一种基于物联网的自然保护区一体化监测管理系统

摘要

本发明属于生态保护领域，涉及数据分析技术，用于解决现有的自然保护区一体化监测管理系统不具备完善的监测资源配置体系的问题，具体是一种基于物联网的自然保护区一体化监测管理系统，包括监测管理平台，所述监测管理平台通信连接有优先分析模块、资源配置模块、生态监测模块以及存储模块；将自然保护区分割为若干个监测区域，为自然保护区设定监测周期，在监测周期开始时获取监测区域的常住数据、游客数据以及路径数据并进行数值计算得到监测区域的优先系数YX；本发明通过优先系数可以对监测区域内的监测资源分配优先级进行反馈，同时对监测区域进行优先等级标记，然后根据优先等级为监测对象进行资源分配率。

说明书

技术领域

本发明属于生态保护领域，涉及数据分析技术，具体是一种基于物联网的自然保护区一体化监测管理系统。

背景技术

自然保护区是指对有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生动植物物种的天然集中分布、有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地、陆地水域或海域，依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域；按照保护的主要对象来划分，自然保护区可以分为生态系统类型保护区、生物物种保护区和自然遗迹保护区三类。

现有的自然保护区一体化监测管理系统不具备完善的监测资源配置体系，因此无法根据各个区域的监测需求进行针对性的资源分配，导致自然保护区内各个区域的监测效率低下，另外，针对于非生物生态保护区，在出现生态失衡时无法对失衡原因进行分析，其针对措施仅限于限制人类活动进行生态平衡改善，导致生态失衡时处理效率低下，处理措施有效性不高。

针对上述技术问题，本申请提出了一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的自然保护区一体化监测管理系统，用于解决现有的自然保护区一体化监测管理系统不具备完善的监测资源配置体系的问题；

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种具备完善的监测资源配置体系的自然保护区一体化监测管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的自然保护区一体化监测管理系统，包括监测管理平台，其特征在于，所述监测管理平台通信连接有优先分析模块、资源配置模块、生态监测模块以及存储模块；

所述优先分析模块对自然保护区进行区域性监测优先级分析：将自然保护区以平面等面积分割的方式分割为若干个监测区域，通过对监测区域的常住数据、游客数据以及路径数据进行分析得到监测区域的优先系数YX；通过优先系数YX的数值大小对监测区域的资源分配优先级进行排序并对优先等级进行标记，将监测区域的优先等级通过监测管理平台发送至资源配置模块；

所述资源配置模块接收到监测区域的优先等级后对监测区域进行资源分配管理分析得到监测区域的保护站数据、哨点数据以及驻守数据；对保护站数据、哨点数据以及驻守数据进行取整后对监测区域进行保护站分配、驻点分配以及驻守人员分配；

所述生态监测模块用于对自然保护区进行非生物生态监测分析：将监测周期分割为等时长的若干个监测时段，获取监测时段内监测对象的水质数据、土壤数据以及空气数据并进行数值计算得到监测时段内监测对象的生态系数ST；获取监测时段内监测对象的优先数据；以监测时长为X轴、优先数据为Y轴建立直角坐标系，在直角坐标系中以监测时段结束时刻为横坐标、以监测时段的优先数据为纵坐标标出若干个监测点，将监测点自左向右依次进行连接得到若干条监测线段，将监测时段左侧监测线段的斜率值标记为监测时段的优增系数YZ；通过监测时段的生态系数与上一监测时段的生态系数进行数值计算得到监测时段内监测对象的态增系数TZ；通过态增系数TZ、优增系数YZ的数值大小对监测区域在监测时段内的非生物生态监测结果是否合格进行判定。

作为本发明的一种优选实施方式，常住数据为监测区域在上一监测周期结束时刻的常住人口数量，游客数据为监测区域在上一监测周期内接纳的游客总数量，路径数据为监测周期开始时刻监测区域内的道路总数量。

作为本发明的一种优选实施方式，对优先等级进行标记的过程包括：通过存储模块获取到优先分配边界值YF1、YF2，其中YF1为最小优先分配边界值、YF2位最大优先分配边界值；将监测区域的优先系数YX与优先分配边界值YF1、YF2进行数值比较：

若YX≤YF1，则将对应监测区域的优先等级标记为三等级；

若YF1＜YX＜YF2，则将对应监测区域的优先等级标记为二等级；

若YX≥YF2，则将对应监测区域的优先等级标记为一等级；

将所有监测区域的优先等级通过监测管理平台发送至资源配置模块。

作为本发明的一种优选实施方式，监测区域的保护站数据、哨点数据以及驻守数据的获取过程包括：通过存储模块获取到自然保护区的保护站数量总值、哨点数量总值以及驻守人员数量总值；将保护站数量总值、哨点数量总值、驻守人员数量总值与监测区域数量的比值分别标记为保护值、哨点值、驻守值；

