CN115219682B - 一种基于人工智能的河道水环境治理监测分析*** - Google Patents
一种基于人工智能的河道水环境治理监测分析*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种基于人工智能的河道水环境治理监测分析***，包括河道水区域划分模块、河道水区域水环境监测分析模块、河道水河床变化监测分析模块、河道水岸植物生长监测分析模块、河道水治理分析模块、河道水治理显示终端和云存储库。通过对河床的变化程度进行监测和分析，不仅更加直观的反映了河道的蓄水量情况，避免了河岸沙化，保障了河道的污水稀释能力，为植被的生长提供了可靠的环境基础，同时也提升了污水排放的安全性，有效规避了对河道下游区域的水体情况造成的不良影响；还避免了吸附在泥沙表面的污染物再次释放到水流中而造成水体二次污染，大大提升了周边居民生活的幸福指数和安全指数。
Description
技术领域
本发明涉及河道水治理监测技术领域，具体而言，涉及一种基于人工智能的河道水环境治理监测分析***。
背景技术
城市的河道污染主要来源于未经处理的工业废水、生活污水、农田排水以及其他有害物质直接或间接的进入河道水，打乱了河道水本身的水质环境，使河道水的自净能力降低，进而引起水质恶化。城市河道的严重污染不仅影响着城市的正常发展，对城市居民的健康和城市生态安全也构成了严重威胁，由此凸显了河道水环境治理的重要性。
目前在对河道水环境进行监测和分析时，主要是对河道水的水质环境进行监测分析，分析维度单一，很显然，目前的技术还在以下几个方面存在不足：
目前在对河道水环境进行监测和分析时，仅通过从河道水体层面进行监测和分析，如水体酸碱度、水体藻种类情况，没有对藻类的长势和河道的河床的变化进行监测，而河床的变化直接反应了河道的蓄水量情况，还对周边环境、水质等造成了重大影响，具体体现在：
A、河床水位降低或者河道变窄，使得河道蓄水量降低，进而使河道水体对污水的稀释能力降低，同时无法降低污水排放的安全性和污水排放对环境的安全影响力；
B、河床水位降低或者河道变窄，使得河岸土壤沙化严重，不利于植被的生长，同时使得城市排取水困难加重，还可能造成河道流向发生改变，在一定程度上影响了河道下游区域的水体情况；
C、河床水位升高或者河道变宽，在河弯段易发生撇弯和切滩等突变现象，使得河道冲淤产生变化，进而使吸附在泥沙表面的污染物再次释放到水流中而造成水体二次污染，同时对周边居民生活安全造成一定的隐患。
目前在对河道水环境进行监测和分析时，没有对两岸的木本植物和草本植物的生长情况进行分析，导致缺乏从生物的角度进行环境监测，不仅无法全面的反映河道水的水体情况，也无法反映出水体环境污染对两岸的植物产生的综合性影响，灵敏度较低，无法及时地对河道水环境进行保护和治理。
发明内容
为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于人工智能的河道水环境治理监测分析***,能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于人工智能的河道水环境治理监测分析***，包括：
河道水区域划分模块，用于将河道水区域按照平面网格化的划分方式进行区域划分，得到各待监测水区域，并按照预设顺序将各待监测水区域依次编号为1,2,...,i,...,n；
河道水区域水环境监测分析模块，用于通过自动化监测设备对各待监测水区域进行水环境监测，并分析各待监测水区域对应的水质评估系数；
河道水河床变化监测分析模块，用于通过自动化监测设备对各待监测水区域进行河床变化监测，分析得到各待监测水区域对应的河床变化程度系数；
河道水岸植物生长监测分析模块，用于按照设定划分方式将河道水岸边划分为各左岸子区域和各右岸子区域，并对各左岸子区域和各右岸子区域中存在的植物进行生长监测，进而分别进行分析，得到各左岸子区域和各右岸子区域对应的植物生长评估系数，其中河道水岸植物生长监测分析模块包括两岸植物信息获取单元和两岸植物生长分析单元；
河道水治理分析模块，用于对各待监测水区域、各左岸子区域和各右岸子区域进行河道水治理需求分析，得到各需求治理区域集合；
