一种绿色能源的远程岛礁生态监测系统及方法

摘要

本发明涉及一种绿色能源的远程岛礁生态监测系统及方法，包括：获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，建立岛礁三维地形模型；根据三维地形模型，提取岛礁边界线，生成生态环境动态数据；根据生态环境动态数据建立监测方式，生成监测信息，提取监测信息特征值，将监测信息特征值与预设特征值阈值进行比较，得到偏差率；判断所述偏差率是否大于预设偏差率阈值，若大于，则生成修正信息，通过修正信息与监测方式进行修正，得到结果信息；将结果信息按照预定方式传输至终端。

说明书

技术领域

本发明涉及一种远程岛礁生态监测系统，尤其涉及一种绿色能源的远程岛礁生态监测系统及方法。

背景技术

海洋是人类生存和发展的基本环境和重要资源，是人类可持续发展的重要支撑。海岸带及海岛地区具有巨大的经济、军事、科学和生态价值，对其管理的研究具有重要而深远的经济、政治、军事和科学意义。海岸带是海洋和陆地相接的特殊地带，是自然界水圈、岩石圈、大气圈和生物圈相互作用最频繁、最活跃的地带，兼有海、陆两种不同属性的环境特征，是人类经济社会活动最集中、最频繁的地区，也是人类认识地球的基线和陆地系统与海洋系统的重要界面。海岛地处海陆接合部，是海陆优势兼备的重要区域、海岸带开发的前沿和海洋开发的海中基地，战略地位非常重要地球表面约的面积是海洋，海洋是孕育生命的摇篮，也蕴含着丰富的资源。由于海岛、礁石及低潮高地等在《联合国海洋法公约》中的特殊地位，其涉及的领土、领海、毗连区及专属经济区等相关权利和利益十分巨大。任何一个海岛、礁石及低潮高地等归属都将对海洋权益产生深远的影响，业已成为各国争夺的焦点。海岛礁是人类探索和利用海洋的非常重要的支点，而海洋具有实时动态变化，并与海岛礁等进行动态交互的特性，既有一定的规律性，又有较强的随机性，研究和认识海岛礁在潮汐等海洋环境影响下的变化特征与规律是发展海洋经济、有效开发海域资源、保护海洋环境的关键之一。

为了能够保证对远程岛礁附近生态环境进行实时监测需要开发一款与其相匹配的系统进行控制，通过获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，建立岛礁三维地形模型；提取岛礁边界线，生成生态环境动态数据，建立监测方式，生成监测信息，根据监测信息对远程岛礁实现实时监测，并在监测过程中，系统能够利用太阳能、风能或海浪能进行发电，并根据所储备的电量进行环境监测设备的智能化选择启动，实现绿色能源的有效利用，，如何对岛礁生态监测系统实现精准控制，是亟待要解决的问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种绿色能源的远程岛礁生态监测系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种绿色能源的远程岛礁生态监测方法，包括：

获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，建立岛礁三维地形模型；

根据三维地形模型，提取岛礁边界线，生成生态环境动态数据；

根据生态环境动态数据建立监测方式，生成监测信息，提取监测信息特征值，

将监测信息特征值与预设特征值阈值进行比较，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预设偏差率阈值，