通过公式保护站数据=t1*保护值、哨点数据=t1*哨点值以及驻守数据=t1*驻守值得到监测区域的保护站数据、哨点数据以及驻守数据，其中t1为比例系数，t1的取值判定过程包括：

若监测区域的优先等级为一等级，则1.45≤t1≤1.65；

若监测区域的优先等级为二等级，则t1=1；

若监测区域的优先等级为三等级，则0.35≤t1≤0.5。

作为本发明的一种优选实施方式，在监测区域进行保护站分配、驻点分配以及驻守人员分配之后，对所有监测区域的保护站数据进行求和得到保护站总量，将保护站总量与保护站数量总值进行比较：若保护站总量小于等于保护站数量总值，则判定自然保护区的资源配置满足要求；若保护站总量大于保护站数量总值，则判定自然保护区的资源配置不满足要求，资源配置模块通过监测管理平台向管理人员的手机终端发送配置不足信号。

作为本发明的一种优选实施方式，水质数据为监测时段内对监测对象进行水质监测得到的有机物浓度值的平均值；土壤数据为监测时段内对监测对象进行土壤监测得到的重金属浓度值的平均值；空气数据为监测时段内对监测对象进行空气监测的酸性气体浓度值的平均值；

监测时段内监测对象的优先数据由监测时段结束时刻监测对象的常住人口数量、监测时段内监测对象的游客数量以及监测时段结束时刻监测对象内的道路总数量进行数值计算得到。

作为本发明的一种优选实施方式，通过存储模块获取到态增边界值TZb与优增边界值YZb，将态增系数TZ、优增系数YZ分别与态增边界值TZb、优增边界值YZb进行比较：

若态增系数TZ小于态增边界值TZb，则判定监测对象在监测时段内的非生物生态监测结果满足要求；

若态增系数TZ大于等于态增边界值TZb且优增系数YZ大于等于优增边界值YZb，则判定监测对象在监测时段内的非生物生态监测结果不合格且不合格原因为人类活动，生态监测模块通过监测管理平台向资源配置模块发送配置更新信号；

若态增系数TZ大于等于态增边界值TZb且优增系数YZ小于优增边界值YZb，则判定监测时段内监测对象的非生物生态监测结果不合格且不合格原因为生态失衡，生态监测模块通过监测管理平台向管理人员的手机终端发送生态失衡信号。

作为本发明的一种优选实施方式，该基于物联网的自然保护区一体化监测管理系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：对自然保护区进行区域性监测优先级分析：将自然保护区分割为若干个监测区域，为自然保护区设定监测周期，在监测周期开始时获取监测区域的的优先系数，通过优先系数的数值大小将监测区域的优先等级标记为一等级、二等级或三等级；

步骤二：通过监测区域的优先等级为监测区域分配对应的保护站数据、哨点数据以及驻守数据，对保护站数据、哨点数据以及驻守数据进行取整后对监测区域进行保护站分配、驻点分配以及驻守人员分配；

步骤三：对自然保护区进行非生物生态监测分析：将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内监测对象的水质数据、土壤数据以及空气数据并进行数值计算得到监测对象在监测时段内的态增系数与优增系数，通过态增系数与优增系数的数值大小对监测对象在监测时段内的非生物生态监测结果是否合格进行判定。

本发明具备下述有益效果：

1、通过优先分析模块可以对自然保护区进行区域性监测以及优先级分析得到优先系数，通过优先系数可以对监测区域内的监测资源分配优先级进行反馈，同时对监测区域进行优先等级标记，然后根据优先等级为监测对象进行资源分配，保证人类活动频繁的区域可以获得资源分配倾斜，进而保证整体自然保护区的监测效率；

2、通过资源配置模块可以对监测区域进行资源分配管理分析，在资源合理化分配的同时，还可以对自然保护区的资源配置是否满足要求进行判定，从而通过客观数据对自然保护区的监测资源充足程度进行反馈，在配置不足时进行资源补足，避免了人类判断导致的资源配置不均，使自然保护区得不到有效监测的现象发生；

