本發(fā)明涉及生態(tài)監(jiān)控，具體是一種基于光伏發(fā)電的生態(tài)植被恢復(fù)監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮脑黾?，光伏發(fā)電作為清潔、可再生的能源形式，其建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，然而光伏電站的建設(shè)往往伴隨著對原有生態(tài)系統(tǒng)的破壞，如植被覆蓋減少、土壤侵蝕加劇等，因此需要在保障光伏電站高效運(yùn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)周邊生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)與保護(hù)；

2、目前在對光伏電站所涉及區(qū)域進(jìn)行生態(tài)植被恢復(fù)監(jiān)控時(shí)，主要通過監(jiān)控?cái)z像頭對區(qū)域植被分布狀況進(jìn)行監(jiān)測，難以實(shí)時(shí)分析區(qū)域植被覆蓋表現(xiàn)并準(zhǔn)確判斷區(qū)域植被恢復(fù)趨勢狀況，且在判斷區(qū)域植被恢復(fù)趨勢狀況不佳時(shí)無法自動(dòng)分析與區(qū)域環(huán)境的關(guān)聯(lián)性，加大了監(jiān)管人員的管理難度，不利于后續(xù)進(jìn)行植被恢復(fù)管理規(guī)劃并保證區(qū)域植被恢復(fù)效果和植被恢復(fù)效率；

3、針對上述的技術(shù)缺陷，現(xiàn)提出一種解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于光伏發(fā)電的生態(tài)植被恢復(fù)監(jiān)控系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)難以實(shí)時(shí)分析區(qū)域植被覆蓋表現(xiàn)并準(zhǔn)確判斷區(qū)域植被恢復(fù)趨勢狀況，且在判斷區(qū)域植被恢復(fù)趨勢狀況不佳時(shí)無法自動(dòng)分析與區(qū)域環(huán)境的關(guān)聯(lián)性，不利于進(jìn)行植被恢復(fù)管理規(guī)劃并保證區(qū)域植被恢復(fù)效果和植被恢復(fù)效率的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于光伏發(fā)電的生態(tài)植被恢復(fù)監(jiān)控系統(tǒng)，包括生態(tài)植被監(jiān)控模塊、植被覆蓋表現(xiàn)分析模塊、植被恢復(fù)趨勢評估模塊和后臺(tái)監(jiān)管端；

4、生態(tài)植被監(jiān)控模塊獲取到光伏電站周邊需要進(jìn)行監(jiān)控的區(qū)域并將其標(biāo)記為生態(tài)恢復(fù)區(qū)域，通過監(jiān)控?cái)z像頭對生態(tài)恢復(fù)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，并將生態(tài)恢復(fù)區(qū)域的監(jiān)控圖像發(fā)送至植被覆蓋表現(xiàn)分析模塊；

5、植被覆蓋表現(xiàn)分析模塊將生態(tài)恢復(fù)區(qū)域的植被覆蓋表現(xiàn)進(jìn)行分析，通過分析得到植被覆蓋檢測值，將植被覆蓋檢測值發(fā)送至植被恢復(fù)趨勢評估模塊和后臺(tái)監(jiān)管端；

6、植被恢復(fù)趨勢評估模塊用于設(shè)定檢測時(shí)期，將生態(tài)恢復(fù)區(qū)域在檢測時(shí)期的植被恢復(fù)趨勢狀況進(jìn)行分析，通過分析生成植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)或植被恢復(fù)趨勢正常信號(hào)，且將植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)或植被恢復(fù)趨勢正常信號(hào)發(fā)送至后臺(tái)監(jiān)管端，后臺(tái)監(jiān)管端接收到植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)時(shí)發(fā)出相應(yīng)預(yù)警。

7、進(jìn)一步的，植被覆蓋表現(xiàn)分析模塊的具體分析過程如下：

8、通過監(jiān)控圖像以識(shí)別出生態(tài)恢復(fù)區(qū)域中未覆蓋植被的地方，將相應(yīng)未覆蓋植被的地方標(biāo)記為荒漠化子區(qū)；獲取到相應(yīng)荒化子區(qū)的面積并將其標(biāo)記為荒化面檢值，且將生態(tài)恢復(fù)區(qū)域存在的所有荒化子區(qū)的荒化面檢值進(jìn)行求和計(jì)算得到荒化總面值；

9、且將荒化面檢值與預(yù)設(shè)荒化面檢閾值進(jìn)行數(shù)值比較，若荒化面檢值超過預(yù)設(shè)荒化面檢閾值，則將相應(yīng)荒化子區(qū)標(biāo)記為荒化險(xiǎn)區(qū)；獲取到生態(tài)恢復(fù)區(qū)域中荒化險(xiǎn)區(qū)的數(shù)量并將其標(biāo)記為荒化險(xiǎn)表值，以及通過分析得到植被態(tài)勢值，將荒化總面值、荒化險(xiǎn)表值和植被態(tài)勢值進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得到植被覆蓋檢測值。

