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专利号: 2024104088373
申请人: 广东海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于大数据的海洋环境监测预警系统,其特征在于,包括:数据采集系统、传输系统、监测系统和预警系统;

所述数据采集系统用于基于采集设备,采集海洋环境数据;

所述传输系统与所述数据采集系统连接,用于将所述海洋环境数据传输至所述监测系统;

所述传输系统包括:传输模块和规划模块;

所述传输模块包括固定传输模块与移动传输模块,用于对所述海洋环境数据进行传输;

所述规划模块用于规划所述移动传输模块的移动路径;

所述规划模块的工作过程包括:

对待监测区域进行划分,基于划分结果对所述移动传输模块分配移动区域;

确定所述移动传输模块在所述移动区域内的暂停点,计算所述移动传输模块与每个暂停点的距离;

计算两个暂停点之间路径的暂停矩阵,对所述暂停矩阵进行排序;

判断所述两个暂停点是否在已有路径上,两个暂停点不在已有路径上且均与所述移动传输模块的起始点相邻,则将两个暂停点所在的路径保留,否则丢弃;

通过所述移动传输模块与暂停点之间的距离,确定所述移动传输模块在每个暂停点的顺序,得到所述移动传输模块的移动路径;

所述监测系统与所述传输系统连接,用于对所述海洋环境数据进行分析,得到监测结果;

所述监测系统包括:设备监测模块与环境监测模块;

所述设备监测模块用于对所述数据采集系统的采集设备的运行状态信息;

所述环境监测模块用于对所述海洋环境数据进行处理分析,得到所述监测结果;

所述环境监测模块包括:第一计算单元和第二计算单元;

所述第一计算单元用于基于所述海洋环境数据进行赤潮检测,得到赤潮检测结果;

所述第一计算单元包括:计算子单元和预测子单元;

所述计算子单元用于基于所述海洋环境数据得到所述赤潮检测结果;

计算子单元得到赤潮检测结果的方法包括:对待监测区域的遥感监测数据进行特征波段提取;对提取的特征波段进行相关系数计算,得到相关系数检测结果;并对提取的特征波段进行互信息计算,得到互信息检测结果;对相关系数检测结果和互信息检测结果进行比较大小,取较大的为最终赤潮检测结果;

其中,相关系数检测结果的计算方法包括:

式中,δCOR(x)表示相关系数检测结果;COR(M,N)表示M波段和N波段的相关系数矩阵;x表示光谱向量;Var(M)和Var(N)分别表示M波段和N波段的方差;

互信息检测结果的计算方法包括:

式中,δMI(x)表示互信息检测结果;MI(M,N)表示M波段和N波段的互信息矩阵;PMN(m,n)表示M波段和N波段的联合概率密度;PM(m)和PN(n)分别表示M波段和N波段的边缘概率密度;

所述预测子单元用于对赤潮进行短期预测,得到预测结果;

所述预测子单元得到所述预测结果的方法包括:采集监测区域历史赤潮灾害数据,构建原始时间序列;基于所述原始时间序列得到第一生成序列;

对所述第一生成序列进行微分处理,得到第一微分序列;

基于所述第一微分序列进行计算,得到所述原始时间序列的拟合值,并基于所述原始时间序列的拟合值得到第一残差序列;

基于所述第一残差序列得到第一生成函数,并对所述第一生成函数进行延拓,得到延拓函数;

获取第一生成序列的优势周期,并基于所述优势周期得到第二残差序列;循环进行优势周期获取,得到若干优势周期;

将若干优势周期的延拓函数进行叠加,得到外延拟合值;

基于所述原始时间序列的拟合值和所述外延拟合值,得到所述预测结果;

所述第二计算单元用于基于所述海洋环境数据进行溢油检测,得到溢油检测结果;

第二计算单元得到溢油检测结果的计算方法包括:对经过第二预处理单元处理,得到的待监测区域的遥感监测数据进行高斯滤波,得到滤波图像;

采用一阶偏导的有限差分计算滤波图像的梯度幅值和方向,并对梯度幅值进行非极大值抑制得到梯度振幅阵列;

对梯度振幅阵列进行双阈值化处理,得到边缘阵列,对边缘阵列进行遍历,直到到边缘的终点停止遍历,不断循环上述过程,得到边缘图像;

对边缘图像的轮廓进行轮廓点提取,得到轮廓边缘的坐标点,并设定轮廓尺寸滤波,得到溢油区域轮廓坐标点;

所述预警系统与所述监测系统连接,用于基于所述监测结果进行预警。

2.根据权利要求1所述一种基于大数据的海洋环境监测预警系统,其特征在于,所述数据采集系统包括:第一数据采集模块和第二数据采集模块;所述海洋环境数据包括:海洋环境信息和遥感监测数据;

所述第一数据采集模块用于采集所述海洋环境信息,所述海洋环境信息包括:水质信息与温湿度信息;

所述第二数据采集模块用于采集海洋遥感影像信息,并对所述遥感影像信息进行预处理,得到所述遥感监测数据。