一种基于无线网的土壤重金属监控系统及监控方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术技术领域，具体为一种基于无线网的土壤重金属监控系统及监控方法。

背景技术

土壤污染一直是全世界关注的重要环境问题之一。2014年4月17日，环境保护部和国土资源部向媒体发布了全国土壤污染状况调查公报。调查结果显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较严重，耕地土壤环境质量堪忧。全国土壤点位超标率为16.1％，从污染类型看，以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％。公报指出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。南方污染重于北方，表层土壤镉含量增加明显。

这几年，南方镉大米的存在一直困扰着百姓生活。粮食重金属超标主要有三个原因：一是土壤中镉等重金属本底值高。我国西南和中南地区是我国有色金属矿产资源十分丰富的地区，镉等重金属元素的基础含量高。二是我国有色金属传统的开采地区，迄今已有上百年有色金属的开采历史，长期的矿山开采、金属冶炼和含重金属的工业废水、废渣排放造成了土壤污染，从而导致粮食重金属超标。三是由于气候变化、环境污染导致酸雨增加，土壤酸化，在酸性增强的条件下，土壤中的镉等重金属活性也随之增强，更易被水稻等作物吸收。另外，有的地区种植的一些水稻品种，由于生物体的自然适应性，本身具有较高的镉的富集特性。

土壤污染首先影响农产品的产量和品质，土壤污染会影响作物生长，造成减产；农作物可能会吸收和富集某种污染物，影响农产品质量，给农业生产带来巨大的经济损失；长期食用受污染的农产品可能严重危害身体健康，故而对于如何高效的监测土壤重金属化和因地制宜的治理土壤重金属化是目前面临的一大课题，现有对土壤重金属化监测涉及范围小，且多次监测数据无法进行及时传输分析，且无法制定因地制宜的治理方案。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于无线网的土壤重金属监控系统及监控方法，解决了现有对土壤重金属化监测范围小、周期长且无法找出根本原因的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于无线网的土壤重金属监控系统，包括土壤检测处理系统，所述土壤检测处理系统包括监测试点定点模块、区域定点监测计划制定模块、监测计划实地实行模块、多方监测数据统合模块、土壤监测数据分析模块和土壤检测后续规划模块，所述监测试点定点模块输出端连接有区域定点监测计划制定模块，所述监测试点定点模块用以分区域进行多点式监测，所述区域定点监测计划制定模块输出端连接有监测计划实地实行模块，所述区域定点监测计划制定模块用以对各区域进行制定不同的监测计划，所述区域定点监测计划制定模块输出端连接有监测计划实地实行模块，所述监测计划实地实行模块用以实地监测计划的实行，所述监测计划实地实行模块输出端连接有多方监测数据统合模块，所述多方监测数据统合模块输出端连接有土壤监测数据分析模块，所述土壤监测数据分析模块输出端连接有土壤检测后续规划模块，所述土壤检测后续规划模块用以后续治理金属重金属规划，所述土壤检测后续规划模块输出端连接在监测计划实地实行模块输入端。

优选的，所述监测试点定点模块包括系统地域划分单元、土壤分类单元、地形分类单元、用地分类单元和气候分区单元，所述系统地域划分单元连接有土壤分类单元，所述土壤分类单元用以调查不同土壤类型的影响，所述系统地域划分单元连接有地形分类单元，所述地形分类单元用以调查地形对于土壤内金属含量的影响，所述系统地域划分单元连接有用地分类单元，所述系统地域划分单元连接有气候分区单元，所述气候分区单元用以调查气候对于地区土壤的影响。

优选的，所述区域定点监测计划制定模块包括历史数据读取单元、地区信息整合单元和方案制定单元，所述历史数据读取单元输出端连接有地区信息整合单元，所述地区信息整合单元输出端连接有方案制定单元，所述历史数据读取单元用以读取历史数据作为数据对比的依据，所述地区信息整合单元用以整理所检测的数据，所述方案制定单元用以制定监测的方案。

