一种基于蓝绿脉冲激光检测的海水污染智能管控系统

1.本发明属于海水环保领域，涉及污染管控技术，具体是一种基于蓝绿脉冲激光检测的海水污染智能管控系统。


背景技术：

2.海水是海中或来自海中的水。海水是流动的，对于人类来说，可用水量是不受限制的。海水是名副其实的液体矿产，平均每立方公里的海水中有3570万吨的矿物质，世界上已知的100多种元素中，80％可以在海水中找到。海水还是陆地上淡水的来源和气候的调节器，世界海洋每年蒸发的淡水有450万立方公里，其中90％通过降雨返回海洋，10％变为雨雪落在大地上，然后顺河流又返回海洋。海水淡化技术正在发展成为产业。有人预计，随着生态环境的恶化，人类解决水荒的最后途径很可能是对海水的淡化。
3.现有技术中，海水污染检测局限于海水的检测，且检测海水中金属离子的灵敏度不高，没有结合海水所在区域的海洋生物等其他因素，同时，对于海水污染管控也没有结合海水的污染程度和海洋生物因素，无法合理有效地分配海水管控资源，为此，我们提出一种基于蓝绿脉冲激光检测的海水污染智能管控系统。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于蓝绿脉冲激光检测的海水污染智能管控系统。
5.本发明所要解决的技术问题为：
6.如何基于海水污染程度、海洋生物等多因素智能化分配海水污染管控资源。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种基于蓝绿脉冲激光检测的海水污染智能管控系统，包括数据采集模块、区域划分模块、海水检测模块、污染分级模块、生物检测模块、用户终端、管控匹配模块以及服务器，所述区域划分模块将海水区域划分为若干个待检区域u，u＝1，2，
……
，z，z为正整数；
9.所述数据采集模块用于采集待检区域的海水数据和生物数据并发送至服务器；所述服务器将海水数据发送至海水检测模块、将生物数据发送至生物检测模块；
10.所述海水检测模块基于蓝绿脉冲激光技术用于对待检区域的海水进行检测，检测得到待检区域的管控系数反馈至服务器，所述服务器将待检区域的管控系数发送至污染分级模块；
11.所述生物检测模块用于对待检区域内的生物进行检测，检测得到待检区域的营养残缺系数反馈至服务器，所述服务器将待检区域的营养残缺系数发送至污染分级模块；
12.所述污染分级模块接收到待检区域的管控系数和营养残缺系数后，用于对待检测区域的污染等级进行划分，划分得到待检区域的污染等级反馈至服务器，所述服务器将待检区域的污染等级发送至管控匹配模块，管控匹配模块依据待检区域的污染等级设定匹配对应管控措施。
13.进一步地，海水数据为待检区域海水中各类的金属含量；
14.生物数据为待检区域中同一种类生物的规格、重量、以及待检区域中同一种类生物上壳体的金属元素和对应的含量。
15.进一步地，所述海水检测模块和生物检测模块均连接有大数据模块，所述大数据模块与外界互联网相连接用于获取海水中各类重金属的标准含量和海水生物壳体中各类金属元素的标准元素含量，海水中各类重金属的标准含量发送至海水检测模块，海水生物壳体中各类金属元素的标准元素含量发送至生物检测模块。
16.进一步地，所述海水检测模块的检测过程具体如下：
17.步骤一：在待检区域内提取若干份海水样本，并将海水样本标记为yui，i＝1，2，
……
，x，x为正整数，i代表待检测区域内海水样本的编号；
18.步骤二：对海水样本进行分析得到若干种重金属元素，得到若干种重金属元素比如可通过电场的辅助作用下，将海水中的金属离子产生化学置换反应，再经过蓝绿激光的烧蚀，从溶解态变为固态单质，从而提升相应的探测灵敏度；
19.步骤三：若各类重金属的金属含量不超过各类重金属的标准含量，则不进行任何操作；
20.若各类重金属的金属含量超过各类重金属的标准含量，则进入下一步骤；
21.步骤四：金属含量减去标准含量并取绝对值得到各类重金属的金属含量差值，各类重金属的金属含量差值相加求和得到海水样本中重金属的含量超标值，并含量超标值标记为hcyui；
22.步骤五：统计待检区域中海水样本的数量得到样本数y1su，利用公式计算得到待检区域的重金属含量超标值zhcu；
23.步骤六：若zhcu＜x1，则待检区域的污染等级为轻度污染等级；
