一种基于物联网的湿地蒸散发实时监测系统的制作方法

本发明属于信息技术、植物生理及生态监测领域，具体涉及到一种湿地蒸散发实时监测管理系统。

背景技术

湿地作为自然界最富生物多样性和生态服务功能最高的生态系统，其具有巨大的环境功能和经济效益，在涵养水源、净化水质、调蓄洪水、降解污染物、保护生物多样性、调节气候和提供可利用资源等极为重要的生态功能方面有其它系统不可代替的作用。然而，由于人类的一直以来对湿地效用认识的片面性和长期的破坏性活动，湿地面积减少、生物多样性降低、功能减退，制约人类社会经济的发展。对湿地的效用研究和湿地保护策略研究成为一个研究焦点，是水文、气象、农业、林业、土壤等相关学科共同关注的一个重点问题。

湿地生态系统监测是获取湿地生态系统以及环境信息的重要途径，其结果是对生态系统的变化做出科学预测和合理保护措施的重要依据。目前，湿地生态系统监测多针对于水质监测、水文监测、湿地植物监测、湿地野生动物监测、湿地土壤监测、群落监测和外来物种监测等，对于湿地水域蒸散发、水循环过程的监测和考察几乎是一片空白，缺乏一套湿地蒸散发监测系统。另一方面，现存的湿地生态监测系统多采用组态软件开发，这类软件多注重于监测的在线实时性，在数据分析、管理上存在缺陷。

winform是.net提供的一种windows桌面程序开发模式，其含有一个窗体，作为控件和其它图形的平台，可以开发智能客户端，易于部署和更新图像，无论是否连接到internet都可以工作。在这种框架下开发的监测管理系统不仅能够在网络连接下进行在线实时监测、数据分析与处理，且在离线状态下系统仍可进行数据管理。因此，针对湿地生态系统监测存在的不足，本发明结合湿地具体情形，通过安装蒸散发测筒、布置传感器建立湿地蒸散发数据实时采集平台，获取湿地植物蒸散发、水面蒸发、土壤下渗的数据信息并通过物联网发布。同时，搭建湿地蒸散发监测管理系统，获取远程监测平台量测的水位信息来实现湿地蒸散发的在线实时监测，通过对数据的分析、管理以及水文学分析为湿地蒸散发、水循环、水资源利用效用研究提供可靠的数据支撑。

本发明专利受到“国家自然科学基金仪器基础专项-水源水库水质多维保真采样设备项目(51327004)”的资助。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种基于物联网的湿地蒸散发实时监测系统，能够在线实时监测湿地蒸散发状况，并可对数据进行离线分析和管理。该系统可用于同时处理多物种、多状态水生植物的水下原位监测问题和分离式组合监测问题，为湿地蒸散发、水循环、水资源利用效用研究提供可靠的数据支撑和便捷的数据分析。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于物联网的湿地蒸散发实时监测系统，包括湿地蒸散发数据实时采集平台、湿地蒸散发监测管理系统和蒸散发信息数据库。

所述湿地蒸散发数据实时采集平台包括蒸散发测筒、压力传感器、中央控制器和太阳能发电系统，实时采集蒸散发测筒的水位信息，并将信息发送至湿地蒸散发监测信息管理系统。所述湿地蒸散发监测管理系统对采集平台获取的水位信息进行进一步的分析、处理，并结合水文学多筒补偿式蒸散发分离监测模型实现湿地蒸散发的水下原位监测和分离式组合监测。所述蒸散发信息数据库用于存储测筒的水位信息、指令发送信息和用户的基本信息。蒸散发测筒内安装有压力传感器，其可根据湿地的具体情形投放在区域重要位置。中央控制器实时获取压力传感器量测的水位信息，将信息进行保存并通过物联网发送至湿地蒸散发监测管理系统。