优选的，所述监测计划实地实行模块包括检测方法单元、生物监测单元、用地监测单元、肥料分析单元、荒废用地单元、工业用地单元和农业用地单元，所述检测方法单元连接有生物监测单元，所述检测方法单元连接有用地监测单元，所述检测方法单元连接有肥料分析单元。

优选的，所述用地监测单元连接有工业用地单元，所述用地监测单元连接有农业用地单元，所述用地监测单元连接有荒废用地单元。

优选的，所述多方监测数据统合模块包括数据传输单元、数据分类单元、提取单元、数据对比单元和图像生成单元，所述数据传输单元连接有数据分类单元，所述数据分类单元连接有提取单元，所述提取单元连接有数据对比单元，所述数据对比单元输出端连接有图像生成单元，所述图像生成单元用每次监测状况的汇报与数据总和并进行存储作为历史数据读取。

优选的，所述土壤监测数据分析模块包括数据分析单元和匹配单元，所述数据分析单元连接有匹配单元。

优选的，所述土壤检测后续规划模块包括方案生成单元、模拟单元、效果预算单元和发布单元，所述方案生成单元连接有模拟单元，所述模拟单元连接有效果预算单元，所述效果预算单元连接有发布单元。

优选的，一种基于无线网的土壤重金属监控方法，包括以下方法原理；

S1、在进入监测试点定点模块后，进行系统地域划分单元，根据土壤分类单元、用地分类单元和地形分类单元进行分类，土壤类型和不同用地类型也会导致所含有的有机物矿物成分结构不同，在进行系统地域划分单元分类后，进入气候分区单元对于不同气候进行分区，将所有分区数据进行整合为数据A；

S2、将数据A传输至区域定点监测计划制定模块内，先运行历史数据读取单元将各个分点的土壤数据进行提取，再进入地区信息整合单元中取中间合集，最终运行方案制定单元根据不同地区进行制定因地制宜的检测方案，得到方案一；

S3、将方案一传输至各个分点，实行监测计划实地实行模块中的检测方法单元，根据生物监测单元、用地监测单元和肥料分析单元进行分类监测，生物监测单元中分别对于植物生长状况、生物生长和生活状况和土壤紧实度进行监测，用地监测单元中主要对于荒废用地单元、工业用地单元和农业用地单元进行监测，在肥料分析单元中对于生物肥料和工业肥料进行监测得到数据B。

优选的，S3还包括以下步骤，将数据B传输至多方监测数据统合模块内，再通过无线以太网传输至数据传输单元内，数据分类单元内处理器运行后传输至提取单元内进行去杂，再将历史数据读取单元所读取的数据传输至数据对比单元中进行对比，再运行图像生成单元生成图像数据表，用以每次监测状况的汇报与数据总和，并进行存储作为历史数据读取，再进行土壤监测数据分析模块，将提取单元内的数据传输至数据分析单元后再进行匹配单元根据不同原因进行匹配方案，得到数据C，将数据C传输至土壤检测后续规划模块内进行制定因地制宜的方案，得到方案二，再进入模拟单元进行方案二的模拟实行，通过效果预算单元进行方案的预算，最终通过发布单元进行发布，将方案二在各个分点实行，根据周期性再进行监测，监测方案二的实行效果。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于无线网的土壤重金属监控系统及监控方法。具备以下有益效果：

本发明通过进行分点式进行监测活动，扩大监测的范围，再根据不同地区进行制定不同的区域监测计划，能便于提高后期治理的效果，从生物、用地进行监测土壤重金属影响，根据不同地区进行制定因地制宜的检测方案，从多角度、多方面、多点的去分析土壤重金属化的原因，能够更深层准确的监测出区域土壤重金属化的根本原因，根据监测数据再进行制定精准的治理方案并实行周期性再次监测，周期性的更新监测数据以制定实时的治理方案从而推进治理的效果。