24.若x1≤zhcu＜x2，则待检区域的污染等级为中度污染等级；
25.若x2≤zhcu，则待检区域的污染等级为重度污染等级；其中，x1和x2均为固定数值的重金属含量超标阈值，且x1＜x2；
26.步骤七：依据待检区域的污染等级设定对应的管控系数。
27.进一步地，轻度污染等级的管控系数小于中度污染等级的管控系数，中度污染等级的管控系数小于高度污染等级的管控系数。
28.进一步地，所述生物检测模块的检测过程具体如下：
29.步骤s1：在待检区域内选取若干份同一种类的生物样本，并将生物样本标记为suo，o＝1，2，
……
，v，v为正整数，o代表待检区域中生物样本的编号；
30.步骤s2：获取生物样本上壳体所含的金属元素以及对应金属元素的元素含量，生物样本壳体中各类金属元素的元素含量比对标准元素含量；
31.步骤s3：若生物样本壳体中各类金属元素的元素含量超过各类金属元素的标准元素含量，则不进行任何操作；
32.若生物样本壳体中各类金属元素的元素含量不超过各类金属元素的标准元素含量，则进入下一步骤；
33.步骤s4：元素含量减去标准元素含量并取绝对值得到生物样本壳体中各类金属元素的元素含量差值，各类金属元素的元素含量差值相加求和得到生物样本壳体中金属元素的含量残缺值hqsuo；
34.统计待检区域中生物样本的数量得到样本数y2su，利用公式计算得到待检区域中生物的元素含量残缺值yhqu，公式具体如下：
[0035][0036]
步骤s5：若yhqu＜y1，则待检区域的营养残缺等级为轻度残缺等级；
[0037]
若y1≤yhqu＜y2，则待检区域的营养残缺等级为中度残缺等级；
[0038]
若y2≤yhqu，则待检区域的营养残缺等级为重度残缺等级；其中，y1和y2均为固定数值的元素含量残缺阈值，且y1＜y2；
[0039]
步骤s6：依据待检区域的营养残缺等级设定对应的营养残缺系数。
[0040]
进一步地，轻度残缺等级的营养残缺系数小于中度残缺等级的营养残缺系数，中度残缺等级的营养残缺系数小于高度残缺等级的营养残缺系数。
[0041]
进一步地，所述污染分级模块的划分过程具体如下：
[0042]
步骤ss1：将待检区域的管控系数和营养残缺系数分别标记为gku、ycu；
[0043]
步骤ss2：通过公式计算得到待检区域的污染等级值wdu，公式具体如下：
[0044]
wdu＝(gku
×
α ycu
×
β)/e；式中，α和β均为固定数值的权重系数，且α和β的取值均大于零，e为自然常数；
[0045]
步骤ss3：获取服务器中存储的等级区间，将污染等级值与等级区间进行比对得到待检区域对应的等级区间；
[0046]
步骤ss4：不同等级区间对应不同的污染等级，依据待检区域的等级区间得到对应的污染等级。
[0047]
进一步地，等级区间包括第一等级区间、第二等级区间和第三等级区间，第一等级区间的上限值小于第二等级区间的下限值，第二等级区间的上限值小于第三等级区间的下限值；
[0048]
第一等级区间对应第一污染等级，第二等级区间对应第二污染等级，第三等级区间对应第三污染等级。
[0049]
进一步地，所述管控匹配模块的工作过程具体如下：
[0050]
当待检区域为第一污染等级时，待检区域的管控措施为：设定间隔为12小时的海水检测周期；
[0051]
当待检区域为第二污染等级时，待检区域的管控措施为：设定间隔为6小时的海水检测周期和布设对应的海水污染监测设备；
[0052]
当待检区域为第三污染等级时，待检区域的管控措施为：设定间隔为2小时的海水检测周期、设定对应的管控人员和布设对应的海水污染监测设备。
[0053]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0054]
本发明通过海水检测模块对待检区域的海水进行检测，其中可通过电场的辅助作用下，将海水样品中的金属离子产生化学置换反应，再经过蓝绿激光的烧蚀，从溶解态变为
固态单质，从而提升相应的探测灵敏度；得到待检区域的管控系数发送至污染分级模块，而后通过生物检测模块对待检区域内的生物进行检测，得到待检区域的营养残缺系数发送至污染分级模块，污染分级模块结合管控系数和营养残缺系数对待检测区域的污染等级进行划分，划分得到待检区域的污染等级发送至管控匹配模块，管控匹配模块依据待检区域的污染等级设定匹配对应管控措施，本发明结合海水污染程度、海洋生物等多因素智能化分配海水污染管控资源。
