本發(fā)明涉及生態(tài)管理領(lǐng)域，特別是涉及一種生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球工業(yè)化和城市化的迅猛發(fā)展，環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴(yán)峻，現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和系統(tǒng)在一定程度上可以對(duì)環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，但仍然存在許多不足之處。首先，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多依賴固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)覆蓋范圍有限，無法全面、實(shí)時(shí)地掌握環(huán)境狀況。其次，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)過程中存在安全隱患，數(shù)據(jù)可能會(huì)被篡改或泄露，影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信性。此外，現(xiàn)有系統(tǒng)在數(shù)據(jù)分析和處理能力方面也存在不足，無法及時(shí)、有效地進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)的綜合分析和預(yù)警，導(dǎo)致環(huán)境治理的響應(yīng)速度和效果大打折扣。

2、為了應(yīng)對(duì)上述問題，各類新技術(shù)如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算和人工智能在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域逐漸得到應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳感器與網(wǎng)絡(luò)的連接，使得環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和傳輸更加高效和廣泛。大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算技術(shù)可以對(duì)大量環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理和分析，提供更為準(zhǔn)確的環(huán)境評(píng)估和預(yù)測(cè)。人工智能技術(shù)則可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，為環(huán)境預(yù)警和決策提供支持。

3、盡管新技術(shù)的應(yīng)用為環(huán)境監(jiān)測(cè)帶來了新的機(jī)遇，但在實(shí)際應(yīng)用過程中仍面臨許多挑戰(zhàn)，例如，如何在復(fù)雜環(huán)境中保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，如何保護(hù)環(huán)境數(shù)據(jù)的隱私和安全，如何通過數(shù)據(jù)分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境異常并進(jìn)行有效預(yù)警等，都是需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)以上問題，本發(fā)明提出了一種生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)，旨在通過整合環(huán)境監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、可視化展示、數(shù)據(jù)預(yù)警和治理處理等多項(xiàng)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的全面監(jiān)測(cè)和有效監(jiān)管。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)，包括環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、信號(hào)數(shù)據(jù)加密模塊、信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸模塊、加密信號(hào)預(yù)處理模塊、環(huán)境可視化監(jiān)管模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)警模塊、環(huán)境管控模塊；環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊通過傳感器，對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)收集；信號(hào)數(shù)據(jù)加密模塊通過提出數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)加密算法，對(duì)收集的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行安全加密處理；信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸模塊通過有線網(wǎng)絡(luò)的方式，基于傳輸協(xié)議，將安全加密的環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸；加密信號(hào)預(yù)處理模塊對(duì)安全加密的環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；環(huán)境可視化監(jiān)管模塊將環(huán)境數(shù)據(jù)通過顯示設(shè)備進(jìn)行可視化展示；環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)警模塊提出相關(guān)性分析算法，分析判斷各環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)之間的影響程度；環(huán)境管控模塊通過提出環(huán)境管控治理措施，對(duì)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的治理。

3、進(jìn)一步的，所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊，通過在需監(jiān)管的周圍環(huán)境中安裝傳感器，對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集。

4、進(jìn)一步的，所述動(dòng)態(tài)加密算法，基于信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸過程，構(gòu)建信號(hào)增益矩陣，建立安全傳輸協(xié)議，基于共享密鑰，進(jìn)行密鑰的動(dòng)態(tài)更新，進(jìn)行數(shù)據(jù)加密。

5、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)加密，詳細(xì)過程如下：

6、每個(gè)傳感器進(jìn)行環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸，環(huán)境信號(hào)接收器接收傳輸?shù)沫h(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)，所有傳感器信號(hào)傳輸構(gòu)成信號(hào)發(fā)送集，表示如下：

7、，

8、其中，分別表示第1個(gè)傳感器的信號(hào)傳輸、第2個(gè)傳感器的信號(hào)傳輸、第個(gè)傳感器的信號(hào)傳輸、第個(gè)傳感器的信號(hào)傳輸，環(huán)境信號(hào)接收器接收傳感器傳輸?shù)男盘?hào)，構(gòu)成信號(hào)接收集，表示如下：

9、，

10、其中，分別表示第1個(gè)環(huán)境信號(hào)接收器的信號(hào)接收、第2個(gè)環(huán)境信號(hào)接收器的信號(hào)接收、第個(gè)環(huán)境信號(hào)接收器的信號(hào)接收、第個(gè)環(huán)境信號(hào)接收器的信號(hào)接收，傳感器與環(huán)境信號(hào)接收器之間進(jìn)行信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中產(chǎn)生信號(hào)增益，信號(hào)增益構(gòu)成矩陣，表示如下：