若大于，则生成修正信息，

通过修正信息与监测方式进行修正，得到结果信息；

将结果信息按照预定方式传输至终端。

在本发明的一个较佳实施例中，获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，具体包括：

采集岛礁遥感图像，对遥感图像进行视觉处理，增强图像对比度；

提取遥感图像特征值，得到特征值数据，

将特征值数据进行降噪处理，剔除异常数据。

在本发明的一个较佳实施例中，所述生态环境动态数据包括潮汐、潮流、温度、盐度、溶解氧、风速、风向、海浪、岛礁地形、藻类面积中的一种或多种。

在本发明的一个较佳实施例中，还包括：

建立岛礁生态环境评价模型，

获取岛礁区域航摄图，并对岛礁区域进行子区域划分；

获取子区域航摄图图像数据；

采用加权平均法对子区域图像数据进行评价，得到评价结果；

根据评价结果生成岛礁生态环境评级；

根据岛礁生态环境评级制定对应的生态修复策略；

将生态修复策略传输至终端。

在本发明的一个较佳实施例中，还包括：

获取岛礁区域气象信息；

根据气象信息，获取海洋表面的潮流数据；

结合潮流数据计算海水温度和盐度，并生成温度数据与盐度数据；

将潮流数据与温度数据、盐度数据输入岛礁三维地形模型，生成结果信息；

将结果信息与预设信息进行比较，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预定阈值；

若大于，则生成反馈信息，通过反馈信息对岛礁三维地形模型进行误差校正。

在本发明的一个较佳实施例中，获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，还包括：

获取岛礁图像，将图像进行背景分割；

获取岛礁图像的灰度值，将灰度值与预定阈值进行比较；

若大于预定阈值，则将岛礁图像转化为二值化图像；

设定滤波参数及滤波算子，

通过均值滤波平滑处理去除二值化图像中的噪点。

在本发明的一个较佳实施例中，获取当前电量信息，

将当前电量信息与预设阈值进行比较；

若当前电量小于预设阈值时，获取当前环境数据，生成对应充电方式，

根据充电方式，设定充电时间，

判断充电时间是否大于时间阈值，

若大于，则停止充电。

本发明第二方面还提供了一种绿色能源的远程岛礁生态监测系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括绿色能源的远程岛礁生态监测方法程序，所述绿色能源的远程岛礁生态监测方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，建立岛礁三维地形模型；

根据三维地形模型，提取岛礁边界线，生成生态环境动态数据；

根据生态环境动态数据建立监测方式，生成监测信息，提取监测信息特征值，

将监测信息特征值与预设特征值阈值进行比较，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预设偏差率阈值，

若大于，则生成修正信息，

通过修正信息与监测方式进行修正，得到结果信息；

将结果信息按照预定方式传输至终端。

在本发明的一个较佳实施例中，还包括：

获取岛礁区域气象信息；

根据气象信息，获取海洋表面的潮流数据；

结合潮流数据计算海水温度和盐度，并生成温度数据与盐度数据；

将潮流数据与温度数据、盐度数据输入岛礁三维地形模型，生成结果信息；

将结果信息与预设信息进行比较，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预定阈值；

若大于，则生成反馈信息，通过反馈信息对岛礁三维地形模型进行误差校正。

在本发明的一个较佳实施例中，还包括：

建立岛礁生态环境评价模型，

获取岛礁区域航摄图，并对岛礁区域进行子区域划分；

获取子区域航摄图图像数据；

采用加权平均法对子区域图像数据进行评价，得到评价结果；

根据评价结果生成岛礁生态环境评级；

根据岛礁生态环境评级制定对应的生态修复策略；

将生态修复策略传输至终端。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

(1)利用太阳能、风能、海浪能进行发电，并根据所储备的电量进行环境检测设备的智能化选择启动，环境监测设备用于检测岛礁附近海域温度、溶解氧、pH、风速、风向等多种参数，并将检测数据储存于密封的、可通过密码验证后读取的存储装置内。

(2)通过将岛礁区域进行子区域分割，将每一个子区域进行加权平均法进行图像数据评价，根据评价结果进行岛礁生态环境的评级，根据不同的评级生成不同的生态修复策略，针对岛礁不同区域进行不同的修复，针对性较强，且生态修复效果较好。

(3)通过建立三维地形模型进行生态环境数据的获取计算，并得到动态生态环境数据，生态环境数据随着天气气候、时间动态变化，此外，根据实时采集的潮流数据及海水温度盐度或其他数据进行反向三维地形模型校正，具有双向性，模型建立及数据获取精度较高。

(4)根据不同的天气信息进行选择不同的充电方式，如光照较差、风力较大的天气下，当系统监测设备电量低于预定阈值时，进行选择风能发电，进行电量补充，反之当无风天气，但天气晴朗，光照充足条件下，选择太阳能发电，也可以根据实际情况选择海浪能发电，多种充电方式可以同步进行充电，也可以选择其中一种，多种充电方式之间可以自由灵活的切换，实现智能充电。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了本发明一种绿色能源的远程岛礁生态监测方法的流程图；

图2示出了获取生态修复策略方法流程图；

图3示出了对三维地形模型进行误差校正方法流程图；

图4示出了岛礁图像预处理方法流程图；

图5示出了一种绿色能源的远程岛礁生态监测系统的框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了本发明一种绿色能源的远程岛礁生态监测方法的流程图。