附图说明

图1为本发明的主框架图示意图；

图2为本发明的监测试点定点模块流程图；

图3为本发明的系统地域划分单元细化流程图；

图4为本发明的区域定点监测计划制定模块流程图；

图5为本发明的监测计划实地实行模块流程图；

图6为本发明的检测方法单元细化流程图；

图7为本发明的多方监测数据统合模块流程图；

图8为本发明的土壤监测数据分析模块流程图。

其中，1、土壤检测处理系统；2、监测试点定点模块；3、区域定点监测计划制定模块；4、监测计划实地实行模块；5、多方监测数据统合模块；6、土壤监测数据分析模块；7、土壤检测后续规划模块；201、系统地域划分单元；202、土壤分类单元；203、用地分类单元；204、地形分类单元；205、气候分区单元；301、历史数据读取单元；302、地区信息整合单元；303、方案制定单元；401、检测方法单元；402、生物监测单元；403、用地监测单元；404、肥料分析单元；405、荒废用地单元；406、工业用地单元；407、农业用地单元；501、数据传输单元；502、数据分类单元；503、提取单元；504、数据对比单元；505、图像生成单元；601、数据分析单元；602、匹配单元；701、方案生成单元；702、模拟单元；703、效果预算单元；704、发布单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，本发明实施例提供一种基于无线网的土壤重金属监控系统，包括土壤检测处理系统，土壤检测处理系统包括监测试点定点模块、区域定点监测计划制定模块、监测计划实地实行模块、多方监测数据统合模块、土壤监测数据分析模块和土壤检测后续规划模块，监测试点定点模块输出端连接有区域定点监测计划制定模块，监测试点定点模块用以分区域进行多点式监测，区域定点监测计划制定模块输出端连接有监测计划实地实行模块，区域定点监测计划制定模块用以对各区域进行制定不同的监测计划，区域定点监测计划制定模块输出端连接有监测计划实地实行模块，监测计划实地实行模块用以实地监测计划的实行，监测计划实地实行模块输出端连接有多方监测数据统合模块，多方监测数据统合模块输出端连接有土壤监测数据分析模块，土壤监测数据分析模块输出端连接有土壤检测后续规划模块，土壤检测后续规划模块用以后续治理金属重金属规划，土壤检测后续规划模块输出端连接在监测计划实地实行模块输入端，通过进行分点式进行监测活动，扩大监测的范围，再根据不同地区进行制定不同的区域监测计划，能便于提高后期治理的效果，从生物、用地进行监测土壤重金属影响，根据不同地区进行制定因地制宜的检测方案，从多角度、多方面、多点的去分析土壤重金属化的原因，能够更深层准确的监测出区域土壤重金属化的根本原因，根据监测数据再进行制定精准的治理方案并实行周期性再次监测，更新监测数据以制定实时的治理方案从而推进治理的效果。

如图2-3所示，监测试点定点模块包括系统地域划分单元、土壤分类单元、地形分类单元、用地分类单元和气候分区单元，系统地域划分单元连接有土壤分类单元，土壤分类单元用以调查不同土壤类型的影响，可根据土壤肥沃程度和土壤类型进行分类，不同类型的土壤内部含量不同，系统地域划分单元连接有地形分类单元，地形分类单元用以调查地形对于土壤内金属含量的影响，地形分类单元可分为高山地形、平原地形和低洼地形，地形对于温度、湿度都是对土壤产生影响的主要因素，系统地域划分单元连接有用地分类单元，用地分类单元可分为农业用地、开发用地和荒废用地，不同使用类型的地区，可能会造成不同程度的土壤重金属化，其中主要调查开发用地中对于工业污水排放，和废料处理方式，系统地域划分单元连接有气候分区单元，气候分区单元用以调查气候对于地区土壤的影响，气候能够影响一个地区的降水量、昼夜温差、空气湿度从而进一步对土壤产生影响。

