基于大数据的土壤生态环境监测管理方法及系统

1.本发明涉及土壤监测技术领域，尤其涉及基于大数据的土壤生态环境监测管理方法及系统。


背景技术：

2.土壤生态环境监测是了解土壤环境质量状况的重要措施，其常用于防治土壤污染危害，通过对土壤污染程度、发展趋势的动态分析测定，能够为相关部门提供事前预防，由于土壤环境监测还可以包括土壤环境质量的现状调查、区域土壤环境背景值的调查、土壤污染事故调查和污染土壤的动态观测等，因此，可以通过多种指标结合来对土壤的生态情况进行评价；而由于非突发污染事故的土壤质量恶化具有一定的趋势性或者预兆，若是有目的或规律地对某些区域进行定期土壤检测，那么一旦该区域发生土壤生态恶化，那么可以通过定期或间隔多次的土壤检测结果来进行土壤的劣化状况评估和预警，以供土壤维护人员进行及早干预。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种实施可靠、结果参考性佳的基于大数据的土壤生态环境监测管理方法及系统。
4.为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：
5.一种基于大数据的土壤生态环境监测管理方法，其包括：
6.s01、构建土壤生态环境监测数据库，汇集不同区域的土壤在不同时间下所检测生成的土壤检测数据，还相应将同一位置区域在不同时间下生成的土壤检测数据和该位置区域的位置信息进行关联并汇集成数据集；
7.s02、按预设时间频率对目标区域的土壤进行检测，生成土壤检测数据，同时记录该目标区域的位置信息和检测时间，然后其与目标区域对应的土壤检测数据关联，生成土壤监测数据；
8.s03、获取s02生成的土壤监测数据且对其进行解析，将土壤监测数据中的土壤检测数据所涵盖的各指标与预设阈值进行对比，生成对比结果；
9.s04、获取对比结果，
10.当对比结果指向异常时，生成告警信息并输出，同时，还将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库；
11.当对比结果指向正常时，直接将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库。
12.作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s01、s02中，所述的土壤检测数据包括：土壤对应的温度、湿度、ph、微生物生物量、土壤成分含量，其中，土壤成分至少包括重金属成分含量。
13.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案还包括：
14.s05、土壤生态环境监测数据库接收土壤监测数据，根据土壤监测数据中的位置信息，将对应的土壤检测数据归集于相应的数据集中，当不存在相同位置信息的数据集时，则进行新建数据集，然后将土壤监测数据归入其中。
15.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案还包括：
16.s06、以对比结果指向异常的土壤监测数据作为目标数据，根据其对应的位置信息从土壤生态环境监测数据库中调取该位置信息对应的目标数据集，然后从中获取不同时间获得的土壤检测数据，再提取土壤检测数据中的检测项目，且按时间顺序进行拟合形成不同检测项目在不同时间顺序下的检测结果变化数据，生成检测结果变化趋势数据且对其进行标记唯一id以供索引，然后将其存储于土壤生态环境监测数据库并与对应目标数据集关联；当输出告警信息时，还调取该告警信息对应位置信息的检测结果变化趋势数据一并输出。
17.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s06中，生成检测结果变化趋势数据后，将不同位置信息的数据集对应的检测结果变化趋势数据进行匹配，然后将检测数据偏差符合预设范围且变化趋势斜率相似度达到预设要求的不同检测结果变化趋势数据进行归类，当调取告警信息对应位置信息的检测结果变化趋势数据一并输出时，还同步输出与对应检测结果变化趋势数据位于同一类的检测结果变化趋势数据的id。
18.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案还包括：
