一、前言

        保护区作为生态交错带，同时具有水域和陆域的生态特征，是自然界中最富生物多样性的生态系统。同时，作为“地球之肾”，保护区生态系统在涵养水源、净化水质、蓄洪抗旱、调节气候和维护生物多样性等方面发挥着重要功能，也是自然生态空间的重要组成部分。 

        在众多的保护区类型中，以湿地公园为主的人工干预湿地发挥着越来越重要的作用，为周边区域提供了诸如湿地生态保护研究、生态观光休闲、生态科普教育等众多的生态系统功能服务，同时也为一些水禽、越冬鸟类提供了栖息繁衍的场所和中转站。 

        一直以来，人口的急剧增加、全球气候变暖、水土流失、生物多样性锐减、极端气候事件增多、空气污染等生态危机，正严重威胁着人类的生存环境、生态承载力与永续发展。主要表现在由于生态群落单一、物种数量减少、保护区面积萎缩、水资源污染等特点，保护区生态系统也是最容易遭受破坏的脆弱生态系统之一，人类对保护区的侵占和不合理开发使保护区遭到了严重的破坏。 

        随着科技的进步、社会经济与生态文明建设的发展，人们越来越关注生态环境质量、生态系统健康，迫切需要获取反映生态系统状况与功能的各种信息，同时政府在进行生态保护、自然资源管理与保护、应对全球气候变化和实现可持续发展等宏观决策中也需要相关数据信息进行科学决策和智慧管理。生态系统长期连续监测是取得相关信息和数据的必要手段。

二、监测内容

        在前期调查和本地资料收集的基础上，本着全面性、科学性、长期性、指导性、预防性和可操作性的原则，选择有代表性的指标，建立完备合理的生态监测体系，对保护区生态系统尤其是人工干预（如新建、修复、运营中）的保护区公园进行前后监测指标的对比、长期连续动态监测，以实时掌握现状，分析区域内生物多样性的动态变化以及保护区生态系统对自然环境的调控，并对植被保护和管理措施的有效性进行合理评估，确保保护区生态系统的健康和稳定。 

        保护区公园的监测涉及自然环境因子、保护区周边社会经济发展状况、保护区生物多样性动态变化情况、保护区开发利用和受威胁情况、保护区管理变化及不同保护区类型特有的专项指标。 

1、水文监测 

        水位、水温、流速、径流量、淹水深度、淹水历时、保护区面积、积水面积等。 

2、水质监测 

        温度、色度、浊度、pH 值、电导率、氧化还原电位、悬浮物、溶解氧、叶绿素 a、化学需氧量和生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、高猛酸盐指数等； 

        另一类是一些有毒有害物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药、大肠菌群、细菌总数等。 

3、保护区土壤监测 

        土壤温度、含水量、盐分、土壤紧实度、土壤导水率、pH 值、有机质，全氮、全磷、全钾、全盐量、重金属等。 

4、气象监测 

        气温、相对湿度、风速、风向、气压、太阳总辐射、净辐射、紫外辐射、天气现象、降水、日照时数、地面蒸发、地温等。 

        保护区生态系统碳水通量（水汽界面的 CO2、H2O、CH4通量）等。 

5、生物监测 

        鸟类、爬行类、两栖类、昆虫类、哺乳类动物的种类数量及其种群密度； 

        保护区植物种类及其种群密度、植被盖度、植物多样性指数、植物叶面积指数、植物物候； 

        土壤动物、土壤微生物种类及其种群密度； 

        底泥生物、浮游生物种类及其种群密度。 

6、生态环境质量监测 

        大气降尘量、PM2.5、PM10、O3、CH4、SO2、NOx、负氧离子、噪声等。 

三、总体设计和架构 

        保护区生态环境物联网监测系统借助物联网技术、4/5G 应用和云计算、云端存储，整合遥感监测（必要情况下）、航拍无人机、边界视频终端、地面自动化监测传感器，嵌入到监测对象保护区中，获取大范围、立体化的实时动态基础监测数据，智能网络传输层灵活地通过多种方式将大量的监测数据实时或者定时传输到应用层，应用层汇总和转换收到的数据，通过超级计算机或云计算，整理和分析呈现出的动态变化状况和未来的发展趋势，从而服务于管理部门、行业应用和政府决策。