3、通过生态监测模块可以对自然保护区进行非生物生态监测分析，通过生态系数对监测对象在监测周期内的生态保护状态进行反馈，同时结合监测周期内各个监测时段的优先数据的变化趋势，在生态监测结果不合格时对导致不合格的原因进行判定，从而采取针对性的措施进行维护处理。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明整体的系统框图；

图2为本发明实施例一的系统框图；

图3为本发明实施例二的系统框图；

图4为本发明实施例三的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于物联网的自然保护区一体化监测管理系统，包括监测管理平台，监测管理平台通信连接有优先分析模块、资源配置模块、生态监测模块以及存储模块。

实施例一

如图2所示，优先分析模块用于对自然保护区进行区域性监测优先级分析：将自然保护区分割为若干个监测区域，为自然保护区设定监测周期，在监测周期开始时获取监测区域的常住数据CZ、游客数据YK以及路径数据LJ，常住数据CZ为监测区域在上一监测周期结束时刻的常住人口数量，游客数据YK为监测区域在上一监测周期内接纳的游客总数量，路径数据LJ为监测周期开始时刻监测区域内的道路总数量；通过公式YX=α1*CZ+α2*YK+α3*LJ得到监测区域的优先系数YX，优先系数是一个反映监测区域内受人类干扰程度的数值，优先系数的数值越大，则表示监测区域内受人类干扰程度越高，为其分配的监测资源占比也就越高；其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α3＞α2＞α1；通过存储模块获取到优先分配边界值YF1、YF2，其中YF1为最小优先阈值、YF2为最大优先阈值；将监测区域的优先系数YX与优先分配边界值YF1、YF2进行比较：若YX≤YF1，则将对应监测区域的优先等级标记为三等级；若YF1＜YX＜YF2，则将对应监测区域的优先等级标记为二等级；若YX≥YF2，则将对应监测区域的优先等级标记为一等级；将所有监测区域的优先等级通过监测管理平台发送至资源配置模块；对自然保护区进行区域性监测以及优先级分析得到优先系数，通过优先系数可以对监测区域内的监测资源分配优先级进行反馈，同时对监测区域进行优先等级标记，然后根据优先等级为监测对象进行资源分配，保证人类活动频繁的区域可以获得资源分配倾斜，进而保证整体自然保护区的监测效率。

资源配置模块用于在接收到监测区域的优先等级后对监测区域进行资源分配管理分析：通过监测区域的优先等级为监测区域分配对应的保护站数据、哨点数据以及驻守数据：通过存储模块获取到自然保护区的保护站数量总值、哨点数量总值以及驻守人员数量总值；将保护站数量总值、哨点数量总值、驻守人员数量总值与监测区域数量的比值分别标记为保护值、哨点值、驻守值；通过公式保护站数据=t1*保护值、哨点数据=t1*哨点值以及驻守数据=t1*驻守值得到监测区域的保护站数据、哨点数据以及驻守数据，其中t1为比例系数，t1的取值判定过程包括：若监测区域的优先等级为一等级，则1.45≤t1≤1.65；若监测区域的优先等级为二等级，则t1=1；若监测区域的优先等级为三等级，则0.35≤t1≤0.5；对保护站数据、哨点数据以及驻守数据进行取整后对监测区域进行保护站分配、驻点分配以及驻守人员分配；对所有监测区域的保护站数据进行求和得到保护站总量，将保护站总量与保护站数量总值进行比较：若保护站总量小于等于保护站数量总值，则判定自然保护区的资源配置满足要求；若保护站总量大于保护站数量总值，则判定自然保护区的资源配置不满足要求，资源配置模块通过监测管理平台向管理人员的手机终端发送配置不足信号；对监测区域进行资源分配管理分析，在资源合理化分配的同时，还可以对自然保护区的资源配置是否满足要求进行判定，从而通过客观数据对自然保护区的监测资源充足程度进行反馈，在配置不足时进行资源补足，避免了人类判断导致的资源配置不均，使自然保护区得不到有效监测的现象发生。