19.s07、获取对比结果，当对比结果指向正常，且土壤监测数据中的指标与预设阈值的差值小于预设百分比时，获取检测结果变化趋势数据，对其进行数学公式模型拟合，生成匹配度符合预设要求的数学预测模型，然后根据历史采样的时间间隔确定下一采样时间，并以此为输入项，导入到数学预测模型中计算出对应指标的预测检测结果，并对该预测检测结果进行阈值判断，若不符合预设条件，则生成预警信息并输出。
20.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s01中，土壤生态环境监测数据库中的土壤检测数据对应的指标指向异常数据时，还对该土壤检测数据标记异常信息，同时还将其所采集的位置信息和采集时间与其关联。
21.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s04中，当对比结果指向异常时，还将对应的土壤检测数据与土壤生态环境监测数据库中的其他土壤检测数据进行匹配，以获取检测项目对应检测结果相同或相似度符合预设条件的其他土壤检测数据，然后从中提取n个作为参考信息，将其对应的位置信息和检测时间与告警信息一并输出。
22.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s04中，当对比结果指向异常时，还根据土壤检测数据对应的位置信息进行获取过去预设时长内，该位置信息对应区域的天气情况数据和地质情况数据以及是否发生自然灾害的数据，然后将其打包成生态溯源信息，并与告警信息一并输出。
23.基于上述，本发明还提供一种基于大数据的土壤生态环境监测管理系统，其包括：
24.服务器，用于构建土壤生态环境监测数据库，汇集不同区域的土壤在不同时间下所检测生成的土壤检测数据，还相应将同一位置区域在不同时间下生成的土壤检测数据和该位置区域的位置信息进行关联并汇集成数据集；
25.数据采集单元，用于按预设时间频率对目标区域的土壤进行检测，生成土壤检测数据，同时记录该目标区域的位置信息和检测时间，然后其与目标区域对应的土壤检测数
据关联，生成土壤监测数据；
26.数据解析单元，用于数据采集单元生成的土壤监测数据且对其进行解析，将土壤监测数据中的土壤检测数据所涵盖的各指标与预设阈值进行对比，生成对比结果；
27.数据判断单元，用于获取对比结果，当对比结果指向异常时，生成告警信息并输出，同时，还将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库；当对比结果指向正常时，直接将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库。
28.基于上述，本发明还提供一种计算机可读的存储介质，所述的存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行实现如上述所述的基于大数据的土壤生态环境监测管理方法。
29.采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本方案巧妙性通过构建土壤生态环境监测数据库将不同区域、不同时间下的土壤监测数据汇集，利用大数据基础为当下检测所得的土壤监测数据提供参考对比，在发生指标异常时，通过相应匹配出相似情况的监测数据以供参考和排查，为检测人员的事后分析提供大量数据支持，以使其能够快速、高效地进行后续干预措施的拟定，而在事前辅助预测上，本方案还通过对历史监测数据进行拟合，构建数学模型且通过数学模型进行预测未来时间点下可能获得的监测数据，以此来选择是否输出预警信息，为监测人员提供事前数据预测，使其能够灵活地调整对目标区域土壤的监测频率，为土壤污染、灾害提供事前干预或预防。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本方案管理方法实施例之一的实施流程示意图；
32.图2是本方案管理方法实施例之二的实施流程示意图；
33.图3是本方案管理方法实施例之三的实施流程示意图；
34.图4是本方案管理方法实施例之四的实施流程示意图；
35.图5是本方案实施例之四s07中提及的指标对比示意；
36.图6是本方案系统的简要单元模块连接示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
38.如图1所示，本实施例方案提供一种基于大数据的土壤生态环境监测管理方法，其包括：
39.s01、构建土壤生态环境监测数据库，汇集不同区域的土壤在不同时间下所检测生
成的土壤检测数据，还相应将同一位置区域在不同时间下生成的土壤检测数据和该位置区域的位置信息进行关联并汇集成数据集；