如图1所示，本发明第一方面提供了一种绿色能源的远程岛礁生态监测方法，包括：

S102，获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，建立岛礁三维地形模型；

S104，根据三维地形模型，提取岛礁边界线，生成生态环境动态数据；

S106，根据生态环境动态数据建立监测方式，生成监测信息，提取监测信息特征值，

S108，将监测信息特征值与预设特征值阈值进行比较，得到偏差率；

S110，判断所述偏差率是否大于预设偏差率阈值，

S112，若大于，则生成修正信息，通过修正信息与监测方式进行修正，得到结果信息；

S114，将结果信息按照预定方式传输至终端。

根据本发明实施例，获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，具体包括：

采集岛礁遥感图像，对遥感图像进行视觉处理，增强图像对比度；

提取遥感图像特征值，得到特征值数据，

将特征值数据进行降噪处理，剔除异常数据。

根据本发明实施例，所述生态环境动态数据包括潮汐、潮流、温度、盐度、溶解氧、风速、风向、海浪、岛礁地形、藻类面积中的一种或多种。

如图2所示，本发明公开了获取生态修复策略方法流程图；

根据本发明实施例，还包括：

S202，建立岛礁生态环境评价模型，

S204，获取岛礁区域航摄图，并对岛礁区域进行子区域划分；

S206，获取子区域航摄图图像数据；

S208，采用加权平均法对子区域图像数据进行评价，得到评价结果；

S210，根据评价结果生成岛礁生态环境评级；

S212，根据岛礁生态环境评级制定对应的生态修复策略；

S214，将生态修复策略传输至终端。

需要说明的是，通过将岛礁区域进行子区域分割，将每一个子区域进行加权平均法进行图像数据评价，根据评价结果进行岛礁生态环境的评级，根据不同的评级生成不同的生态修复策略，针对岛礁不同区域进行不同的修复，针对性较强，且生态修复效果较好。

如图3所示，本发明公开了对三维地形模型进行误差校正方法流程图；

根据本发明实施例，还包括：

S302，获取岛礁区域气象信息；

S304，根据气象信息，获取海洋表面的潮流数据；

S306，结合潮流数据计算海水温度和盐度，并生成温度数据与盐度数据；

S308，将潮流数据与温度数据、盐度数据输入岛礁三维地形模型，生成结果信息；

S310，将结果信息与预设信息进行比较，得到偏差率；

S312，判断所述偏差率是否大于预定阈值；

S314，若大于，则生成反馈信息，通过反馈信息对岛礁三维地形模型进行误差校正。

需要说明的是，通过建立三维地形模型进行生态环境数据的获取计算，并得到动态生态环境数据，生态环境数据随着天气气候、时间动态变化，此外，根据实时采集的潮流数据及海水温度盐度或其他数据进行反向三维地形模型校正，具有双向性，模型建立及数据获取精度较高。

如图4所示，本发明公开了岛礁图像预处理方法流程图；

根据本发明实施例，获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，还包括：

S402，获取岛礁图像，将图像进行背景分割；

S404，获取岛礁图像的灰度值，将灰度值与预定阈值进行比较；

S406，若大于预定阈值，则将岛礁图像转化为二值化图像；

S408，设定滤波参数及滤波算子，

S410，通过均值滤波平滑处理去除二值化图像中的噪点。

需要说明的是，图像二值化就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果，将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，首先，图像的二值化有利于图像的进一步处理，使图像变得简单，而且数据量减小，能凸显出感兴趣的目标的轮廓。其次，要进行二值图像的处理与分析，首先要把灰度图像二值化，得到二值化图像。

根据本发明实施例，获取当前电量信息，

将当前电量信息与预设阈值进行比较；

若当前电量小于预设阈值时，获取当前环境数据，生成对应充电方式，

根据充电方式，设定充电时间，

判断充电时间是否大于时间阈值，

若大于，则停止充电。

需要说明的是，根据不同的天气信息进行选择不同的充电方式，如光照较差、风力较大的天气下，当系统监测设备电量低于预定阈值时，进行选择风能发电，进行电量补充，反之当无风天气，但天气晴朗，光照充足条件下，选择太阳能发电，也可以根据实际情况选择海浪能发电，多种充电方式可以同步进行充电，也可以选择其中一种，多种充电方式之间可以自由灵活的切换，实现智能充电。

