[发明专利]一种基于物联网的长江特有鱼类产卵栖息地监测方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于环境监测与物联网综合利用技术领域，涉及一种基于物联网的长江特有鱼类产卵栖息地监测方法及系统。

背景技术

水利水电工程在防洪、发电、灌溉、航运等方面发挥巨大作用的同时也对河流生物资源及其生存环境带来不利影响。如水利水电工程的建设运行使下泄水温变化较天然情况出现延迟；受水库调节、电站调荷的影响，下游河道洪水涨落过程发生变化，局部水域水流结构显著改变等。这些变化对库区、坝下及河口的水生生物、特别是某些珍稀鱼类和经济鱼类的产卵、栖息地带来潜在不利影响。目前我国一些重要的水生生物资源受水利水电工程的影响已经开始出现更替、衰退甚至绝迹的现象，如由于葛洲坝的阻隔及三峡工程对下游径流过程的调控，长江中华鲟数量较葛洲坝修建前已经减少了80-90%，而且数量仍在下降中；长江经济鱼类“四大家鱼”的产量也明显较三峡-葛洲坝水库联合运行前有所减少，“四大家鱼”已形不成渔汛。鱼类的生长繁殖等生命活动与栖息地环境条件密切相关。因此，有必要在大力发挥水利水电工程社会经济效益的同时，实时监测其对河流典型鱼类栖息地的影响，使水利水电工程在规划、建设和运行管理中最大程度地减少对生态环境的不利影响。

栖息地监测是通过对栖息地环境，如水质、水文、水动力环境的监测，获得栖息地环境信息，对栖息地保护与修复及人工栖息地的建立提供参考。

目前已有的鱼类栖息地监测方法主要分为水质监测与水文监测两个部分，两部分单独进行。水质监测主要通过水体取样到实验室进行水化学分析，其不但依赖于实验室分析设备和分析技术，而且操作繁琐，具有严重的滞后性。水文监测则通过监测人员乘坐监测船至监测点进行人工监测，需要携带大量的监测仪器并且逐个监测点进行监测，这不但增加了监测的复杂性，而且各监测点之间水质与水文监测数据难以达到同步，难以准确捕捉某时段栖息地的整体水文信息，同时也难以获得长序列的监测数据。因此迫切需要能将水质与水文要素自动监测、记录和分析技术有机结合，实现栖息地水质与水文环境的实时同步监测的系统技术。近年来，已出现监测水质的专利技术。如专利申请号为201210078342.6，名称为一种水质监测与远程控制系统；申请号为200910207136.9，名称为一种实时的多参数远程水质监测系统和方法，其二者都仅是对养殖环境水质信息进行远程监测的方法，未将水质监测数据与水动力特性以及鱼类产卵栖息适应性相结合起来，不能作为大坝运行期间河道目标鱼类产卵栖息地水环境监测方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对目前特有鱼类栖息地环境监测及分析技术的不足与缺点，提供一种大坝运行期间，对特定鱼类产卵栖息地水环境进行实时监测并对监测数据进行综合分析，以分析结果指导大坝生态调度的方法及系统。

技术方案：本发明所述的一种基于物联网的长江特有鱼类产卵栖息地监测方法，该方法包括以下步骤：

㈠根据监测的目标鱼类，确定需要监测的栖息地范围，并优化布设监测点；

㈡在监测点处安置信息采集监测装置；

㈢利用信息采集监测装置采集栖息地水环境信息及鱼类行为信息；

㈣将采集的信息利用物联网自动传回监测控制中心，监测控制中心对信息进行分析处理，获得栖息地质量等级；

㈤当栖息地质量等级超出目标鱼类适合度值时向大坝调度中心发出生态预警信号；

㈥根据生态预警信号及反馈信息，调度中心及时调节大坝运行方式，提高产卵栖息地水环境质量，保护特有鱼类资源。

所述监测点的优化布设按以下步骤进行：

⑴通过调查历史资料及渔民提供的信息，初步确定目标鱼类产卵栖息地研究范围；

⑵在栖息地范围内布设监测点，布设原则为：先将栖息地沿水平面划分二维网格，在矩形的网格中心处布设监测点，水下地形突变处必设监测点，地形平坦及变化较缓处可适当减小布设密度，每个测点在水深方向依水深等间距布置3~4个监测点；

⑶对布设的监测点位置进行优化，优化原则为以水质监测点为主，优化方法可采用物元分析或模糊聚类分析进行。

信息采集监测装置采集的栖息地水环境信息包括水温、流速、透明度、PH值、溶解氧及水深。

信息采集监测装置采集的栖息地水环境信息为数据—时间序列形式，采集的鱼类行为信息为图像—时间、视频—时间序列形式，栖息地水环境信息与鱼类行为信息按时间序列进行叠加处理，处理后的信息经转化处理采用物联网技术无线传输给监测控制中心。

所述监测控制中心对信息进行分析处理的步骤为：