实施例二

如图3所示，生态监测模块用于对自然保护区进行非生物生态监测分析：将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内监测对象的水质数据SZ、土壤数据TR以及空气数据KQ；水质数据SZ为监测时段内对监测对象进行水质监测得到的有机物浓度值的平均值；土壤数据TR为监测时段内对监测对象进行土壤监测得到的重金属浓度值的平均值；空气数据KQ为监测时段内对监测对象进行空气监测的酸性气体浓度值的平均值；通过公式ST=β1*SZ+β2*TR+β3*KQ得到监测时段内监测对象的生态系数ST，生态系数是一个反应监测对象在监测时段内的生态维护状态的数值，生态系数的数值越大，则表示监测对象在监测时段内的生态维护状态越差；其中β1、β2以及β3均为比例系数；获取监测时段内监测对象的优先数据，监测时段内监测对象的优先数据由监测时段结束时刻监测对象的常住人口数量、监测时段内监测对象的游客数量以及监测时段结束时刻监测对象内的道路总数量进行数值计算得到；以监测时长为X轴、优先数据为Y轴建立直角坐标系，在直角坐标系中以监测时段结束时刻为横坐标、以监测时段的优先数据为纵坐标标出若干个监测点，将监测点自左向右依次进行连接得到若干条监测线段，将监测时段左侧监测线段的斜率值标记为监测时段的优增系数YZ；通过公式TZ=γ1*ST+γ2*（ST-ST’）得到监测时段内监测对象的态增系数TZ，态增系数是一个反应监测对象在监测时段内的生态环境恶化程度的数值，态增系数的数值越大，则表示监测对象在监测时段内的生态环境恶化程度越高；其中γ1与γ2均为比例系数，且γ2＞γ1＞1，ST’为上一监测对象在上一监测时段内的生态系数；通过存储模块获取到态增边界值TZb与优增边界值YZb，将态增系数TZ、优增系数YZ分别与态增边界值TZb、优增边界值YZb进行比较：若态增系数TZ小于态增边界值TZb，则判定监测对象在监测时段内的非生物生态监测结果满足要求；若态增系数TZ大于等于态增边界值TZb且优增系数YZ大于等于优增边界值YZb，则判定监测对象在监测时段内的非生物生态监测结果不合格且不合格原因为人类活动，生态监测模块通过监测管理平台向资源配置模块发送配置更新信号；若态增系数TZ大于等于态增边界值TZb且优增系数YZ小于优增边界值YZb，则判定监测时段内监测对象的非生物生态监测结果不合格且不合格原因为生态失衡，生态监测模块通过监测管理平台向管理人员的手机终端发送生态失衡信号；对自然保护区进行非生物生态监测分析，通过生态系数对监测对象在监测周期内的生态保护状态进行反馈，同时结合监测周期内各个监测时段的优先数据的变化趋势，在生态监测结果不合格时对导致不合格的原因进行判定，从而采取针对性的措施进行维护处理。

实施例三

如图4所示，一种基于物联网的自然保护区一体化监测管理方法，包括以下步骤：

步骤一：对自然保护区进行区域性监测优先级分析：将自然保护区分割为若干个监测区域，为自然保护区设定监测周期，在监测周期开始时获取监测区域的的优先系数，通过优先系数的数值大小将监测区域的优先等级标记为一等级、二等级或三等级，根据优先等级为监测对象进行资源分配，保证人类活动频繁的区域可以获得资源分配倾斜；

步骤二：通过监测区域的优先等级为监测区域分配对应的保护站数据、哨点数据以及驻守数据，对保护站数据、哨点数据以及驻守数据进行取整后对监测区域进行保护站分配、驻点分配以及驻守人员分配，在配置不足时进行资源补足，避免了人类判断导致的资源配置不均，使自然保护区得不到有效监测的现象发生；

步骤三：对自然保护区进行非生物生态监测分析：将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内监测对象的水质数据、土壤数据以及空气数据并进行数值计算得到监测对象在监测时段内的态增系数与优增系数，通过态增系数与优增系数的数值大小对监测对象在监测时段内的非生物生态监测结果是否合格进行判定，在生态监测结果不合格时对导致不合格的原因进行判定，从而采取针对性的措施进行维护处理。

一种基于物联网的自然保护区一体化监测管理系统，工作时，对自然保护区进行区域性监测优先级分析：将自然保护区分割为若干个监测区域，为自然保护区设定监测周期，在监测周期开始时获取监测区域的的优先系数，通过优先系数的数值大小将监测区域的优先等级标记为一等级、二等级或三等级，根据优先等级为监测对象进行资源分配，保证人类活动频繁的区域可以获得资源分配倾斜；通过监测区域的优先等级为监测区域分配对应的保护站数据、哨点数据以及驻守数据，对保护站数据、哨点数据以及驻守数据进行取整后对监测区域进行保护站分配、驻点分配以及驻守人员分配，在配置不足时进行资源补足，避免了人类判断导致的资源配置不均，使自然保护区得不到有效监测的现象发生。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式YX=α1*CZ+α2*YK+α3*LJ；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的优先系数；将设定的优先系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为2.47、2.89和3.64；

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的优先系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如优先系数与常住数据的数值成正比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。