河道水治理显示终端，用于将各需求治理区域集合进行显示；
云存储库，用于存储河道水体对应的参考含氧量、参考含磷量、参考含氮量、参考酸碱度和参考温度，存储各左岸子区域和各右岸子区域中初始存在的草本植物种类数目、各种类草本植物的初始数量和各种类草本植物的初始密集度，并存储各待监测水区域对应的初始河床高度、初始河床宽度和初始河床面积。
作为优选方案，所述自动化监测设备包括智能高清摄像头、水质检测设备和根系分析仪。
作为优选方案，所述各待监测水区域对应的水质评估系数具体分析过程如下：
通过自动化监测设备中水质检测设备对各待监测水区域对应的含氧量、含磷量、含氮量、酸碱度和温度进行采集，并进行综合分析，得到各待监测水区域对应的水体评估指数φi，i表示为待监测水区域对应的编号，i＝1,2,......,n；
通过自动化监测设备中智能高清摄像头对各待监测水区域对应的水藻图像进行采集，并从中统计各待监测水区域存在的水藻种类数量，同时获取各水藻种类对应的最大生长高度和生长面积，进而进行综合分析，得到各待监测水区域对应的水藻覆盖指数
对各待监测水区域对应的水体评估指数和水藻覆盖指数进行综合分析，得到各待监测水区域对应的水质评估系数ηi。
作为优选方案，所述对各待监测水区域进行河床变化监测分析，其具体分析步骤如下：
通过自动化监测设备中智能摄像头对各待监测水区域中河床高度、宽度和面积进行采集，并进行综合分析，得到各待监测水区域对应的河床变化程度系数，其具体计算公式为ζi表示为第i个待监测水区域对应的河床变化程度系数，gdi、kdi、mji分别表示为第i个待监测水区域对应的河床高度、宽度、面积，分别表示为第i个待监测水区域对应的初始河床高度、初始河床宽度、初始河床面积，u1、u2、u3分别表示为预设河床高度、宽度、面积对应的权值因子。
作为优选方案，所述两岸植物信息获取单元用于对河道水两岸植物的基本信息进行获取，其具体步骤如下：
将河道水岸边按照预设方位划分为左岸和右岸，同时将河道水左岸和右岸按照预设面积均匀划分成各左岸子区域和各右岸子区域，并将各左岸子区域按照预设顺序依次编号为1,2,...,f,...,k，各右岸子区域按照预设顺序依次编号为1′,2′,...,f′,...,k′；
通过自动化监测设备中智能高清摄像头对各左岸子区域和各右岸子区域对应的岸边植物进行图像采集，并从中分别获取草本植物信息和木本植物信息，其中，草本植物信息为草本植物对应的种类数目和各种草本植物的密集度，木本植物信息包括木本植物对应的种类数目、各种类木本植物对应的树木数量；
通过根系分析仪对各种类木本植物中各树木对应的根系进行探测，获取各左岸子区域和各右岸子区域中各种类木本植物对应各棵树木的根总长、根总体积和根尖数；
通过智能高清摄像头对各左岸子区域和各右岸子区域中各种类木本植物对应各棵树木的树叶图像进行采集，并从中统计存在的树叶数量，同时获取各左岸子区域和各右岸子区域中各种类木本植物对应各棵树木上各片树叶的厚度、面积和色度。
作为优选方案，所述两岸植物生长分析单元包括两岸木本植物生长分析子单元、两岸草本植物生长分析子单元和两岸植物综合生长分析子单元。
作为优选方案，所述两岸木本植物生长分析子单元用于对各左岸子区域和各右岸子区域对应的木本植物生长评估指数进行分析，其具体分析如下：
依据公式计算出各左岸子区域中各种类木本植物对应的根系生长评估指数，/>表示为第f个左岸子区域中第b种木本植物对应的根系生长评估指数，f表示为左岸子区域的编号，f＝1,2,......,k，b表示为木本植物种类的编号，b＝1,2,......,d，/>分别表示为第f个左岸子区域中第b种木本植物对应第c棵树木的根总长、根总体积、根尖数，c表示为树木的编号，c＝1,2,......,g，L′b、V′b、J′b分别表示为设定第b种木本植物对应的参考根总长、参考根总体积、参考根尖数，/>分别表示为预设第b种木本植物根总长、根总体积、根尖数对应的修正因子；
依据公式计算出各左岸子区域中各种类木本植物对应的树叶生长评估指数，/>表示为第f个左岸子区域中第b种木本植物对应的树叶生长评估指数，/>分别表示为第f个左岸子区域中第b中木本植物对应第c棵树木上第r片树叶的厚度、面积、色度，r表示为树叶的编号，r＝1,2,......,x，H′b、M′b、S′b分别表示为设定第b种木本植物对应的参考树叶厚度、参考树叶面积、参考树叶色度，/>分别表示为预设第b种木本植物树叶厚度、面积、色度对应的修正因子；