所述湿地蒸散发监测管理系统包括蒸散发数据采集模块、蒸散发实时监测模块、蒸散发基础信息管理模块、报表打印模块、系统安全管理模块。

具体地，所述蒸散发数据采集模块的主要功能是对接收的远程实时采集平台的蒸散发数据进行校验、滤波、转换处理，并存储到数据库相应数据表中。

具体地，所述蒸散发实时监测模块对湿地蒸散发实时展示，包括水下原位监测子模块、分离式组合监测子模块。其中，水下原位监测子模块对压力传感器量测的各测筒当前水位信息分别进行数值显示和图形显示；分离式组合监测子模块对当前湿地测筒的组合方式进行图片展示，并根据水文学多筒补偿式蒸散发分离监测模型分析处理水下原位监测数据，对湿地环境下水生植物的蒸散发量、水面蒸发量、湿地环境中土壤的垂向通量分别进行数值显示和图形显示。

具体地，所述蒸散发基础信息管理模块对湿地的蒸散发情况进行历史查看、趋势分析、数据管理，包括水下原位模式管理子模块和分离式组合模式管理子模块。其中，水下原位模式管理子模块对压力传感器量测的各测筒历史水位信息分别进行数值分析和曲线分析，且支持对蒸散发数据内容进行手动补偿；分离式组合模式管理子模块对水生植物的蒸散发量、水面蒸发量、湿地环境中土壤垂向通量的历史信息分别进行数值分析和曲线分析。

具体地，所述报表打印模块对系统监测的蒸散发数据按需分类并生成相应的报表，包括水下原位监测报表打印子模块和分离式组合监测报表打印子模块。其中，水下原位监测报表打印子模块对系统中各测筒水位的变化和波动进行管理并查询显示，生成相应的报表；分离式组合监测报表打印子模块对系统中的水生植物的蒸散发量、水面蒸发量、湿地环境中土壤垂向通量变化和波动进行管理并查询显示，生成相应的报表。

具体地，所述系统安全管理模块用于管理系统数据库的数据，支持系统数据库的备份与还原。

本发明的效果和益处：

本发明一种基于物联网的湿地蒸散发实时监测系统，结合湿地的具体情形，安装蒸散发测筒、布置压力传感器并建立湿地蒸散发监测平台，通过中央控制器实时获取压力传感器量测的水位信息并进行物联网发布。湿地蒸散发监测管理系统通过获取远程监测平台发布的数据，进行分析与处理后，将湿地蒸散发信息存储到蒸散发信息数据库中，并结合水文学多筒补偿式蒸散发分离监测模型进行湿地蒸散发的水下原位监测和分离式组合监测，为湿地蒸散发研究提供可靠的数据支撑。

附图说明

图1是基于物联网的湿地蒸散发实时监测系统的整体结构图。

图2是湿地蒸散发监测管理系统结构示意图。

图3是蒸散发实时监测模块结构示意图。

图4是蒸散发基础信息管理模块结构示意图。

图5是报表打印模块结构示意图。

图中：1湿地蒸散发数据实时采集平台；2湿地蒸散发监测管理系统；3蒸散发信息数据库；2-1蒸散发数据采集模块；2-2蒸散发实时监测模块；2-3蒸散发基础信息管理模块；2-4报表打印模块；2-5系统安全管理模块；2-2-1水下原位监测子模块；2-2-2分离式组合监测子模块；2-3-1水下原位模式管理子模块；2-3-2分离式组合模式管理子模块；2-4-1水下原位监测报表打印子模块；2-4-2分离式组合监测报表打印子模块。

具体实施方式

以下是结合技术方案和附图对本发明的详细说明。

图1所示为基于物联网的湿地蒸散发实时监测系统的整体结构图，本发明实例提供了一种湿地蒸散发实时监测管理系统，包括：湿地蒸散发数据实时采集平台1、湿地蒸散发监测管理系统2和蒸散发信息数据库3。蒸散发测筒的水位信息通过湿地蒸散发数据实时采集平台1将数据进行物联网发布，传送至湿地蒸散发监测管理系统2。蒸散发监测管理系统2对数据分析、处理后，将湿地蒸散发信息存储到蒸散发信息数据库3中。同时，湿地蒸散发监测管理系统2能够读取蒸散发信息数据库3中的数据，并对其进行管理。