40.s02、按预设时间频率对目标区域的土壤进行检测，生成土壤检测数据，同时记录该目标区域的位置信息和检测时间，然后其与目标区域对应的土壤检测数据关联，生成土壤监测数据；
41.s03、获取s02生成的土壤监测数据且对其进行解析，将土壤监测数据中的土壤检测数据所涵盖的各指标与预设阈值进行对比，生成对比结果；
42.s04、获取对比结果，
43.当对比结果指向异常时，生成告警信息并输出，同时，还将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库；
44.当对比结果指向正常时，直接将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库。
45.其中，作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s01、s02中，所述的土壤检测数据包括：土壤对应的温度、湿度、ph、微生物生物量、土壤成分含量，其中，土壤成分至少包括重金属成分含量。
46.通过对上述的指标进行检测，然后汇集与其相关的位置信息、采集时间，形成土壤监测数据，可以系统性地实现土壤监测数据的归类，也为后续进行溯源和检索提供便利性。
47.结合图2所示，在上述基础上，作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案还包括：
48.s05、土壤生态环境监测数据库接收土壤监测数据，根据土壤监测数据中的位置信息，将对应的土壤检测数据归集于相应的数据集中，当不存在相同位置信息的数据集时，则进行新建数据集，然后将土壤监测数据归入其中。
49.通过形成数据集的方式，可以有效地将统一位置信息的历史数据进行归集，以供调取和分析。
50.结合图3所示，在上述基础上，作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案还包括：
51.s06、以对比结果指向异常的土壤监测数据作为目标数据，根据其对应的位置信息从土壤生态环境监测数据库中调取该位置信息对应的目标数据集，然后从中获取不同时间获得的土壤检测数据，再提取土壤检测数据中的检测项目，且按时间顺序进行拟合形成不同检测项目在不同时间顺序下的检测结果变化数据，生成检测结果变化趋势数据且对其进行标记唯一id以供索引，然后将其存储于土壤生态环境监测数据库并与对应目标数据集关联；当输出告警信息时，还调取该告警信息对应位置信息的检测结果变化趋势数据一并输出。
52.通过上述方式，使得土壤监测数据为异常时，可以通过对一并输出的历史监测数据进行调取，以供检测人员快速、高效地结合历史数据来对当下的异常信息进行排查或分析，提高工作处理效率。
53.除此之外，作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s06中，生成检测结果变化趋势数据后，将不同位置信息的数据集对应的检测结果变化趋势数据进行匹配，然后将检测数据偏差符合预设范围且变化趋势斜率相似度达到预设要求的不同检测结果变化趋
势数据进行归类，当调取告警信息对应位置信息的检测结果变化趋势数据一并输出时，还同步输出与对应检测结果变化趋势数据位于同一类的检测结果变化趋势数据的id。
54.结合图4、图5所示，作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案还包括：
55.s07、获取对比结果，当对比结果指向正常，且土壤监测数据中的指标与预设阈值的差值小于预设百分比时，获取检测结果变化趋势数据，对其进行数学公式模型拟合，生成匹配度符合预设要求的数学预测模型，然后根据历史采样的时间间隔确定下一采样时间，并以此为输入项，导入到数学预测模型中计算出对应指标的预测检测结果，并对该预测检测结果进行阈值判断，若不符合预设条件，则生成预警信息并输出。
56.由图5可知，通过将检测数据中对应指标的检测数据按时间顺序进行拟合成检测结果变化数据后，可以通过对其进行趋势建模建立(例如通过excel曲线图的趋势线功能或其他现有数据分析软件的数学模型拟合功能)，然后可以获得单项式、多项式、幂函数、指数函数等数学公式模型，从中选取相关度最高的模型作为使用，再输入未来时间点来获取预测数据，通过判断其是否可能超出(有害指标超出)预设阈值，以进行提前预警，为后续分析、检测提供帮助，检测人员也可以根据变化情况，来将实际测得的数据与预测数据对比，从而进行调整采样频率，以实现土壤生态环境的紧密跟踪。