附图说明
[0055]
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0056]
图1为本发明的整体系统框图。
具体实施方式
[0057]
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做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。
[0058]
请参阅图1所示，一种基于蓝绿脉冲激光检测的海水污染智能管控系统，包括数据采集模块、区域划分模块、海水检测模块、污染分级模块、生物检测模块、用户终端、管控匹配模块以及服务器；
[0059]
用户终端用于管控人员输入个人信息后注册登录系统，并将个人信息发送至服务器内存储；其中，个人信息包括管控人员的姓名、手机号码等；
[0060]
在具体实施时，所述区域划分模块将海水区域划分为若干个待检区域，并将待检区域标记为u，u＝1，2，
……
，z，z为正整数；所述数据采集模块用于采集待检区域的海水数据和生物数据，并将海水数据和生物数据发送至服务器；
[0061]
需要具体说明的是，海水数据为待检区域海水中各类的金属含量等，生物数据为待检区域中同一种类生物的规格、重量、以及待检区域中同一种类生物上壳体的金属元素和对应的含量；
[0062]
在具体实施时，海水数据可以采用激光诱导技术来检测重金属含量，进而检测海水污染情况。具体实施时，采用532纳米固体激光器或者1064纳米半导体激光器进行倍频产生532纳米脉冲激光，又或者采用1064纳米脉冲光纤激光器进行倍频产生532纳米脉冲激光进行海水诱导产生等离子体得到原子发射光谱，从而检测到海水的重金属含量。激光诱导技术在海水污染检测中的应用等现有技术中均有涉及和体现，在此不做具体陈述用基于蓝绿激光的探测海水中的若干重金属元素，比如可通过电场的辅助作用下，将海水中的金属离子产生化学置换反应，再经过蓝绿激光的烧蚀，从溶解态变为固态单质，从而提升相应的探测灵敏度；
[0063]
所述服务器将海水数据发送至海水检测模块，所述服务器将生物数据发送至生物检测模块，所述海水检测模块和生物检测模块均连接有大数据模块，所述大数据模块与外界互联网相连接用于获取海水中各类重金属的标准含量和海水生物壳体中各类金属元素的标准元素含量，海水中各类重金属的标准含量发送至海水检测模块，海水生物壳体中各
类金属元素的标准元素含量发送至生物检测模块；
[0064]
所述海水检测模块基于蓝绿脉冲激光技术用于对待检区域的海水进行检测，检测过程具体如下：
[0065]
步骤一：在待检区域内提取若干份海水样本，并将海水样本标记为yui，i＝1，2，
……
，x，x为正整数，i代表待检测区域内海水样本的编号；
[0066]
步骤二：对海水样本进行分析得到若干种重金属元素，得到若干种重金属元素的金属含量，各类重金属的金属含量比对金属标准含量；
[0067]
在具体实施时，是基于蓝绿激光探测海水中的若干重金属元素，可以首先通过电场的辅助作用下，将海水中的金属离子产生化学置换反应，再经过蓝绿激光的烧蚀，从溶解态变为固态单质；
[0068]
步骤三：若各类重金属的金属含量不超过各类重金属的标准含量，则不进行任何操作；
[0069]
若各类重金属的金属含量超过各类重金属的标准含量，则进入下一步骤；
[0070]
步骤四：金属含量减去标准含量并取绝对值得到各类重金属的金属含量差值，各类重金属的金属含量差值相加求和得到海水样本中重金属的含量超标值，并含量超标值标记为hcyui；
[0071]
步骤五：统计待检区域中海水样本的数量得到样本数y1su，利用公式计算得到待检区域的重金属含量超标值zhcu；
[0072]
步骤六：若zhcu＜x1，则待检区域的污染等级为轻度污染等级；
[0073]
若x1≤zhcu＜x2，则待检区域的污染等级为中度污染等级；
[0074]
若x2≤zhcu，则待检区域的污染等级为重度污染等级；其中，x1和x2均为固定数值的重金属含量超标阈值，且x1＜x2；
[0075]