对各左岸子区域中各种类木本植物对应的根系生长评估指数和树叶生长评估指数进行综合分析，得到各左岸子区域对应的木本植物生长评估指数MBf，并按照相同的计算步骤计算出各右岸子区域中各种类木本植物对应的木本植物生长评估指数MB′f′，f′表示为各右岸子区的编号，f′＝1′,2′,......,k′。
作为优选方案，所述两岸草本植物生长分析子单元用于对各左岸子区域和各右岸子区域对应的草本植物生长评估指数进行分析，其具体分析如下：
将各左岸子区域中各种类草本植物与云存储库中存储的初始草本植物种类进行比对，得到各左岸子区域与各初始草本植物种类一致的草本植物种类数量；
依据公式计算出各左岸子区域对应的草本植物生长评估指数，CBf表示为第f个左岸子区域对应的草本植物生长评估指数，/>表示为第f个左岸子区域中第y种草本植物对应的数量差值，y表示为草本植物的编号，y＝1,2,......,z，ΔN′y表示为第y种草本植物对应的允许差值，/>表示为第f个左岸子区域中第y种草本植物对应的密集度，/>表示为第f个左岸子区域中第y种草本植物对应的初始密集度，τ7、τ8分别表示为预设差值、草本植物种类密集度对应的修正因子；
同时按照相同的分析步骤，得到各右岸子区域对应的草本植物生长评估指数CB′f′。
作为优选方案，所述两岸植物综合生长分析子单元用于对各左岸子区域和各右岸子区域对应的植物生长评估系数进行分析，其具体分析步骤如下：
对各左岸子区域对应的草本植物生长评估指数和木本植物生长评估指数进行综合分析，得到各左岸子区域对应的植物生长评估系数ξf，并按照相同的分析方式综合分析得到各右岸子区域对应的植物生长评估系数ξ′f′。
作为优选方案，所述对各待监测水区域、各左岸子区域和各右岸子区域进行河道水治理需求分析，其具体分析步骤如下：
将各待监测水区域对应的水质评估系数与预设的水质评估系数阈值进行对比，若某待监测水区域对应的水质评估系数小于预设的水质评估系数阈值，则判定该待监测水区域为需求治理区域；
将各左岸子区域对应的植物生长评估系数各右岸子区域对应的植物生长评估系数分别与预设植物生长评估系数阈值进行对比，若某左岸子区域对应的植物生长评估系数或者某右岸子区域对应的植物生长评估系数小于预设植物生长评估系数阈值，则判定该左岸子区域或者该右岸子区域为需求治理区域；
将各待监测水区域对应的河床变化程度系数与预设河床变化程度系数阈值进行对比，若某待监测水区域对应的河床变化程度系数大于预设河床变化程度系数阈值，则判定该待监测水区域为需求治理区域，以此方式得到各需求治理区域集合。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本发明通过从河道河床变化、河道水质和河道两岸植物生长信息对河道的水环境进行监测与治理分析，实现了以河床为中心以两岸为发散区的多视角监测，提高了河道水环境治理分析的合理性和全面性，并对待监测水区域对应的水体评估指数和水藻覆盖指数进行综合分析，不仅提升了分析结果的可靠性和参考性，还有效规避了目前在对河道水环境进行监测和分析时产生的误差性。
本发明通过对河床的变化程度进行监测和分析，得到河床变化程度系数，进而更加直观的反映了河道的蓄水量情况，一方面，当河床水位变低或者河道变窄时，及时地向相关人员进行河床情况显示，避免了河岸沙化，保障了河道的污水稀释能力，为植被的生长提供了可靠的环境基础，同时也提升了污水排放的安全性，有效规避了对河道下游区域的水体情况造成的不良影响；另一方面，当河床水位升高或者河道变宽，便于相关人员对河床状况的及时了解，进而避免了吸附在泥沙表面的污染物再次释放到水流中而造成水体二次污染，大大提升了周边居民生活的幸福指数和安全指数。
本发明从两岸区域对应的木本植物生长评估指数和草本植物生长评估指数两方面进行综合分析，得到两岸区域对应的植物生长评估系数，从而实现了河道水环境的多维度监测，展示了河道水环境植物的生长趋势和生长状态，不仅全面反映了河道水的水体情况，还能够精准度反映出水体环境污染对两岸植物产生的综合性影响，进而大幅度提升了河道水环境监测的灵敏度，更加及时第对河道水环境进行保护和治理。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明***模块连接示意图。