10、進(jìn)一步的，植被態(tài)勢值的分析獲取方法如下：

11、采集到生態(tài)恢復(fù)區(qū)域中所覆蓋植被的平均高度并將其標(biāo)記為植被高檢值，且將生態(tài)恢復(fù)區(qū)域中所有植被的綠色部分的占比值進(jìn)行均值計(jì)算得到植被綠化值，以及將生態(tài)恢復(fù)區(qū)域中所有植被的單株展開面積進(jìn)行均值計(jì)算得到植被展面值；通過將植被高檢值、植被綠化值和植被展面值進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得到植被態(tài)勢值。

12、進(jìn)一步的，植被恢復(fù)趨勢評估模塊的具體分析過程包括：

13、獲取到檢測時(shí)期內(nèi)的所有植被覆蓋檢測值，以時(shí)間為x軸、植被覆蓋檢測值為y軸建立位于第一象限的直角坐標(biāo)系，按照時(shí)間順序?qū)⑺兄脖桓采w檢測值代入直角坐標(biāo)系中以形成若干個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，且將相應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)標(biāo)記為復(fù)檢點(diǎn)；

14、在直角坐標(biāo)系中作平行于x軸且端點(diǎn)位于y軸上的射線并將其標(biāo)記為復(fù)判射線，將位于復(fù)判射線上方的復(fù)檢點(diǎn)的數(shù)量標(biāo)記為植被復(fù)異檢測值；且通過線段將相鄰兩組復(fù)檢點(diǎn)連接起來并將相應(yīng)線段標(biāo)記為鄰接線段，若鄰接線段呈上升趨勢則將相應(yīng)鄰接線段標(biāo)記為異升線段；

15、獲取到異升線段的數(shù)量并將其標(biāo)記為植被異升檢測值，將植被復(fù)異檢測值和植被異升檢測值與預(yù)設(shè)植被復(fù)異檢測閾值和預(yù)設(shè)植被異升檢測閾值分別進(jìn)行數(shù)值比較，若植被復(fù)異檢測值或植被異升檢測值超過對應(yīng)預(yù)設(shè)閾值，則生成植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)。

16、進(jìn)一步的，若植被復(fù)異檢測值和植被異升檢測值均未超過對應(yīng)預(yù)設(shè)閾值，則將位于復(fù)判射線下方的復(fù)檢點(diǎn)標(biāo)記為異檢點(diǎn)，以相應(yīng)異檢點(diǎn)為端點(diǎn)作垂直于復(fù)判射線的線段并將其標(biāo)記為復(fù)距線段；

17、獲取到復(fù)距線段的長度并將其標(biāo)記為復(fù)距檢測值，將所有復(fù)距線段的復(fù)距檢測值進(jìn)行均值計(jì)算得到復(fù)距分析值；在直角坐標(biāo)系中作平行于x軸且與相應(yīng)異升線段相交的直線，將相應(yīng)異升線段與對應(yīng)直線所形成的銳角標(biāo)記為升異幅況值，且將所有升異幅況值進(jìn)行均值計(jì)算得到升異幅表值；

18、通過將植被復(fù)異檢測值、植被異升檢測值、復(fù)距分析值和升異幅表值進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得到植被恢復(fù)趨勢系數(shù)，將植被恢復(fù)趨勢系數(shù)與預(yù)設(shè)植被恢復(fù)趨勢系數(shù)閾值進(jìn)行數(shù)值比較，若植被恢復(fù)趨勢系數(shù)超過預(yù)設(shè)植被恢復(fù)趨勢系數(shù)閾值，則生成植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)；若植被恢復(fù)趨勢系數(shù)未超過預(yù)設(shè)植被恢復(fù)趨勢系數(shù)閾值，則生成植被恢復(fù)趨勢正常信號(hào)。

19、進(jìn)一步的，植被恢復(fù)趨勢評估模塊通信連接區(qū)域環(huán)境影響分析模塊，植被恢復(fù)趨勢評估模塊將植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)發(fā)送至區(qū)域環(huán)境影響分析模塊，區(qū)域環(huán)境影響分析模塊將檢測時(shí)期內(nèi)區(qū)域環(huán)境對生態(tài)植被恢復(fù)的影響程度進(jìn)行分析，通過分析生成區(qū)域環(huán)境高影響信號(hào)或區(qū)域環(huán)境低影響信號(hào)，且將區(qū)域環(huán)境高影響信號(hào)或區(qū)域環(huán)境低影響信號(hào)發(fā)送至后臺(tái)監(jiān)管端，后臺(tái)監(jiān)管端接收到區(qū)域環(huán)境高影響信號(hào)時(shí)發(fā)出相應(yīng)預(yù)警。