步骤七：依据待检区域的污染等级设定对应的管控系数；
[0076]
其中，轻度污染等级的管控系数小于中度污染等级的管控系数，中度污染等级的管控系数小于高度污染等级的管控系数；
[0077]
所述海水检测模块将待检区域的管控系数反馈至服务器，所述服务器将待检区域的管控系数发送至污染分级模块；
[0078]
所述生物检测模块用于对待检区域内的生物进行检测，检测过程具体如下：
[0079]
步骤s1：在待检区域内选取若干份同一种类的生物样本，并将生物样本标记为suo，o＝1，2，
……
，v，v为正整数，o代表待检区域中生物样本的编号；
[0080]
步骤s2：获取生物样本上壳体所含的金属元素以及对应金属元素的元素含量，生物样本壳体中各类金属元素的元素含量比对标准元素含量；
[0081]
在具体实施时，生物样本的壳体可以是待检区域内的贝壳，也可以是待检区域内的虾壳等；
[0082]
步骤s3：若生物样本壳体中各类金属元素的元素含量超过各类金属元素的标准元素含量，则不进行任何操作；
[0083]
若生物样本壳体中各类金属元素的元素含量不超过各类金属元素的标准元素含
量，则进入下一步骤；
[0084]
步骤s4：元素含量减去标准元素含量并取绝对值得到生物样本壳体中各类金属元素的元素含量差值，各类金属元素的元素含量差值相加求和得到生物样本壳体中金属元素的含量残缺值hqsuo；
[0085]
统计待检区域中生物样本的数量得到样本数y2su，利用公式计算得到待检区域中生物的元素含量残缺值yhqu，公式具体如下：
[0086][0087]
步骤s5：若yhqu＜y1，则待检区域的营养残缺等级为轻度残缺等级；
[0088]
若y1≤yhqu＜y2，则待检区域的营养残缺等级为中度残缺等级；
[0089]
若y2≤yhqu，则待检区域的营养残缺等级为重度残缺等级；其中，y1和y2均为固定数值的元素含量残缺阈值，且y1＜y2；
[0090]
步骤s6：依据待检区域的营养残缺等级设定对应的营养残缺系数；
[0091]
其中，轻度残缺等级的营养残缺系数小于中度残缺等级的营养残缺系数，中度残缺等级的营养残缺系数小于高度残缺等级的营养残缺系数；
[0092]
所述生物检测模块将待检区域的营养残缺系数反馈至服务器，所述服务器将待检区域的营养残缺系数发送至污染分级模块；
[0093]
所述污染分级模块接收到待检区域的管控系数和营养残缺系数后，用于对待检测区域的污染等级进行划分，划分过程具体如下：
[0094]
步骤ss1：将上述计算得到待检区域的管控系数和营养残缺系数分别标记为gku、ycu；
[0095]
步骤ss2：通过公式计算得到待检区域的污染等级值wdu，公式具体如下：
[0096]
wdu＝(gku
×
α ycu
×
β)/e；式中，α和β均为固定数值的权重系数，且α和β的取值均大于零，e为自然常数；
[0097]
步骤ss3：获取服务器中存储的等级区间，将污染等级值与等级区间进行比对得到待检区域对应的等级区间；
[0098]
其中，等级区间包括第一等级区间、第二等级区间和第三等级区间，第一等级区间的上限值小于第二等级区间的下限值，第二等级区间的上限值小于第三等级区间的下限值；
[0099]
步骤ss4：不同等级区间对应不同的污染等级，依据待检区域的等级区间得到对应的污染等级；
[0100]
其中，第一等级区间对应第一污染等级，第二等级区间对应第二污染等级，第三等级区间对应第三污染等级；
[0101]
所述污染分级模块将待检区域的污染等级反馈至服务器，所述服务器将待检区域的污染等级发送至管控匹配模块，管控匹配模块依据待检区域的污染等级设定匹配对应管控措施，具体如下：
[0102]
当待检区域为第一污染等级时，待检区域的管控措施为：设定间隔为12小时的海水检测周期；
[0103]
当待检区域为第二污染等级时，待检区域的管控措施为：设定间隔为6小时的海水检测周期和布设对应的海水污染监测设备；
[0104]
当待检区域为第三污染等级时，待检区域的管控措施为：设定间隔为2小时的海水检测周期、设定对应的管控人员和布设对应的海水污染监测设备。
[0105]
工作原理：通过区域划分模块将海水区域划分为若干个待检区域u，而后通过数据采集模块采集待检区域的海水数据和生物数据，并将海水数据和生物数据发送至服务器，服务器将海水数据发送至海水检测模块、将生物数据发送至生物检测模块；