图2为本发明河道水岸植物生长监测分析模块连接示意图。
图3为本发明两岸植物生长分析单元连接示意图。
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。
参照图1所示，本发明提供一种基于人工智能的河道水环境治理监测分析***，包括河道水区域划分模块、河道水区域水环境监测分析模块、河道水河床变化监测分析模块、河道水岸植物生长监测分析模块、河道水治理分析模块、河道水治理显示终端和云存储库。
所述河道水区域划分模块分别与河道水区域水环境监测分析模块和河道水河床变化监测分析模块连接，河道水区域水环境监测分析模块、河道水河床变化监测分析模块和河道水岸植物生长监测分析模块均与河道水治理分析模块和云存储库连接，河道水治理分析模块和河道水治理显示终端连接。
河道水区域划分模块，用于将河道水区域按照平面网格化的划分方式进行区域划分，得到各待监测水区域，并按照预设顺序将各待监测水区域依次编号为1,2,...,i,...,n。
河道水区域水环境监测分析模块，用于通过自动化监测设备对各待监测水区域进行水环境监测，并分析各待监测水区域对应的水质评估系数。
作为优选方案，所述自动化监测设备包括智能高清摄像头、水质检测设备和根系分析仪。
在一个具体的实施例中，根系分析仪可以直接获取植物的根总长、根总体积和根尖数。
作为优选方案，所述各待监测水区域对应的水质评估系数具体分析过程如下：
通过自动化监测设备中水质检测设备对各待监测水区域对应的含氧量、含磷量、含氮量、酸碱度和温度进行采集，并进行综合分析，得到各待监测水区域对应的水体评估指数φi，i表示为待监测水区域对应的编号，i＝1,2,......,n；
需要说明的是，各待监测水区域对应的水体评估指数计算公式为
hyi、hli、hdi、sji、wdi分别表示为第i个待监测水区域对应的含氧量、含磷量、含氮量、酸碱度、温度，hy′、hl′、hd′、sj′、wd′分别表示为参考含氧量、参考含磷量、参考含氮量、参考酸碱度、参考温度，a1、a2、a3、a4、a5分别表示为设定含氧量、含磷量、含氮量、酸碱度、温度对应的系数因子。
通过自动化监测设备中智能高清摄像头对各待监测水区域对应的水藻图像进行采集，并从中统计各待监测水区域存在的水藻种类数量，同时获取各水藻种类对应的最大生长高度和生长面积，进而进行综合分析，得到各待监测水区域对应的水藻覆盖指数
需要说明的是，各待监测水区域对应的水藻覆盖指数具体计算公式为 表示为第i个待监测水区域对应水藻覆盖指数，/>表示为第i个待监测水区域中第j个水藻种类对应的最大生长高度，j表示为水藻种类对应的编号，j＝1,2,......m，/>表示为第i个待监测水区域中第j个水藻种类对应的生长面积，zg′j、zs′j分别表示为设定第j个水藻种类对应的参考生长高度、参考生长面积。
对各待监测水区域对应的水体评估指数和水藻覆盖指数进行综合分析，得到各待监测水区域对应的水质评估系数ηi。
需要说明的是，各待监测水区域对应的水质评估系数具体计算公式为ηi表示为第i个待监测水区域对应的水质评估系数，β1、β2分别表示为预设水体评估指数、水藻覆盖指数对应的影响因子。
本发明通过从河道河床变化、河道水质和河道两岸植物生长信息对河道的水环境进行监测与治理分析，实现了以河床为中心以两岸为发散区的多视角监测，提高了河道水环境治理分析的合理性和全面性，并对待监测水区域对应的水体评估指数和水藻覆盖指数进行综合分析，不仅提升了分析结果的可靠性和参考性，还有效规避了目前在对河道水环境进行监测和分析时产生的误差性。
河道水河床变化监测分析模块，用于通过自动化监测设备对各待监测水区域进行河床变化监测，分析得到各待监测水区域对应的河床变化程度系数。
作为优选方案，所述对各待监测水区域进行河床变化监测分析，其具体分析步骤如下：
