表的水平面的变化，导致所采集的生态环境因子并不全面也不够准确的技术问题。
5.(二)技术方案
6.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
7.第一方面，本发明实施例提供一种生态系统用环境因子监测系统，所述系统包括：服务器以及分别与该服务器信号连接的多个数据采集模块；
8.所述服务器位于目标生态环境中预先搭建的监测站中；
9.其中，每一所述数据采集模块均包括：状态信号发射单元，用于按照预先设定周期向所述服务器发送状态信号；
10.所述服务器，用于接收每一所述数据采集模块中的状态信号发射单元所发送的状态信号，并判断每一所述数据采集模块的工作状态，进一步，在判断出数据采集模块的工作状态为正常状态时，向第一数据采集模块发出采集数据的指令；
11.所述第一数据采集模块为工作状态为正常状态的数据采集模块；
12.其中，当服务器接收到状态信号发射单元所发出的预先设定周期的状态信号后，则确定该状态信号发射单元所属的数据采集模块的工作状态为正常状态；
13.所述数据采集模块，置于生态系统中，用于在收到服务器所发出的采集数据的指令后，采集生态系统中的环境因子信息，并将所述环境因子信息发送给服务器。
14.优选地，
15.每一所述数据采集模块均包括采集环境因子数据的传感器；
16.其中所述环境因子数据包括：气温、风速、风向、气压、湿度、光照、负氧离子浓度、雨量。
17.优选地，
18.所述服务器，还用于根据生态系统中环境因子数据和预先设定的雨量值，控制在第一范围内的第一数据采集模块进行环境因子数据的采集，以及控制在第一范围之外的第一数据数据采集模块的关闭。
19.优选地，
20.当所述生态系统的环境因子数据中的雨量大于预先设定的雨量值时，将第一预设距离确定作为第一范围；
21.当所述生态系统的环境因子数据中的雨量小于或等于预先设定的雨量值时，将第二预设距离确定作为第一范围；
22.其中，第一预设距离大于所述第二预设距离。
23.优选地，
24.所述系统还包括：报警装置，该报警装置与所述服务器连接；
25.所述服务器，还用于根据所述数生态系统中的环境因子数据获取第一数值，并判断所述第一数值是否超出预先设定安全数值范围，若超出预先设定的安全数值时，所述服务器控制所述报警装置发出报警信号。
26.优选地，
27.所述服务器根据所述数生态系统中的环境因子的数据获取第一数值，具体包括：
28.根据所述数生态系统中的环境因子的数据采用公式(1)获取相应的第一数值；
29.其中，所述公式(1)为：
[0030][0031]
其中，m为第一数值；
[0032]
x1为所述生态系统的环境因子数据中气温的数值；
[0033]
x2为所述生态系统的环境因子数据中风速的数值；
[0034]
x3为所述生态系统的环境因子数据中风向的数值；
[0035]
x4为所述生态系统的环境因子数据中气压的数值；
[0036]
x5为所述生态系统的环境因子数据中湿度的数值；
[0037]
x6为所述生态系统的环境因子数据中光照的数值；
[0038]
x7为所述生态系统的环境因子数据中负氧离子浓度的数值；
[0039]
x8为所述生态系统的环境因子数据中雨量的数值。
[0040]
优选地，
[0041]
所述预先设定的安全数值为在预先指定的30天分别所采集的所述数生态系统中环境因子数据所对应的第一数值的平均值。
[0042]
第二方面，本发明实施例提供一种生态系统用环境因子监测方法，其特征在于，所述方法应用于在目标生态环境中，所述方法由上述任一所述的环境因子监测系统所执行。
[0043]
优选地，在所述方法之前，还包括：
[0044]
将所述目标生态环境进行网格划分，获取每一网格中的的地表的最高点与最低点之间的差值r；
[0045]
根据每一网格中的的地表的最高点与最低点之间的差值r，确定所述目标生态系统中的第一位置，并在该第一位置上搭建监测站；
[0046]
相应的，
[0047]
其中，如上述的环境因子监测系统中的服务器设在目标生态环境的监测站上；
[0048]
其中，在每一网格的最高点和最低点分别设置有如上述的生态系统用环境因子监测系统中的数据采集装置。
[0049]
优选地，所述根据每一网格中的的地表的最高点与最低点之间的差值r，确定所述目标生态系统中的第一位置，具体包括：
[0050]