57.为了能够方便进行获取异常信息，本方案s01中，土壤生态环境监测数据库中的土壤检测数据对应的指标指向异常数据时，还对该土壤检测数据标记异常信息，同时还将其所采集的位置信息和采集时间与其关联。
58.除此之外，为了便于进行参考对照，本方案s04中，当对比结果指向异常时，还将对应的土壤检测数据与土壤生态环境监测数据库中的其他土壤检测数据进行匹配，以获取检测项目对应检测结果相同或相似度符合预设条件的其他土壤检测数据，然后从中提取n个作为参考信息，将其对应的位置信息和检测时间与告警信息一并输出。
59.同时，本方案s04中，当对比结果指向异常时，还根据土壤检测数据对应的位置信息进行获取过去预设时长内，该位置信息对应区域的天气情况数据和地质情况数据以及是否发生自然灾害的数据，然后将其打包成生态溯源信息，并与告警信息一并输出。
60.结合图6所示，基于上述，本实施方案还提供一种基于大数据的土壤生态环境监测管理系统，其包括：
61.服务器，用于构建土壤生态环境监测数据库，汇集不同区域的土壤在不同时间下所检测生成的土壤检测数据，还相应将同一位置区域在不同时间下生成的土壤检测数据和该位置区域的位置信息进行关联并汇集成数据集；
62.数据采集单元，用于按预设时间频率对目标区域的土壤进行检测，生成土壤检测数据，同时记录该目标区域的位置信息和检测时间，然后其与目标区域对应的土壤检测数据关联，生成土壤监测数据；
63.数据解析单元，用于数据采集单元生成的土壤监测数据且对其进行解析，将土壤监测数据中的土壤检测数据所涵盖的各指标与预设阈值进行对比，生成对比结果；
64.数据判断单元，用于获取对比结果，当对比结果指向异常时，生成告警信息并输出，同时，还将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库；当对比结果指向正常时，直接将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库。
65.另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可
以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
66.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
67.以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种基于大数据的土壤生态环境监测管理方法，其特征在于，其包括：s01、构建土壤生态环境监测数据库，汇集不同区域的土壤在不同时间下所检测生成的土壤检测数据，还相应将同一位置区域在不同时间下生成的土壤检测数据和该位置区域的位置信息进行关联并汇集成数据集；s02、按预设时间频率对目标区域的土壤进行检测，生成土壤检测数据，同时记录该目标区域的位置信息和检测时间，然后其与目标区域对应的土壤检测数据关联，生成土壤监测数据；s03、获取s02生成的土壤监测数据且对其进行解析，将土壤监测数据中的土壤检测数据所涵盖的各指标与预设阈值进行对比，生成对比结果；s04、获取对比结果，当对比结果指向异常时，生成告警信息并输出，同时，还将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库；当对比结果指向正常时，直接将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库。2.如权利要求1所述的基于大数据的土壤生态环境监测管理方法，其特征在于，s01、s02中，所述的土壤检测数据包括：土壤对应的温度、湿度、ph、微生物生物量、土壤成分含量，其中，土壤成分至少包括重金属成分含量。3.如权利要求1或2所述的基于大数据的土壤生态环境监测管理方法，其特征在于，其还包括：s05、土壤生态环境监测数据库接收土壤监测数据，根据土壤监测数据中的位置信息，将对应的土壤检测数据归集于相应的数据集中，当不存在相同位置信息的数据集时，则进行新建数据集，然后将土壤监测数据归入其中。4.如权利要求3所述的基于大数据的土壤生态环境监测管理方法，其特征在于，其还包括：s06、以对比结果指向异常的土壤监测数据作为目标数据，根据其对应的位置信息从土壤生态环境监测数据库中调取该位置信息对应的目标数据集，然后从中获取不同时间获得的土壤检测数据，再提取土壤检测数据中的检测项目，且按时间顺序进行拟合形成不同检测项目在不同时间顺序下的检测结果变化数据，生成检测结果变化趋势数据且对其进行标记唯一id以供索引，然后将其存储于土壤生态环境监测数据库并与对应目标数据集关联；当输出告警信息时，还调取该告警信息对应位置信息的检测结果变化趋势数据一并输出。