通过自动化监测设备中智能摄像头对各待监测水区域中河床高度、宽度和面积进行采集，并进行综合分析，得到各待监测水区域对应的河床变化程度系数，其具体计算公式为ζi表示为第i个待监测水区域对应的河床变化程度系数，gdi、kdi、mji分别表示为第i个待监测水区域对应的河床高度、宽度、面积，分别表示为第i个待监测水区域对应的初始河床高度、初始河床宽度、初始河床面积，u1、u2、u3分别表示为预设河床高度、宽度、面积对应的权值因子。
需要说明的是，各待监测水区域对应的河床变化程度系数可以精准判断出各待监测水区域对应河道水的具体情况，若某待监测水区域对应的河床变化程度系数大于预设河床变化程度系数阈值时，则该待监测水区域可能存在涨势过大或者干涸的情况，能及时地对相关治理人员进行河道水反馈。
本发明通过对河床的变化程度进行监测和分析，得到河床变化程度系数，进而更加直观的反映了河道的蓄水量情况，一方面，当河床水位变低或者河道变窄时，及时地向相关人员进行河床情况显示，避免了河岸沙化，保障了河道的污水稀释能力，为植被的生长提供了可靠的环境基础，同时也提升了污水排放的安全性，有效规避了对河道下游区域的水体情况造成的不良影响；另一方面，当河床水位升高或者河道变宽，便于相关人员对河床状况的及时了解，进而避免了吸附在泥沙表面的污染物再次释放到水流中而造成水体二次污染，大大提升了周边居民生活的幸福指数和安全指数。
参照图2所示，河道水岸植物生长监测分析模块，用于按照设定划分方式将河道水岸边划分为各左岸子区域和各右岸子区域，并对各左岸子区域和各右岸子区域中存在的植物进行生长监测，进而分别进行分析，得到各左岸子区域和各右岸子区域对应的植物生长评估系数，其中河道水岸植物生长监测分析模块包括两岸植物信息获取单元和两岸植物生长分析单元。
作为优选方案，所述两岸植物信息获取单元用于对河道水两岸植物的基本信息进行获取，其具体步骤如下：
将河道水岸边按照预设方位划分为左岸和右岸，同时将河道水左岸和右岸按照预设面积均匀划分成各左岸子区域和各右岸子区域，并将各左岸子区域按照预设顺序依次编号为1,2,...,f,...,k，各右岸子区域按照预设顺序依次编号为1′,2′,...,f′,...,k′；
通过自动化监测设备中智能高清摄像头对各左岸子区域和各右岸子区域对应的岸边植物进行图像采集，并从中分别获取草本植物信息和木本植物信息，其中，草本植物信息为草本植物对应的种类数目和各种草本植物的密集度，木本植物信息包括木本植物对应的种类数目、各种类木本植物对应的树木数量；
通过根系分析仪对各种类木本植物中各树木对应的根系进行探测，获取各左岸子区域和各右岸子区域中各种类木本植物对应各棵树木的根总长、根总体积和根尖数；
通过智能高清摄像头对各左岸子区域和各右岸子区域中各种类木本植物对应各棵树木的树叶图像进行采集，并从中统计存在的树叶数量，同时获取各左岸子区域和各右岸子区域中各种类木本植物对应各棵树木上各片树叶的厚度、面积和色度。
参照图3所示，所述两岸植物生长分析单元包括两岸木本植物生长分析子单元、两岸草本植物生长分析子单元和两岸植物综合生长分析子单元。
所述两岸木本植物生长分析子单元用于对各左岸子区域和各右岸子区域对应的木本植物生长评估指数进行分析，其具体分析如下：
依据公式计算出各左岸子区域中各种类木本植物对应的根系生长评估指数，/>表示为第f个左岸子区域中第b种木本植物对应的根系生长评估指数，f表示为左岸子区域的编号，f＝1,2,......,k，b表示为木本植物种类的编号，b＝1,2,......,d，/>分别表示为第f个左岸子区域中第b种木本植物对应第c棵树木的根总长、根总体积、根尖数，c表示为树木的编号，c＝1,2,......,g，L′b、V′b、J′b分别表示为设定第b种木本植物对应的参考根总长、参考根总体积、参考根尖数，/>分别表示为预设第b种木本植物根总长、根总体积、根尖数对应的修正因子；
依据公式计算出各左岸子区域中各种类木本植物对应的树叶生长评估指数，/>表示为第f个左岸子区域中第b种木本植物对应的树叶生长评估指数，/>分别表示为第f个左岸子区域中第b中木本植物对应第c棵树木上第r片树叶的厚度、面积、色度，r表示为树叶的编号，r＝1,2,......,x，H′b、M′b、S′b分别表示为设定第b种木本植物对应的参考树叶厚度、参考树叶面积、参考树叶色度，/>分别表示为预设第b种木本植物树叶厚度、面积、色度对应的修正因子；