四、系统特点

五、保护区生态监测信息管理系统

        生态监测信息管理系统整体分为六大功能模块，如下所示： 

        1、 生态监测：实时监测数据、遥感或无人机影像、红外相机图片的采集和存储，实时动态数据的集中展示和重点关注信息的突出展示，图形化、曲线化显示变化趋势； 

        2、 动植物资源：主要用于水生植物、鸟类、浮游生物等的调查监测，做好信息录入管理； 

        3、 数据分析：通过采集的数据为基础，系统提供分析模型分析数据，反映监测指标变化趋势，为管理部门科学决策提供依据； 

        4、 告警预警：监测指标超标告警提醒，实现水污染、空气污染、环境污染、紧急事件的自动告警预警功能通过其他部门的告警联动，它可以及时的将危害保护区的环境信息传递给相关人员，以便快速的采取相应的保护措施； 

        5、 消息中心：邮件的发送和接收、查看； 

        6、 系统设置：对整体系统的设置、权限的管理。

六、保护区生态环境物联网监测系统前端硬件（部分） 

6.1 气象站 

        可根据用户的需求选配多种气象传感器，满足不同监测需求，是全自动气象站，数据无线传输，用户可登录服务器在线查看、下载、分析数据。产品坚实、难用、稳定，深受用户信赖。 

        可选配传感器：温湿度、风速、风向、降雨、气压、蒸发、总辐射、光合有效辐射、日照时数、净辐射、紫外辐射、土壤含水量、土壤温度、土壤热通量、能见度、雪深、路面温度等 

        应用领域：科研、农业、林业、环保、交通、自然保护区、光伏发电。

6.2 水质监测站 

        根据用户的需求选配多参数水质传感器，满足河流湖泊、地表水、地下水的水质监测，数据无线传输，用户可登录服务器在线查看、下载、分析数据。 

        可选配传感器：水位、水温、pH、溶解氧、浊度、深度、温度、盐分（电导）、ORP、叶绿素 a、蓝绿藻、COD、氨氮、铵、氨离子、硝酸根离子、氯离子、若丹明 WT 等。 

        应用：地下水监测、地表水监测、湖泊水库和蓄水池监测、饮用水安全监测、灌溉水监测。

6.3 负氧离子监测站 

        采用采集筒电容器和纯进口信号处理单元，离子电荷转化效率高，电荷采集稳定。是一套符合国际通行技术规范，各项技术指标均达到国际水平的高精度大气负离子监测仪。具有抗干扰能力强、防雨能力强、通信稳定、测试精度高、环境适应能力强、能长期在野外不间断工作等特点。

6.4 空气质量监测站 

        可选项包括：标准污染物臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、颗粒物（PM10、PM2.5）、挥发性有机化合物（VOC）、硫化氢（H2S）、二氧化碳（CO2）；以及噪声、温度、湿度、风速、风向、气压等气象参数。

6.5 无人机 

        该智能型“四气两尘”传感器组件的传感器采用高灵敏的进口电化学传感器，采取扩散式气体检测方法；操作方便、测量准确、工作可靠、体积轻小；利用我们设计的专用支架可以方便安装至无人机上，利用无人机的优势可以实现空中轨迹的气体监测。同时利用我们的软件平台，集成显示经纬度、高度、飞机状态、温度、湿度、PM2.5、PM10、CO、O3、SO2、NO2、CO2、VOC 等参数的实时监测和三维可视化展示。为三维立体空间的空气质量分析提供一个有效的监测手段。

6.6 巡护电动车 

        本产品是基于 3G/4G 移动式互联网平台开发的新一代高精度物联网监测产品，符合GB3096-2008《声环境质量标准》、GB3095-2012《环境空气质量标准》相关标准。本产品可包含 3G/4G 数传单元、GPS 定位单元、颗粒物监测单元、噪声监测单元、气象环境监测单元、视频监控及存储单元、LED 显示单元等多个单元，主要应用于城市功能区监测、工业企业厂界监测和施工场界监测领域，为相关执法部门提供实时监测数据和画面证据。

6.7 视频监控单元 

        在以上设备监测终端均可集成视频监控摄像头。平台式管理方式为核心的视频监控系统，采用专用视频压缩芯片，图像清晰，图像采用自主优化 H.264 图像压缩方式，视频压缩效率高。标准分辨率 1280*720 像素，达 1920*1080 像素，并可自定义。带有音频接口，支持音视频同时传输监控。 

a)可将监测数据叠加至视频画面，使中心的监控系统能够实时监控图像信息与监测数据信息，可实现定时图片和超标图片抓拍功能。 

b)通过选中设备查看与其对应的摄像头视频图像，带云台的设备可以控制摄像机云台进行查看位置自由调整。