所述湿地蒸散发数据实时采集平台1用于实时采集蒸散发测筒的水位信息，并将信息发送至湿地蒸散发监测信息管理系统。其由蒸散发测筒、压力传感器、中央控制器和太阳能发电系统构成。蒸散发测筒内安装有压力传感器，其可根据湿地的具体情形投放在区域重要位置。中央控制器实时获取压力传感器量测的水位信息，将信息进行存储并通过物联网发布传输至湿地蒸散发监测管理系统。

所述湿地蒸散发监测管理系统2采用winform进行开发，对湿地蒸散发数据实时采集平台1采集的多测筒水位信息进行进一步的分析、处理，并结合水文学多筒补偿式蒸散发分离监测模型展示分离式组合监测结果。

所述蒸散发信息数据库3采用sqlserver2008r2搭建数据库、创建数据表，用于存储湿地蒸散发监测管理系统2的数据信息。

图2所示为湿地蒸散发监测管理系统2结构示意图，包括：蒸散发数据采集模块2-1、蒸散发实时监测模块2-2、蒸散发基础信息管理模块2-3、报表打印模块2-4、系统安全管理模块2-5。

下面对上述各子模块进行详细说明：

所述蒸散发数据采集模块2-1的主要功能是对通过物联网远程获取湿地蒸散发数据实时采集平台1采集的蒸散发测筒水位信息，并进行校验、滤波、转换后将数据存储到相应的数据表中。

图3为蒸散发实时监测模块2-2结构示意图。所述蒸散发实时监测模块2-2对湿地蒸散发实时展示，包括水下原位监测子模块2-2-1及分离式组合监测子模块2-2-2。所述水下原位监测子模块2-2-1对压力传感器量测的各测筒当前水位信息分别进行数值显示和图形显示；所述分离式组合监测子模块2-2-2对当前湿地测筒的组合方式进行图片展示，并根据水文学多筒补偿式蒸散发分离监测模型分析处理水下原位监测数据，对湿地环境下水生植物的蒸散发量、水面蒸发量、湿地环境中土壤垂向通量分别进行数值显示和图形显示。

图4为蒸散发基础信息管理模块2-3结构示意图。所述蒸散发基础信息管理模块2-3对湿地的蒸散发情况进行历史查看、趋势分析、数据管理，包括水下原位模式管理子模块2-3-1及分离式组合模式管理子模块2-3-2。所述水下原位模式管理子模块2-3-1对压力传感器量测的各测筒历史水位信息分别进行数值分析和曲线分析，支持对蒸散发信息进行人为补偿并可根据结果生成相应的报表进行输出；所述分离式组合模式管理子模块2-3-2对水生植物的蒸散发量、水面蒸发量、湿地环境中土壤垂向通量的历史信息分别进行数值分析和曲线分析，可根据结果生成相应的报表进行输出。

图5为报表打印模块2-4结构示意图。所述报表打印模块2-4对系统监测的蒸散发数据按需分类并生成相应的报表进行输出，方便用户对数据的进一步分析、处理，包括水下原位监测报表打印子模块2-4-1及分离式组合监测报表打印子模块2-4-2。所述水下原位监测报表打印子模块2-4-1对系统中各测筒水位的变化和波动进行管理、查询显示并生成相应的报表，可根据结果导出txt、excel格式文档或连接本地打印机进行打印预览及报表打印；所述分离式组合监测报表打印子模块2-4-2对系统中的水生植物的蒸散发量、水面蒸发量、湿地环境中土壤垂向通量变化和波动进行管理、查询显示并生成相应的报表，可根据结果导出txt、excel格式文档或连接本地打印机进行打印预览及报表打印。

所述系统安全管理模块2-5用于管理系统数据库的数据，可将系统数据库的备份到计算机指定位置，并可根据先前的备份文件还原系统数据库。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并未用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例的修改和替换都将落在本发明的权利要求书范围内。