对各左岸子区域中各种类木本植物对应的根系生长评估指数和树叶生长评估指数进行综合分析，得到各左岸子区域对应的木本植物生长评估指数MBf。
需要说明的是，各左岸子区域对应的木本植物生长评估指数具体计算公式为σ1、σ2分别表示为预设根系生长评估指数、树叶生长评估指数对应的影响因子。
按照上述各左岸子区域对应的木本植物生长评估指数的计算步骤计算出各右岸子区域中各种类木本植物对应的木本植物生长评估指数MB′f′，f′表示为各右岸子区的编号，f′＝1′,2′,......,k′。
作为优选方案，所述两岸草本植物生长分析子单元用于对各左岸子区域和各右岸子区域对应的草本植物生长评估指数进行分析，其具体分析如下：
将各左岸子区域中各种类草本植物与云存储库中存储的初始草本植物种类进行比对，得到各左岸子区域与各初始草本植物种类一致的草本植物种类数量；
依据公式计算出各左岸子区域对应的草本植物生长评估指数，CBf表示为第f个左岸子区域对应的草本植物生长评估指数，/>表示为第f个左岸子区域中第y种草本植物对应的数量差值，y表示为草本植物的编号，y＝1,2,......,z，ΔN′y表示为第y种草本植物对应的允许差值，/>表示为第f个左岸子区域中第y种草本植物对应的密集度，/>表示为第f个左岸子区域中第y种草本植物对应的初始密集度，τ7、τ8分别表示为预设差值、草本植物种类密集度对应的修正因子；
同时按照上述各左岸子区域对应的草本植物生长评估指数相同的分析步骤，分析得到各右岸子区域对应的草本植物生长评估指数CB′f′。
作为优选方案，所述两岸植物综合生长分析子单元用于对各左岸子区域和各右岸子区域对应的植物生长评估系数进行分析，其具体分析步骤如下：
对各左岸子区域对应的草本植物生长评估指数和木本植物生长评估指数进行综合分析，得到各左岸子区域对应的植物生长评估系数ξf。
需要说明的是，各左岸子区域对应的植物生长评估系数具体计算公式为ξf＝MBf·σ3+CBf·σ4，σ3、σ4分别表示为预设木本植物生长评估指数、草本植物生长评估指数对应的影响因子。
同时按照上述各左岸子区域对应的植物生长评估系数的分析方式综合分析得到各右岸子区域对应的植物生长评估系数ξ′f′。
本发明从两岸区域对应的木本植物生长评估指数和草本植物生长评估指数两方面进行综合分析，得到两岸区域对应的植物生长评估系数，从而实现了河道水环境的多维度监测，展示了河道水环境植物的生长趋势和生长状态，不仅全面反映了河道水的水体情况，还能够精准度反映出水体环境污染对两岸植物产生的综合性影响，进而大幅度提升了河道水环境监测的灵敏度，更加及时第对河道水环境进行保护和治理。
河道水治理分析模块，用于对各待监测水区域、各左岸子区域和各右岸子区域进行河道水治理需求分析，得到各需求治理区域集合。
作为优选方案，所述对各待监测水区域、各左岸子区域和各右岸子区域进行河道水治理需求分析，其具体分析步骤如下：
将各待监测水区域对应的水质评估系数与预设的水质评估系数阈值进行对比，若某待监测水区域对应的水质评估系数小于预设的水质评估系数阈值，则判定该待监测水区域为需求治理区域；
将各左岸子区域对应的植物生长评估系数各右岸子区域对应的植物生长评估系数分别与预设植物生长评估系数阈值进行对比，若某左岸子区域对应的植物生长评估系数或者某右岸子区域对应的植物生长评估系数小于预设植物生长评估系数阈值，则判定该左岸子区域或者该右岸子区域为需求治理区域；
将各待监测水区域对应的河床变化程度系数与预设河床变化程度系数阈值进行对比，若某待监测水区域对应的河床变化程度系数大于预设河床变化程度系数阈值，则判定该待监测水区域为需求治理区域，以此方式得到各需求治理区域集合。
河道水治理显示终端，用于将各需求治理区域集合进行显示。
需要说明的是，对各需求治理区域集合进行显示目的是为了使河道水治理人员能够更加清晰地了解各个需要治理区域的情况，进而进行针对性治理。