5.如权利要求4所述的基于大数据的土壤生态环境监测管理方法，其特征在于，s06中，生成检测结果变化趋势数据后，将不同位置信息的数据集对应的检测结果变化趋势数据进行匹配，然后将检测数据偏差符合预设范围且变化趋势斜率相似度达到预设要求的不同检测结果变化趋势数据进行归类，当调取告警信息对应位置信息的检测结果变化趋势数据一并输出时，还同步输出与对应检测结果变化趋势数据位于同一类的检测结果变化趋势数据的id。6.如权利要求5所述的基于大数据的土壤生态环境监测管理方法，其特征在于，其还包括：s07、获取对比结果，当对比结果指向正常，且土壤监测数据中的指标与预设阈值的差
值小于预设百分比时，获取检测结果变化趋势数据，对其进行数学公式模型拟合，生成匹配度符合预设要求的数学预测模型，然后根据历史采样的时间间隔确定下一采样时间，并以此为输入项，导入到数学预测模型中计算出对应指标的预测检测结果，并对该预测检测结果进行阈值判断，若不符合预设条件，则生成预警信息并输出。7.如权利要求1至6之一所述的基于大数据的土壤生态环境监测管理方法，其特征在于，s01中，土壤生态环境监测数据库中的土壤检测数据对应的指标指向异常数据时，还对该土壤检测数据标记异常信息，同时还将其所采集的位置信息和采集时间与其关联；s04中，当对比结果指向异常时，还将对应的土壤检测数据与土壤生态环境监测数据库中的其他土壤检测数据进行匹配，以获取检测项目对应检测结果相同或相似度符合预设条件的其他土壤检测数据，然后从中提取n个作为参考信息，将其对应的位置信息和检测时间与告警信息一并输出。8.如权利要求7所述的基于大数据的土壤生态环境监测管理方法，其特征在于，s04中，当对比结果指向异常时，还根据土壤检测数据对应的位置信息进行获取过去预设时长内，该位置信息对应区域的天气情况数据和地质情况数据以及是否发生自然灾害的数据，然后将其打包成生态溯源信息，并与告警信息一并输出。9.基于大数据的土壤生态环境监测管理系统，其特征在于，其包括：服务器，用于构建土壤生态环境监测数据库，汇集不同区域的土壤在不同时间下所检测生成的土壤检测数据，还相应将同一位置区域在不同时间下生成的土壤检测数据和该位置区域的位置信息进行关联并汇集成数据集；数据采集单元，用于按预设时间频率对目标区域的土壤进行检测，生成土壤检测数据，同时记录该目标区域的位置信息和检测时间，然后其与目标区域对应的土壤检测数据关联，生成土壤监测数据；数据解析单元，用于数据采集单元生成的土壤监测数据且对其进行解析，将土壤监测数据中的土壤检测数据所涵盖的各指标与预设阈值进行对比，生成对比结果；数据判断单元，用于获取对比结果，当对比结果指向异常时，生成告警信息并输出，同时，还将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库；当对比结果指向正常时，直接将该目标区域的土壤监测数据上传至土壤生态环境监测数据库。10.一种计算机可读的存储介质，其特征在于：所述的存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行实现如权利要求1至8之一所述的基于大数据的土壤生态环境监测管理方法。

技术总结
本发明公开了基于大数据的土壤生态环境监测管理方法及系统，本方案通过构建土壤生态环境监测数据库将不同区域、不同时间下的土壤监测数据汇集，利用大数据基础为当下检测所得的土壤监测数据提供参考对比，在发生指标异常时，通过相应匹配出相似情况的监测数据以供参考和排查，为检测人员的事后分析提供大量数据支持，以使其能够快速、高效地进行后续干预措施的拟定，而在事前辅助预测上，本方案还通过对历史监测数据进行拟合，构建数学模型且通过数学模型进行预测未来时间点下可能获得的监测数据，以此来选择是否输出预警信息，为监测人员提供事前数据预测，使其能够灵活地调整对目标区域土壤的监测频率，为土壤污染、灾害提供事前干预或预防。供事前干预或预防。供事前干预或预防。


技术研发人员：褚建坤 王海宾 白晓东 邓宏颖 张祎珊 冯双凤 肖一然
受保护的技术使用者：邢台职业技术学院
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/20