如图5所示，本发明公开了一种绿色能源的远程岛礁生态监测系统的框图；

本发明第二方面还提供了一种绿色能源的远程岛礁生态监测系统5，该系统5包括：存储器51、处理器52，所述存储器中包括绿色能源的远程岛礁生态监测方法程序，所述绿色能源的远程岛礁生态监测方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，建立岛礁三维地形模型；

根据三维地形模型，提取岛礁边界线，生成生态环境动态数据；

根据生态环境动态数据建立监测方式，生成监测信息，提取监测信息特征值，

将监测信息特征值与预设特征值阈值进行比较，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预设偏差率阈值，

若大于，则生成修正信息，

通过修正信息与监测方式进行修正，得到结果信息；

将结果信息按照预定方式传输至终端。

根据本发明实施例，还包括：

获取岛礁区域气象信息；

根据气象信息，获取海洋表面的潮流数据；

结合潮流数据计算海水温度和盐度，并生成温度数据与盐度数据；

将潮流数据与温度数据、盐度数据输入岛礁三维地形模型，生成结果信息；

将结果信息与预设信息进行比较，得到偏差率；

判断所述偏差率是否大于预定阈值；

若大于，则生成反馈信息，通过反馈信息对岛礁三维地形模型进行误差校正。

需要说明的是，通过建立三维地形模型进行生态环境数据的获取计算，并得到动态生态环境数据，生态环境数据随着天气气候、时间动态变化，此外，根据实时采集的潮流数据及海水温度盐度或其他数据进行反向三维地形模型校正，具有双向性，模型建立及数据获取精度较高。

根据本发明实施例，还包括：

建立岛礁生态环境评价模型，

获取岛礁区域航摄图，并对岛礁区域进行子区域划分；

获取子区域航摄图图像数据；

采用加权平均法对子区域图像数据进行评价，得到评价结果；

根据评价结果生成岛礁生态环境评级；

根据岛礁生态环境评级制定对应的生态修复策略；

将生态修复策略传输至终端。

需要说明的是，通过将岛礁区域进行子区域分割，将每一个子区域进行加权平均法进行图像数据评价，根据评价结果进行岛礁生态环境的评级，根据不同的评级生成不同的生态修复策略，针对岛礁不同区域进行不同的修复，针对性较强，且生态修复效果较好。

根据本发明实施例，获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，还包括：

获取岛礁图像，将图像进行背景分割；

获取岛礁图像的灰度值，将灰度值与预定阈值进行比较；

若大于预定阈值，则将岛礁图像转化为黑白图像；

设定滤波参数及滤波算子，

通过均值滤波平滑处理去除二值化图像中的噪点。

需要说明的是，图像二值化就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果，将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，首先，图像的二值化有利于图像的进一步处理，使图像变得简单，而且数据量减小，能凸显出感兴趣的目标的轮廓。其次，要进行二值图像的处理与分析，首先要把灰度图像二值化，得到二值化图像。

根据本发明实施例，获取当前电量信息，

将当前电量信息与预设阈值进行比较；

若当前电量小于预设阈值时，获取当前环境数据，生成对应充电方式，

根据充电方式，设定充电时间，

判断充电时间是否大于时间阈值，

若大于，则停止充电。

需要说明的是，根据不同的天气信息进行选择不同的充电方式，如光照较差、风力较大的天气下，当系统监测设备电量低于预定阈值时，进行选择风能发电，进行电量补充，反之当无风天气，但天气晴朗，光照充足条件下，选择太阳能发电，也可以根据实际情况选择海浪能发电，多种充电方式可以同步进行充电，也可以选择其中一种，多种充电方式之间可以自由灵活的切换，实现智能充电。

根据本发明实施例，获取岛礁图像信息，对图像信息进行预处理，具体包括：

采集岛礁遥感图像，对遥感图像进行视觉处理，增强图像对比度；

提取遥感图像特征值，得到特征值数据，

将特征值数据进行降噪处理，剔除异常数据。

根据本发明实施例，所述生态环境动态数据包括潮汐、潮流、温度、盐度、溶解氧、风速、风向、海浪、岛礁地形、藻类面积中的一种或多种。

综上所述，利用太阳能、风能、海浪能进行发电，并根据所储备的电量进行环境检测设备的智能化选择启动，环境监测设备用于检测岛礁附近海域温度、溶解氧、pH、风速、风向等多种参数，并将检测数据储存于密封的、可通过密码验证后读取的存储装置内。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。