云存储库，用于存储河道水体对应的参考含氧量、参考含磷量、参考含氮量、参考酸碱度和参考温度，存储各左岸子区域和各右岸子区域中初始存在的草本植物种类数目、各种类草本植物的初始数量和各种类草本植物的初始密集度，并存储各待监测水区域对应的初始河床高度、初始河床宽度和初始河床面积。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于人工智能的河道水环境治理监测分析***，其特征在于，包括：
河道水区域划分模块，用于将河道水区域按照平面网格化的划分方式进行区域划分，得到各待监测水区域，并按照预设顺序将各待监测水区域依次编号为1,2,...,i,...,n；
河道水区域水环境监测分析模块，用于通过自动化监测设备对各待监测水区域进行水环境监测，并分析各待监测水区域对应的水质评估系数；
所述各待监测水区域对应的水质评估系数具体分析过程如下：
通过自动化监测设备中水质检测设备对各待监测水区域对应的含氧量、含磷量、含氮量、酸碱度和温度进行采集，并进行综合分析，得到各待监测水区域对应的水体评估指数φi，i表示为待监测水区域对应的编号，i＝1,2,......,n；
通过自动化监测设备中智能高清摄像头对各待监测水区域对应的水藻图像进行采集，并从中统计各待监测水区域存在的水藻种类数量，同时获取各水藻种类对应的最大生长高度和生长面积，进而进行综合分析，得到各待监测水区域对应的水藻覆盖指数
对各待监测水区域对应的水体评估指数和水藻覆盖指数进行综合分析，得到各待监测水区域对应的水质评估系数ηi；
河道水河床变化监测分析模块，用于通过自动化监测设备对各待监测水区域进行河床变化监测，分析得到各待监测水区域对应的河床变化程度系数；
对各待监测水区域进行河床变化监测分析，其具体分析步骤如下：
通过自动化监测设备中智能摄像头对各待监测水区域中河床高度、宽度和面积进行采集，并进行综合分析，得到各待监测水区域对应的河床变化程度系数，其具体计算公式为ζi表示为第i个待监测水区域对应的河床变化程度系数，gdi、kdi、mji分别表示为第i个待监测水区域对应的河床高度、宽度、面积，分别表示为第i个待监测水区域对应的初始河床高度、初始河床宽度、初始河床面积，u1、u2、u3分别表示为预设河床高度、宽度、面积对应的权值因子；
河道水岸植物生长监测分析模块，用于按照设定划分方式将河道水岸边划分为各左岸子区域和各右岸子区域，并对各左岸子区域和各右岸子区域中存在的植物进行生长监测，进而分别进行分析，得到各左岸子区域和各右岸子区域对应的植物生长评估系数，其中河道水岸植物生长监测分析模块包括两岸植物信息获取单元和两岸植物生长分析单元；
所述两岸植物信息获取单元用于对河道水两岸植物的基本信息进行获取，其具体步骤如下：
将河道水岸边按照预设方位划分为左岸和右岸，同时将河道水左岸和右岸按照预设面积均匀划分成各左岸子区域和各右岸子区域，并将各左岸子区域按照预设顺序依次编号为1,2,...,f,...,k，各右岸子区域按照预设顺序依次编号为1′,2′,...,f′,...,k′；
通过自动化监测设备中智能高清摄像头对各左岸子区域和各右岸子区域对应的岸边植物进行图像采集，并从中分别获取草本植物信息和木本植物信息，其中，草本植物信息为草本植物对应的种类数目和各种草本植物的密集度，木本植物信息包括木本植物对应的种类数目、各种类木本植物对应的树木数量；
通过根系分析仪对各种类木本植物中各树木对应的根系进行探测，获取各左岸子区域和各右岸子区域中各种类木本植物对应各棵树木的根总长、根总体积和根尖数；
通过智能高清摄像头对各左岸子区域和各右岸子区域中各种类木本植物对应各棵树木的树叶图像进行采集，并从中统计存在的树叶数量，同时获取各左岸子区域和各右岸子区域中各种类木本植物对应各棵树木上各片树叶的厚度、面积和色度；
所述两岸植物生长分析单元包括两岸木本植物生长分析子单元、两岸草本植物生长分析子单元和两岸植物综合生长分析子单元；
所述两岸木本植物生长分析子单元用于对各左岸子区域和各右岸子区域对应的木本植物生长评估指数进行分析，其具体分析如下：
依据公式计算出各左岸子区域中各种类木本植物对应的根系生长评估指数，/>表示为第f个左岸子区域中第b种木本植物对应的根系生长评估指数，f表示为左岸子区域的编号，f＝1,2,......,k，b表示为木本植物种类的编号，b＝1,2,......,d，/>分别表示为第f个左岸子区域中第b种木本植物对应第c棵树木的根总长、根总体积、根尖数，c表示为树木的编号，c＝1,2,......,g，Lb′、Vb′、Jb′分别表示为设定第b种木本植物对应的参考根总长、参考根总体积、参考根尖数，分别表示为预设第b种木本植物根总长、根总体积、根尖数对应的修正因子；
