[发明专利]水生生物栖息地环境数据采集与计算机仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种可用于水生生物栖息地环境监测数据采集与处理，水生生物栖息地量化模拟以及栖息地与水环境变化关系分析的模拟仿真实验系统，属于环境工程和数字化模拟技术领域。

背景技术

生物栖息地的研究是一项基础生态研究，它可以为生物栖息地评价、容纳度估算、能量代谢以及种间关系等方面的研究提供有价值的基础资料。在目前，用于水环境与生态数据采集和量化以及水生生物栖息地空间分布与环境变化关系分析的应用技术，其涉及数据采集与处理、地理信息系统、环境工程、水生生态学等技术领域，是一项综合性的工程技术。由于国内有关生物栖息地与水环境关系的研究尚不是很多，特别是由于国内实验条件的限制，在环境工程、环境科学及生态学等专业的教学和课程实验中，不能将水生生物对其栖息水域中各环境要素变化的内在联系直观呈现出来，使得学生们难以得到感性地认知和系统地实验训练。

目前在大学本科专业的实验室中，用于生物栖息地数字模拟仿真的实验，对于培养相近于环境工程、水利工程类专业的大学本科学生和研究生来说，数字模拟分析和传感器的数据采集是分开进行实验的，缺乏系统性和整体性。学生们在学习环境监测技术、环境信息采集及处理技术等课程后，没有相应的系统和完整地实验和实践训练。

对于水生生物栖息地环境数字分析的实验，学生一般是通过“仿真和计算软件Matlab”(比如Matlab6.0软件，美国公司开发的)，或者“统计分析软件SPSS”，在一台计算机上来进行处理及仿真实验，其实验数据是事先安装在计算机的数据库中的。

对于传感器的数据自动化采集以及处理的实验，学生一般是通过实验室的水质等传感器进行实验。

上述的水生生物栖息地环境数字模拟和传感器的数据采集是分开进行实验的。学生难以通过实验系统完整地理解从水质或大气参数传感器的自动化采集到水生生物栖息地环境数字模拟计算整个过程。

发明内容

本发明的目的在于针对上述状况，提出一种集采集水生生物栖息水域环境与生态数据和栖息地生态数字化模拟为一体的计算机仿真分析系统。在该系统下，学生能够在地面水文、水质参数和生态环境数据的采集、水环境信息处理、水生生态环境数据分析、水质预测、水生生物栖息地数字化及环境演变等方面，得到认知性、综合性和创新性的训练和培养。该系统支持多名同学在不同的计算机上进行实验和开发实验程序。

本发明的技术解决方案：其结构是包括OLAP服务器，DB数据库服务器，AP应用服务器，BS1浏览器计算机、BS2浏览器计算机，以及联结它们间的网络设备以太网交换机，IPC工业控制计算机，AQI水质监测装置和Sn监测传感器。其中BS1浏览器计算机的第一管脚与以太网交换机的第二管脚相接，BS2浏览器计算机的第三管脚与以太网交换机的第四管脚相接，OLAP服务器的第六管脚与以太网交换机的第五管脚连接，DB数据库服务器的第八管脚与以太网交换机第七管脚连接，AP应用服务器的第十管脚与以太网交换机的第九管脚连接，AP应用服务器通过互联网与IPC工业控制计算机的第十二管脚连接，IPC工业控制计算机的第十四管脚与AQI水质监测装置的第十三管脚连接。AQI水质监测装置与Sn传感器相接，所述的Sn传感器包括若干个传感器。

Sn传感器、AQI水质监测装置和IPC工业控制计算机组成水质水文监测和数据采集系统。Sn通过RS422串行接口或者同步时钟脉冲信号与AQI装置通信。AQI水质监测装置通过第十三管脚与IPC工业控制计算机的第十四管脚连接。IPC工业控制计算机通过第十二管脚与互联网连接。AQI水质监测装置与IPC工业控制计算机之间互联以19.2Kbps的速率传送数据包。

本发明的优点：①实时的实验数据不是事先安装在计算机的数据库中，它可以模拟地面传感器自动化收集数据，并建立实时的仿真数据库；②能够对所建立的实时仿真数据库进行数据库管理和仿真实验；③模拟的远程传感器收集的多种类实验数据可通过互联网远程接入，并能够进行网络传输实验；④能够进行水质预测，GIS数据预处理，生态栖息地模拟以及关系模型计算等实验；⑤能够进行水生生物栖息地适宜度限制性方程求解计算，地理信息处理和管理、界面的图形图象显示和人机交互实验；⑥能够作为栖息地环境数字模拟计算的工程应用软件开发平台使用。

附图说明：

附图1是本发明的原理方框图。

附图2是本发明的实施例电原理图。

附图3是AQI水质监测装置的实施例电原理图(a)。

附图4是AQI水质监测装置的实施例电原理图(b)。