根据每一网格中的的地表的最高点与最低点之间的差值r，通过k-means算法对所有网格的中心进行聚类，所述k-means算法中每一网格的中心p到聚类中心o的距离d满足公式(2)，并将聚类中心o确定为所述目标林分中的第一位置。
[0051]
其中，所述公式(2)为：
[0052][0053]
(三)有益效果
[0054]
本发明的有益效果是：本发明的一种生态系统用环境因子监测系统，由于采用数据采集模块中的状态信号发射单元，用于按照预先设定周期向所述服务器发送状态信号，相对于现有技术而言，其可以与服务器配合，使得所述服务器，用于接收每一所述数据采集模块中的状态信号发射单元所发送的状态信号，并判断每一所述数据采集模块的工作状态，进一步，在判断出数据采集模块的工作状态为正常状态时，向第一数据采集模块发出采集数据的指令。同时，每一所述数据采集模块均包括采集环境因子数据的传感器，能够更为全面的采集生态系统的环境因子。
[0055]
本发明的一种生态系统用环境因子监测方法，由于采用本实施例中的环境因子监测系统，在监测过程中考虑了生态系统地表的高度差，使得数据采集模块和服务器之间能够合理的设置在生态系统中，数据采集模块将所采集的环境因子的数据传输至服务器的距离更短，数据传输更有效率。
附图说明
[0056]
图1为本发明的一种生态系统用环境因子监测系统结构示意图；
[0057]
图2为本发明实施例中的一种生态系统用环境因子监测方法流程图。
具体实施方式
[0058]
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
[0059]
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0060]
参见图1，本实施例提供一种生态系统用环境因子监测系统，所述系统包括：服务
器以及分别与该服务器信号连接的多个数据采集模块。
[0061]
所述服务器位于目标生态环境中预先搭建的监测站中。
[0062]
其中，每一所述数据采集模块均包括：状态信号发射单元，用于按照预先设定周期向所述服务器发送状态信号。
[0063]
所述服务器，用于接收每一所述数据采集模块中的状态信号发射单元所发送的状态信号，并判断每一所述数据采集模块的工作状态，进一步，在判断出数据采集模块的工作状态为正常状态时，向第一数据采集模块发出采集数据的指令。
[0064]
所述第一数据采集模块为工作状态为正常状态的数据采集模块。
[0065]
其中，当服务器接收到状态信号发射单元所发出的预先设定周期的状态信号后，则确定该状态信号发射单元所属的数据采集模块的工作状态为正常状态。
[0066]
所述数据采集模块，置于生态系统中，用于在收到服务器所发出的采集数据的指令后，采集生态系统中的环境因子信息，并将所述环境因子信息发送给服务器。
[0067]
具体的，由于本实施例的监测系统中，在采集数据模块前，先判断了数据采集模块和服务器之间的数据传输是否正常，也就是说数据采集模块的工作状态是否为正常状态，从而使得采集的环境因子数据更加准确可靠。
[0068]
在本实施例的实际应用中，每一所述数据采集模块均包括采集环境因子数据的传感器。
[0069]
其中所述环境因子数据包括：气温、风速、风向、气压、湿度、光照、负氧离子浓度、雨量。
[0070]
在本实施例的实际应用中，所述服务器，还用于根据生态系统中环境因子数据和预先设定的雨量值，控制在第一范围内的第一数据采集模块进行环境因子数据的采集，以及控制在第一范围之外的第一数据数据采集模块的关闭。
[0071]
在本实施例的实际应用中，当所述生态系统的环境因子数据中的雨量大于预先设定的雨量值时，将第一预设距离确定作为第一范围。
[0072]
当所述生态系统的环境因子数据中的雨量小于或等于预先设定的雨量值时，将第二预设距离确定作为第一范围。
[0073]
其中，第一预设距离大于所述第二预设距离。
[0074]
本实施例中的环境因子监测系统能够通过服务器接收数据采集模块中的状态信号发射单元所发送的状态信号来判断数据采集模块是否损坏，因为，一些数据采集模块分布在一些环境条件比较差的地方，模块容易损坏，而用户也不易到达，从而导致很多的数据采集模块损坏后处于无工作状态，非常容易出现问题，本实施例中的监测系统可以判断出每一数据采集模块的状态。同时，可以根据所采集的雨量对应的能够采集生态系统中不同范围内的环境因子数据，避免了在极端环境下的数据采集范围太大提高了安全隐患。