依据公式
计算出各左岸子区域中各种类木本植物对应的树叶生长评估指数，/>表示为第f个左岸子区域中第b种木本植物对应的树叶生长评估指数，/>分别表示为第f个左岸子区域中第b中木本植物对应第c棵树木上第r片树叶的厚度、面积、色度，r表示为树叶的编号，r＝1,2,......,x，Hb′、Mb′、Sb′分别表示为设定第b种木本植物对应的参考树叶厚度、参考树叶面积、参考树叶色度，/>分别表示为预设第b种木本植物树叶厚度、面积、色度对应的修正因子；
对各左岸子区域中各种类木本植物对应的根系生长评估指数和树叶生长评估指数进行综合分析，得到各左岸子区域对应的木本植物生长评估指数MBf，并按照相同的计算步骤计算出各右岸子区域中各种类木本植物对应的木本植物生长评估指数MB′f′，f′表示为各右岸子区的编号，f′＝1′,2′,......,k′；
所述两岸草本植物生长分析子单元用于对各左岸子区域和各右岸子区域对应的草本植物生长评估指数进行分析，其具体分析如下：
将各左岸子区域中各种类草本植物与云存储库中存储的初始草本植物种类进行比对，得到各左岸子区域与各初始草本植物种类一致的草本植物种类数量；
依据公式计算出各左岸子区域对应的草本植物生长评估指数，CBf表示为第f个左岸子区域对应的草本植物生长评估指数，/>表示为第f个左岸子区域中第y种草本植物对应的数量差值，y表示为草本植物的编号，y＝1,2,......,z，ΔNy′表示为第y种草本植物对应的允许差值，/>表示为第f个左岸子区域中第y种草本植物对应的密集度，/>表示为第f个左岸子区域中第y种草本植物对应的初始密集度，τ7、τ8分别表示为预设差值、草本植物种类密集度对应的修正因子；
同时按照相同的分析步骤，得到各右岸子区域对应的草本植物生长评估指数CB′f′；
所述两岸植物综合生长分析子单元用于对各左岸子区域和各右岸子区域对应的植物生长评估系数进行分析，其具体分析步骤如下：
对各左岸子区域对应的草本植物生长评估指数和木本植物生长评估指数进行综合分析，得到各左岸子区域对应的植物生长评估系数ξf，并按照相同的分析方式综合分析得到各右岸子区域对应的植物生长评估系数ξf″；
河道水治理分析模块，用于对各待监测水区域、各左岸子区域和各右岸子区域进行河道水治理需求分析，得到各需求治理区域集合；
所述对各待监测水区域、各左岸子区域和各右岸子区域进行河道水治理需求分析，其具体分析步骤如下：
将各待监测水区域对应的水质评估系数与预设的水质评估系数阈值进行对比，若某待监测水区域对应的水质评估系数小于预设的水质评估系数阈值，则判定该待监测水区域为需求治理区域；
将各左岸子区域对应的植物生长评估系数各右岸子区域对应的植物生长评估系数分别与预设植物生长评估系数阈值进行对比，若某左岸子区域对应的植物生长评估系数或者某右岸子区域对应的植物生长评估系数小于预设植物生长评估系数阈值，则判定该左岸子区域或者该右岸子区域为需求治理区域；
将各待监测水区域对应的河床变化程度系数与预设河床变化程度系数阈值进行对比，若某待监测水区域对应的河床变化程度系数大于预设河床变化程度系数阈值，则判定该待监测水区域为需求治理区域，以此方式得到各需求治理区域集合；
河道水治理显示终端，用于将各需求治理区域集合进行显示；
云存储库，用于存储河道水体对应的参考含氧量、参考含磷量、参考含氮量、参考酸碱度和参考温度，存储各左岸子区域和各右岸子区域中初始存在的草本植物种类数目、各种类草本植物的初始数量和各种类草本植物的初始密集度，并存储各待监测水区域对应的初始河床高度、初始河床宽度和初始河床面积。
2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的河道水环境治理监测分析***，其特征在于：所述自动化监测设备包括智能高清摄像头、水质检测设备和根系分析仪。
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