如图4所示，区域定点监测计划制定模块包括历史数据读取单元、地区信息整合单元和方案制定单元，历史数据读取单元输出端连接有地区信息整合单元，地区信息整合单元输出端连接有方案制定单元，历史数据读取单元用以读取历史数据作为数据对比的依据，地区信息整合单元用以整理所检测的数据，方案制定单元用以制定监测的方案。

如图5所示，监测计划实地实行模块包括检测方法单元、生物监测单元、用地监测单元、肥料分析单元、荒废用地单元、工业用地单元和农业用地单元，检测方法单元连接有生物监测单元，检测方法单元连接有用地监测单元，检测方法单元连接有肥料分析单元。

如图6所示，用地监测单元连接有工业用地单元，用地监测单元连接有农业用地单元，用地监测单元连接有荒废用地单元。

如图7所示，多方监测数据统合模块包括数据传输单元、数据分类单元、提取单元、数据对比单元和图像生成单元，数据传输单元连接有数据分类单元，数据分类单元连接有提取单元，提取单元连接有数据对比单元，数据对比单元输出端连接有图像生成单元，图像生成单元用每次监测状况的汇报与数据总和并进行存储作为历史数据读取。

如图8所示，土壤监测数据分析模块包括数据分析单元和匹配单元，数据分析单元连接有匹配单元。

如图8所示，土壤检测后续规划模块包括方案生成单元、模拟单元、效果预算单元和发布单元，方案生成单元连接有模拟单元，模拟单元连接有效果预算单元，效果预算单元连接有发布单元。

一种基于无线网的土壤重金属监控方法，包括以下方法步骤；

S1、在进入监测试点定点模块后，进行系统地域划分单元，根据土壤分类单元、用地分类单元和地形分类单元进行分类，土壤类型和不同用地类型也会导致所含有的有机物矿物成分结构不同，在进行系统地域划分单元分类后，进入气候分区单元对于不同气候进行分区，将所有分区数据进行整合为数据A；

S2、将数据A传输至区域定点监测计划制定模块内，先运行历史数据读取单元将各个分点的土壤数据进行提取，再进入地区信息整合单元中取中间合集，最终运行方案制定单元根据不同地区进行制定因地制宜的检测方案，得到方案一；

S3、将方案一传输至各个分点，实行监测计划实地实行模块中的检测方法单元，根据生物监测单元、用地监测单元和肥料分析单元进行分类监测，生物监测单元中分别对于植物生长状况、生物生长和生活状况和土壤紧实度进行监测，植物产量、结实率和植物叶片、花瓣状况都能够反应土壤异常，用地监测单元中主要对于荒废用地单元、工业用地单元和农业用地单元进行监测，对于用地监测单元中对于工业用地进行监测污水排放情况与污水排放路径和废料处理方式，农业用地进行肥料分析找出导致土壤金属化的成分和找出水源源头，在肥料分析单元中对于生物肥料和工业肥料进行监测得到数据B。

S3还包括以下步骤，将数据B传输至多方监测数据统合模块内，再通过无线以太网传输至数据传输单元内，数据分类单元内处理器运行后传输至提取单元内进行去杂，再将历史数据读取单元所读取的数据传输至数据对比单元中进行对比，再运行图像生成单元生成图像数据表，用以每次监测状况的汇报与数据总和，并进行存储作为历史数据读取，再进行土壤监测数据分析模块，将提取单元内的数据传输至数据分析单元后再进行匹配单元根据不同原因进行匹配方案，得到数据C，根据不同原因进行匹配生物法、物理法、化学法，更高效的去解决土壤重金属化，将数据C传输至土壤检测后续规划模块内进行制定因地制宜的方案，得到方案二，再进入模拟单元进行方案二的模拟实行，通过效果预算单元进行方案的预算，最终通过发布单元进行发布，将方案二在各个分点实行，根据周期性再进行监测，监测方案二的实行效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。