[0075]
在本实施例的实际应用中，所述系统还包括：报警装置，该报警装置与所述服务器连接。
[0076]
所述服务器，还用于根据所述数生态系统中的环境因子数据获取第一数值，并判断所述第一数值是否超出预先设定安全数值范围，若超出预先设定的安全数值时，所述服务器控制所述报警装置发出报警信号。
[0077]
在本实施例的实际应用中，所述服务器根据所述数生态系统中的环境因子的数据
获取第一数值，具体包括：
[0078]
根据所述数生态系统中的环境因子的数据采用公式(1)获取相应的第一数值。
[0079]
其中，所述公式(1)为：
[0080][0081]
其中，m为第一数值。
[0082]
x1为所述生态系统的环境因子数据中气温的数值。
[0083]
x2为所述生态系统的环境因子数据中风速的数值。
[0084]
x3为所述生态系统的环境因子数据中风向的数值。
[0085]
x4为所述生态系统的环境因子数据中气压的数值。
[0086]
x5为所述生态系统的环境因子数据中湿度的数值。
[0087]
x6为所述生态系统的环境因子数据中光照的数值。
[0088]
x7为所述生态系统的环境因子数据中负氧离子浓度的数值。
[0089]
x8为所述生态系统的环境因子数据中雨量的数值。
[0090]
在本实施例的实际应用中，所述预先设定的安全数值为在预先指定的30天分别所采集的所述数生态系统中环境因子数据所对应的第一数值的平均值。
[0091]
另一方面，本实施例还提供一种生态系统用环境因子监测方法，所述方法应用于在目标生态环境中，所述方法由如上述的环境因子监测系统所执行。
[0092]
本发明的一种生态系统用环境因子监测系统，由于采用数据采集模块中的状态信号发射单元，用于按照预先设定周期向所述服务器发送状态信号，相对于现有技术而言，其可以与服务器配合，使得所述服务器，用于接收每一所述数据采集模块中的状态信号发射单元所发送的状态信号，并判断每一所述数据采集模块的工作状态，进一步，在判断出数据采集模块的工作状态为正常状态时，向第一数据采集模块发出采集数据的指令。同时，每一所述数据采集模块均包括采集环境因子数据的传感器，能够更为全面的采集生态系统的环境因子。
[0093]
参见图2，在本实施例的实际应用中，在所述方法之前，还包括：
[0094]
将所述目标生态环境进行网格划分，获取每一网格中的的地表的最高点与最低点之间的差值r。
[0095]
根据每一网格中的的地表的最高点与最低点之间的差值r，确定所述目标生态系统中的第一位置，并在该第一位置上搭建监测站。
[0096]
相应的，其中，如权利要求7所述的环境因子监测系统中的服务器设在目标生态环境的监测站上。
[0097]
其中，在每一网格的最高点和最低点分别设置有如权利要求7所述的生态系统用环境因子监测系统中的数据采集装置。
[0098]
在本实施例的实际应用中，所述根据每一网格中的的地表的最高点与最低点之间的差值r，确定所述目标生态系统中的第一位置，具体包括：
[0099]
根据每一网格中的的地表的最高点与最低点之间的差值r，通过k-means算法对所有网格的中心进行聚类，所述k-means算法中每一网格的中心p到聚类中心o的距离d满足公
式(2)，并将聚类中心o确定为所述目标林分中的第一位置。
[0100]
其中，所述公式(2)为：
[0101][0102]
本发明的一种生态系统用环境因子监测方法，由于采用本实施例中的环境因子监测系统，在监测过程中考虑了生态系统地表的高度差，使得数据采集模块和服务器之间能够合理的设置在生态系统中，数据采集模块将所采集的环境因子的数据传输至服务器的距离更短，数据传输更有效率。
[0103]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0104]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0105]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
[0106]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0107]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。