[0106]
同时，海水检测模块和生物检测模块均连接有大数据模块，大数据模块与外界互联网相连接用于获取海水中各类重金属的标准含量和海水生物壳体中各类金属元素的标准元素含量，海水中各类重金属的标准含量发送至海水检测模块，海水生物壳体中各类金属元素的标准元素含量发送至生物检测模块；
[0107]
通过海水检测模块对待检区域的海水进行检测，在待检区域内提取若干份海水样本yui，对海水样本进行分析得到若干种重金属元素，得到若干种重金属元素的金属含量，各类重金属的金属含量比对金属标准含量，若各类重金属的金属含量不超过各类重金属的标准含量，则不进行任何操作，若各类重金属的金属含量超过各类重金属的标准含量，则金属含量减去标准含量并取绝对值得到各类重金属的金属含量差值，各类重金属的金属含量差值相加求和得到海水样本中重金属的含量超标值hcyui，统计待检区域中海水样本的数量得到样本数y1su，利用公式计算得到待检区域的重金属含量超标值zhcu，若zhcu＜x1，则待检区域的污染等级为轻度污染等级，若x1≤zhcu＜x2，则待检区域的污染等级为中度污染等级，若x2≤zhcu，则待检区域的污染等级为重度污染等级，依据待检区域的污染等级设定对应的管控系数，海水检测模块将待检区域的管控系数反馈至服务器，服务器将待检区域的管控系数发送至污染分级模块；
[0108]
通过生物检测模块对待检区域内的生物进行检测，在待检区域内选取若干份同一种类的生物样本suo，获取生物样本上壳体所含的金属元素以及对应金属元素的元素含量，生物样本壳体中各类金属元素的元素含量比对标准元素含量，若生物样本壳体中各类金属元素的元素含量超过各类金属元素的标准元素含量，则不进行任何操作，若生物样本壳体中各类金属元素的元素含量不超过各类金属元素的标准元素含量，则元素含量减去标准元素含量并取绝对值得到生物样本壳体中各类金属元素的元素含量差值，各类金属元素的元素含量差值相加求和得到生物样本壳体中金属元素的含量残缺值hqsuo，统计待检区域中生物样本的数量得到样本数y2su，利用公式计算得到待检区域中生物的元素含量残缺值yhqu，若yhqu＜y1，则待检区域的营养残缺等级为轻度残缺等级，若y1≤yhqu＜y2，则待检区域的营养残缺等级为中度残缺等级，若y2≤yhqu，则待检区域的营养残缺等级为重度残缺等级，依据待检区域的营养残缺等级设定对应的营养残缺系数，生物检测模块将待检区域的营养残缺系数反馈至服务器，所述服务器将待检区域的营养残缺系数发送至污染分级模块；
[0109]
污染分级模块接收到待检区域的管控系数和营养残缺系数后对待检测区域的污染等级进行划分，将上述计算得到待检区域的管控系数和营养残缺系数分别标记为gku、ycu，通过公式wdu＝(gku
×
α ycu
×
β)/e计算得到待检区域的污染等级值wdu，获取服务器中存储的等级区间，将污染等级值与等级区间进行比对得到待检区域对应的等级区间，不同等级区间对应不同的污染等级，依据待检区域的等级区间得到对应的污染等级，污染分级模块将待检区域的污染等级反馈至服务器，所务器将待检区域的污染等级发送至管控匹配模块；
[0110]
管控匹配模块依据待检区域的污染等级设定匹配对应管控措施，当待检区域为第一污染等级时，待检区域的管控措施为：设定间隔为12小时的海水检测周期，当待检区域为第二污染等级时，待检区域的管控措施为：设定间隔为6小时的海水检测周期和布设对应的海水污染监测设备，当待检区域为第三污染等级时，待检区域的管控措施为：设定间隔为2小时的海水检测周期、设定对应的管控人员和布设对应的海水污染监测设备。
[0111]
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置，权重系数和比例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，关于权重系数和比例系数的大小，只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。
[0112]
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。