[發(fā)明專利]基于全光譜水質(zhì)分析儀的農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210095885.2
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114486764B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張友德;錢益武;何建軍;戴曹培;田文鳳;張?zhí)鹛?/a>;王清泉
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽新宇環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?/a>
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34160
• 代理人: 劉念

1.基于全光譜水質(zhì)分析儀的農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括區(qū)域規(guī)劃模塊、線路規(guī)劃模塊、農(nóng)田檢測模塊、濕地校正模塊、數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器；

通過區(qū)域規(guī)劃模塊進行農(nóng)田的區(qū)域劃分，獲得監(jiān)測區(qū)域，線路規(guī)劃模塊根據(jù)獲得的監(jiān)測區(qū)域設(shè)置濕地檢測區(qū)；農(nóng)田檢測模塊對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)田的水質(zhì)進行檢測，并將采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的濕地校正模塊；

濕地校正模塊用于對農(nóng)田檢測模塊采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)進行校正，具體方法包括：

在濕地檢測區(qū)設(shè)置協(xié)同校正裝置，實時獲取協(xié)同校正裝置的采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)包括協(xié)同數(shù)據(jù)和日常光譜數(shù)據(jù)，協(xié)同數(shù)據(jù)包括協(xié)同光譜數(shù)據(jù)和標準數(shù)據(jù)，根據(jù)協(xié)同數(shù)據(jù)建立校正模型，并實時通過協(xié)同校正裝置采集的協(xié)同數(shù)據(jù)對校正模型進行再學(xué)習(xí)；

接收農(nóng)田檢測模塊傳輸?shù)乃|(zhì)數(shù)據(jù)，通過校正模型對接收的水質(zhì)數(shù)據(jù)進行校正，將校正后的水質(zhì)數(shù)據(jù)標記為農(nóng)田監(jiān)測數(shù)據(jù)，將農(nóng)田監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進行保存；

區(qū)域規(guī)劃模塊的工作方法包括：

步驟SA1：獲取單一農(nóng)田區(qū)域，識別各個單一農(nóng)田區(qū)域的面積，標記為單元面積，獲取單一農(nóng)田區(qū)域的邊界形狀，標記為單一輪廓，建立輪廓賦值表，將單一輪廓輸入到輪廓賦值表中進行賦值，獲得對應(yīng)的單一輪廓賦值；

步驟SA2：建立單一農(nóng)田區(qū)域的特征向量，根據(jù)單一農(nóng)田區(qū)域的特征向量建立聚類樣本集合，將單一農(nóng)田區(qū)域的特征向量視為一個獨立的聚類簇，計算兩兩聚類簇之間的距離，設(shè)置監(jiān)測區(qū)域的最大服務(wù)半徑，將距離最近的兩個聚類簇合并為一個新的聚類簇，將新的聚類簇標記為合并聚類簇；

步驟SA3：計算合并聚類簇與其他聚類簇之間的距離，當(dāng)合并聚類簇與其他聚類簇之間的最小距離小于最大服務(wù)半徑時，將對應(yīng)的兩個聚類簇進行合并，再次形成一個新的合并聚類簇；

步驟SA4：重復(fù)步驟SA3，直到合并聚類簇與其他聚類簇之間的最小距離不小于最大服務(wù)半徑時，停止重復(fù)步驟SA3，將對應(yīng)的合并聚類簇標記為監(jiān)測區(qū)域；

獲取單一農(nóng)田區(qū)域的方法包括：

獲取需要進行監(jiān)測的農(nóng)田范圍，區(qū)域農(nóng)田范圍的全景照片，獲取圖片識別模型，通過圖片識別模型識別農(nóng)田全景照片中的農(nóng)田邊界線，根據(jù)識別的農(nóng)田邊界線制作農(nóng)田分布圖，將農(nóng)田分布圖中農(nóng)田邊界線包圍的區(qū)域標記為單一農(nóng)田區(qū)域；

建立輪廓賦值表的方法包括：

從互聯(lián)網(wǎng)中獲取當(dāng)前農(nóng)田具有的邊界形狀，并對獲取的邊界形狀進行去重，將去重后的邊界形狀根據(jù)地理區(qū)域打上對應(yīng)的地理標簽，打上地理標簽的邊界形狀標記為分類邊界，將分類邊界整合到一張統(tǒng)計表格中，為統(tǒng)計表格中的每個分類邊界設(shè)置對應(yīng)的賦值，將賦值后的統(tǒng)計表格標記為輪廓賦值表；

為統(tǒng)計表格中的每個分類邊界設(shè)置對應(yīng)的賦值的方法為：

設(shè)置若干個標準形狀，并為每個標準形狀設(shè)置對應(yīng)的賦值，獲取相似度模型，計算所有的分類邊界與每個標準形狀之間的相似度，選取分類邊界與若干個標準形狀中最高的相似度作為賦值標準，并打上對應(yīng)標準形狀的識別標簽，建立對應(yīng)標準形狀的相似度賦值表，將分類邊界的相似度輸入到對應(yīng)的相似度賦值表中，匹配到對應(yīng)的分類邊界賦值；

線路規(guī)劃模塊的工作方法包括：

識別農(nóng)田分布圖中監(jiān)測區(qū)域的相鄰主水渠，獲取監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)田的排水口，在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置坐標系，標記各個農(nóng)田排水口的坐標，將主水渠與監(jiān)測區(qū)域之間的區(qū)域標記為緩沖區(qū)，獲取濕地檢測區(qū)的尺寸信息，根據(jù)獲取的濕地檢測區(qū)尺寸信息設(shè)置濕地標準塊，將濕地標準塊放置在緩沖區(qū)內(nèi)的任意位置上，獲取監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)田的排水口到濕地標準塊之間的路線總距離；

改變濕地標準塊在緩沖區(qū)內(nèi)的位置，重新計算監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)田的排水口到濕地標準塊之間的路線總距離，直到獲得濕地標準塊在緩沖區(qū)內(nèi)所有位置上對應(yīng)的路線總距離，將獲得路線總距離按照由小到大的順序進行排列，將排列第一的路線總距離對應(yīng)的濕地標準塊位置標記為定點位置，將濕地檢測區(qū)設(shè)置在定點位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光譜水質(zhì)分析儀的農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，農(nóng)田檢測模塊的工作方法包括：

在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)每個農(nóng)田的排水口處設(shè)置全光譜水質(zhì)分析儀，通過全光譜水質(zhì)分析儀實時采集對應(yīng)農(nóng)田的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并將采集的水質(zhì)數(shù)據(jù)打上對應(yīng)的農(nóng)田標簽。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光譜水質(zhì)分析儀的農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，在濕地檢測區(qū)設(shè)置協(xié)同校正裝置的方法包括：

獲取基于國際法的水質(zhì)檢測裝置，標記為標準檢測裝置，與標準檢測裝置相鄰設(shè)置一個全光譜水質(zhì)分析儀，將標準檢測裝置與全光譜水質(zhì)分析儀整合為協(xié)同校正裝置。