20、進(jìn)一步的，區(qū)域環(huán)境影響分析模塊通信連接上空監(jiān)測模塊和下空監(jiān)測模塊，上空監(jiān)測模塊對生態(tài)恢復(fù)區(qū)域的土壤上方空間進(jìn)行監(jiān)測，通過分析以賦予上空判斷符號(hào)tk-1或tk-2，且將上空判斷符號(hào)tk-1或tk-2發(fā)送至區(qū)域環(huán)境影響分析模塊；

21、下空監(jiān)測模塊對生態(tài)恢復(fù)區(qū)域的土壤內(nèi)部空間進(jìn)行監(jiān)測，通過分析以賦予下空判斷符號(hào)tl-1或tl-2，且將下空判斷符號(hào)tl-1或tl-2發(fā)送至區(qū)域環(huán)境影響分析模塊；

22、區(qū)域環(huán)境影響分析模塊接收到相應(yīng)的上空判斷符號(hào)和下空判斷符號(hào)，若接收到tk-2∩tl-2，則生成區(qū)域環(huán)境低影響信號(hào)；其余情況則生成區(qū)域環(huán)境高影響信號(hào)。

23、進(jìn)一步的，上空監(jiān)測模塊的具體分析過程如下：

24、獲取到生態(tài)恢復(fù)區(qū)域所處大氣環(huán)境在若干個(gè)位置的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)濕度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，將若干個(gè)位置的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)的平均值相較于預(yù)設(shè)適宜大氣溫度標(biāo)準(zhǔn)值的偏離值標(biāo)記為區(qū)域上層溫況值，同理獲取到區(qū)域上層濕況值和區(qū)域上層碳況值；

25、將區(qū)域上層溫況值、區(qū)域上層濕況值和區(qū)域上層碳況值與對應(yīng)預(yù)設(shè)閾值分別進(jìn)行數(shù)值比較，若區(qū)域上層溫況值、區(qū)域上層濕況值或區(qū)域上層碳況值超過對應(yīng)預(yù)設(shè)閾值，則判斷生態(tài)恢復(fù)區(qū)域所處大氣環(huán)境處于初判不良狀態(tài)；

26、獲取到相應(yīng)日期生態(tài)恢復(fù)區(qū)域所處大氣環(huán)境處于初判不良狀態(tài)的總時(shí)長并將其標(biāo)記為初判不良時(shí)表值，且將相應(yīng)日期生態(tài)恢復(fù)區(qū)域中若干個(gè)位置的光照強(qiáng)度未超過預(yù)設(shè)光照強(qiáng)度閾值的時(shí)長的平均值標(biāo)記為光照不良時(shí)表值；

27、將初判不良時(shí)表值和光照不良時(shí)表值與預(yù)設(shè)初判不良時(shí)表閾值和預(yù)設(shè)光照不良時(shí)表閾值分別進(jìn)行數(shù)值比較，若初判不良時(shí)表值或光照不良時(shí)表值超過對應(yīng)預(yù)設(shè)閾值，則將相應(yīng)日期標(biāo)記為上層非優(yōu)日；

28、獲取到檢測時(shí)期內(nèi)上層非優(yōu)日的數(shù)量并將其標(biāo)記為上層非優(yōu)日況值，將上層非優(yōu)日況值與預(yù)設(shè)上層非優(yōu)日況閾值進(jìn)行數(shù)值比較，若上層非優(yōu)日況值超過預(yù)設(shè)上層非優(yōu)日況閾值，則賦予上空判斷符號(hào)tk-1；若上層非優(yōu)日況值未超過預(yù)設(shè)上層非優(yōu)日況閾值，則賦予上空判斷符號(hào)tk-2。

29、進(jìn)一步的，下空監(jiān)測模塊的具體分析過程如下：

30、獲取到生態(tài)恢復(fù)區(qū)域中若干個(gè)位置的土壤溫度數(shù)據(jù)和土壤含水量數(shù)據(jù)，將若干個(gè)位置的土壤溫度數(shù)據(jù)的平均值相較于預(yù)設(shè)適宜土壤溫度標(biāo)準(zhǔn)值的偏離值標(biāo)記為區(qū)域下層溫況值，同理獲取到區(qū)域下層水況值；

31、獲取到土壤中所需監(jiān)測的肥力元素，將相應(yīng)肥力元素在土壤中若干個(gè)位置的含量進(jìn)行均值計(jì)算得到肥力檢測值，將肥力檢測值相較于對應(yīng)肥力元素的預(yù)設(shè)含量標(biāo)準(zhǔn)值的偏離值標(biāo)記為肥力檢偏值；