11、，

12、其中，分別表示第1個(gè)傳感器與第1個(gè)環(huán)境信號(hào)接收器之間數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的信號(hào)增益、第1個(gè)傳感器與第個(gè)環(huán)境信號(hào)接收器之間數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的信號(hào)增益、第個(gè)傳感器與第個(gè)環(huán)境信號(hào)接收器之間數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的信號(hào)增益、第個(gè)傳感器與第1個(gè)環(huán)境信號(hào)接收器之間數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的信號(hào)增益、第個(gè)傳感器與第個(gè)環(huán)境信號(hào)接收器之間數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的信號(hào)增益，基于信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)接收，每個(gè)傳感器的信號(hào)傳輸，去除接收器信號(hào)接收與數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生信號(hào)增益，構(gòu)建安全傳輸協(xié)議，表示如下：

13、，

14、其中，表示安全傳輸協(xié)議函數(shù)，表示共享系數(shù)，表示傳感器數(shù)量，表示信號(hào)接收器數(shù)量，在安全傳輸協(xié)議中，引入動(dòng)態(tài)密鑰加密技術(shù)，基于信號(hào)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，進(jìn)行密鑰動(dòng)態(tài)更新，對(duì)于每個(gè)傳感器之間，定義共享密鑰，共享密鑰表示如下：

15、，

16、其中，分別表示第1個(gè)傳感器本身的密鑰、第1個(gè)傳感器與第個(gè)傳感器之間的共享密鑰、第個(gè)傳感器與第個(gè)傳感器之間的共享密鑰、第個(gè)傳感器與第1個(gè)傳感器之間的共享密鑰、第個(gè)傳感器本身的密鑰，共享密鑰之間更新步驟如下：

17、，

18、其中，表示第個(gè)傳感器，表示第個(gè)傳感器，表示之間的隨機(jī)數(shù)，表示更新值，基于各傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)位置距離和密鑰覆蓋區(qū)域，獲取動(dòng)態(tài)密鑰的更新目標(biāo)值，公式如下：

19、，

20、其中，表示目標(biāo)值函數(shù)，表示接收信號(hào)的密鑰覆蓋面積，表示動(dòng)態(tài)密鑰覆蓋半徑，表示數(shù)據(jù)傳輸時(shí)所處位置，表示位置總數(shù)，以數(shù)據(jù)傳輸格式更新動(dòng)態(tài)密鑰，完成數(shù)據(jù)傳輸加密。本發(fā)明提出的動(dòng)態(tài)加密算法，基于信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸過程，構(gòu)建信號(hào)增益矩陣，基于信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)接收，利用信號(hào)增益，建立安全傳輸協(xié)議，提出傳感器之間的共享密鑰，進(jìn)行密鑰的動(dòng)態(tài)更新，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密。本發(fā)明提出的動(dòng)態(tài)加密算法，利用傳感器之間的密鑰共享機(jī)制，動(dòng)態(tài)更新密鑰，相對(duì)于傳統(tǒng)的加密算法，加密效果更好。

21、進(jìn)一步的，所述信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸模塊，各傳感器通過有線網(wǎng)絡(luò)的方式，基于局域網(wǎng)協(xié)議lan?protocols，在傳感器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)，通過局域網(wǎng)協(xié)議在局域網(wǎng)中進(jìn)行傳感器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸過程。

22、進(jìn)一步的，所述加密信號(hào)預(yù)處理模塊，對(duì)安全加密的環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括數(shù)據(jù)解密、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)過濾操作。

23、進(jìn)一步的，所述環(huán)境可視化監(jiān)管模塊、通過模塊化大屏顯示器，對(duì)數(shù)據(jù)處理后的環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)行可視化的數(shù)據(jù)展示，通過動(dòng)態(tài)圖表形式，實(shí)時(shí)的展示環(huán)境數(shù)據(jù)的變化增益情況。

24、進(jìn)一步的，所述相關(guān)性分析算法，根據(jù)環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)種類和特征，計(jì)算關(guān)系轉(zhuǎn)移特征函數(shù)，基于關(guān)系轉(zhuǎn)移特征，計(jì)算隨機(jī)場(chǎng)因子，得到環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)與特征之間的關(guān)系，分析判斷各環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)之間的影響程度，進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性波動(dòng)預(yù)警。

25、進(jìn)一步的，所述分析判斷各環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)之間的影響程度，詳細(xì)過程如下：

26、將采集的環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)分成不同種類，表示為：

27、，

28、其中，表示環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)種類數(shù)據(jù)集合，分別表示第1類環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)、第2類環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)、第類環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)、第類環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)，不同種類的數(shù)據(jù)之間有相關(guān)關(guān)系，基于隨機(jī)場(chǎng)模型構(gòu)建相關(guān)關(guān)系模型，定義關(guān)系轉(zhuǎn)移特征函數(shù)，表達(dá)式如下：

29、，

30、其中，分別表示第類特征、第類特征、第類特征，表示環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)在特征下的關(guān)系轉(zhuǎn)移特征，表示環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)屬于特征的概率，基于關(guān)系轉(zhuǎn)移特征，?計(jì)算隨機(jī)場(chǎng)因子，計(jì)算公式如下：

31、，

32、其中，表示特征權(quán)值，表示環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)總數(shù)，表示特征總數(shù)，基于隨機(jī)場(chǎng)因子，分析各環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)與特征之間的關(guān)系，計(jì)算公式如下：

33、，

34、其中，表示狀態(tài)函數(shù)，根據(jù)環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)的變動(dòng)，進(jìn)行預(yù)警。本發(fā)明提出的相關(guān)性分析算法，根據(jù)環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)種類和特征，計(jì)算關(guān)系轉(zhuǎn)移特征函數(shù)，基于關(guān)系轉(zhuǎn)移特征，計(jì)算隨機(jī)場(chǎng)因子，得到環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)與特征之間的關(guān)系，分析判斷各環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)之間的影響程度。本發(fā)明提出的相關(guān)性分析算法，能夠通過環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)與特征之間的關(guān)系，分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，能夠更好的分析判斷出各數(shù)據(jù)之間的影響程度。

35、進(jìn)一步的，所述環(huán)境管控模塊，基于環(huán)境數(shù)據(jù)的預(yù)警結(jié)果，提出相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)處理方法，對(duì)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的管控處理，恢復(fù)對(duì)應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)。

36、本發(fā)明的有益效果如下：

37、1、本發(fā)明的信號(hào)數(shù)據(jù)加密模塊提出的動(dòng)態(tài)加密算法，基于信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸過程，構(gòu)建信號(hào)增益矩陣，基于信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)接收，利用信號(hào)增益，建立安全傳輸協(xié)議，提出傳感器之間的共享密鑰，進(jìn)行密鑰的動(dòng)態(tài)更新，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密；本發(fā)明提出的動(dòng)態(tài)加密算法，利用傳感器之間的密鑰共享機(jī)制，動(dòng)態(tài)更新密鑰，相對(duì)于傳統(tǒng)的加密算法，加密效果更好；

38、2、本發(fā)明環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)警模塊提出的相關(guān)性分析算法，根據(jù)環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)種類和特征，計(jì)算關(guān)系轉(zhuǎn)移特征函數(shù)，基于關(guān)系轉(zhuǎn)移特征，計(jì)算隨機(jī)場(chǎng)因子，得到環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)與特征之間的關(guān)系，分析判斷各環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)之間的影響程度；

39、3、本發(fā)明提出的相關(guān)性分析算法，能夠通過環(huán)境信號(hào)數(shù)據(jù)與特征之間的關(guān)系，分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，能夠更好的分析判斷出各數(shù)據(jù)之間的影響程度。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)波動(dòng)時(shí)，對(duì)其他環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警。信號(hào)數(shù)據(jù)加密模塊采用數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)加密算法，根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性和敏感性動(dòng)態(tài)調(diào)整加密強(qiáng)度，確保數(shù)據(jù)在采集、傳輸和存儲(chǔ)過程中的安全性。通過這種方式，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被篡改或泄露，確保數(shù)據(jù)的完整性和可信性，為環(huán)境監(jiān)管提供可靠的數(shù)據(jù)支持；

40、4、本發(fā)明環(huán)境可視化監(jiān)管模塊通過終端等顯示設(shè)備，將環(huán)境數(shù)據(jù)直觀地展示給監(jiān)管人員。數(shù)據(jù)可視化展示包括圖表、地圖和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，幫助監(jiān)管人員快速了解環(huán)境狀況，發(fā)現(xiàn)異常情況，提高環(huán)境管理的效率和效果，通過相關(guān)性分析算法，對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的異常變化和潛在風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提醒監(jiān)管人員采取相應(yīng)措施。智能預(yù)警功能提高了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)能力和響應(yīng)速度，有助于避免和減輕環(huán)境污染事件的影響。