32、事先設(shè)定每種肥力元素分別對應(yīng)一組預(yù)設(shè)權(quán)重值，將相應(yīng)肥力元素的肥力檢偏值與對應(yīng)預(yù)設(shè)權(quán)重值的乘積標(biāo)記為肥力影響值，將需要監(jiān)測的所有種類的肥力元素的肥力影響值進(jìn)行求和計(jì)算得到下層肥力值；

33、通過將下層溫況值、下層水況值和下層肥力值進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得到下層實(shí)檢值，將下層實(shí)檢值與預(yù)設(shè)下層實(shí)檢閾值進(jìn)行數(shù)值比較，且將檢測時(shí)期內(nèi)超過預(yù)設(shè)下層實(shí)檢閾值的下層實(shí)檢值的數(shù)量占比值標(biāo)記為下層劣檢值，以及將檢測時(shí)期內(nèi)的所有下層實(shí)檢值進(jìn)行均值計(jì)算得到下層監(jiān)表值；

34、將下層劣檢值和下層監(jiān)表值與預(yù)設(shè)下層劣檢閾值和預(yù)設(shè)下層監(jiān)表閾值分別進(jìn)行數(shù)值比較，若下層劣檢值或下層監(jiān)表值超過對應(yīng)預(yù)設(shè)閾值，則賦予下空判斷符號(hào)tl-1；若下層劣檢值和下層監(jiān)表值均未超過對應(yīng)預(yù)設(shè)閾值，則賦予下空判斷符號(hào)tl-2。

35、進(jìn)一步的，本發(fā)明還提出了一種基于光伏發(fā)電的生態(tài)植被恢復(fù)監(jiān)控方法，包括以下步驟：

36、步驟一、獲取到光伏電站周邊需要進(jìn)行監(jiān)控的區(qū)域并將其標(biāo)記為生態(tài)恢復(fù)區(qū)域，且將生態(tài)恢復(fù)區(qū)域的監(jiān)控圖像發(fā)送至植被覆蓋表現(xiàn)分析模塊；

37、步驟二、植被覆蓋表現(xiàn)分析模塊將生態(tài)恢復(fù)區(qū)域的植被覆蓋表現(xiàn)進(jìn)行分析，據(jù)此得到植被覆蓋檢測值；

38、步驟三、植被恢復(fù)趨勢評估模塊將生態(tài)恢復(fù)區(qū)域在檢測時(shí)期的植被恢復(fù)趨勢狀況進(jìn)行分析，據(jù)此生成植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)或植被恢復(fù)趨勢正常信號(hào)；

39、步驟四、在生成植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)時(shí)，將檢測時(shí)期內(nèi)區(qū)域環(huán)境對生態(tài)植被恢復(fù)的影響程度進(jìn)行分析，據(jù)此生成區(qū)域環(huán)境高影響信號(hào)或區(qū)域環(huán)境低影響信號(hào)；

40、步驟五、在生成植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)或區(qū)域環(huán)境高影響信號(hào)時(shí)使后臺(tái)監(jiān)管端發(fā)出相應(yīng)預(yù)警。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

42、1、本發(fā)明中，通過生態(tài)植被監(jiān)控模塊對光伏電站的生態(tài)恢復(fù)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，植被覆蓋表現(xiàn)分析模塊基于生態(tài)恢復(fù)區(qū)域的監(jiān)控圖像對生態(tài)恢復(fù)區(qū)域的植被覆蓋表現(xiàn)進(jìn)行分析，植被恢復(fù)趨勢評估模塊基于植被覆蓋分析信息將生態(tài)恢復(fù)區(qū)域在檢測時(shí)期的植被恢復(fù)趨勢狀況進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確評估檢測時(shí)期內(nèi)生態(tài)恢復(fù)區(qū)域的植被恢復(fù)趨勢狀況，在生成植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)時(shí)提醒監(jiān)管人員在后續(xù)加強(qiáng)植被恢復(fù)監(jiān)管，保證后續(xù)的植被恢復(fù)效果和恢復(fù)效率；

43、2、本發(fā)明中，通過區(qū)域環(huán)境影響分析模塊在生成植被恢復(fù)趨勢異常信號(hào)時(shí)將檢測時(shí)期內(nèi)區(qū)域環(huán)境對生態(tài)植被恢復(fù)的影響程度進(jìn)行分析，能夠在判斷植被恢復(fù)趨勢表現(xiàn)不佳時(shí)進(jìn)行原因自動(dòng)診斷并合理反饋植被恢復(fù)趨勢不佳與環(huán)境的關(guān)聯(lián)性，在生成區(qū)域環(huán)境高影響信號(hào)時(shí)提醒監(jiān)管人員加強(qiáng)植被生態(tài)環(huán)境的監(jiān)管或種植其它植物，顯著減小監(jiān)管人員的管理難度，進(jìn)一步保證生態(tài)恢復(fù)區(qū)域的植被恢復(fù)效果和植被恢復(fù)效率。