[发明专利]基于在线监测与图像识别相结合的水华预警系统及方法

权利要求书

1.一种基于在线监测与图像识别相结合的水华预警系统，其特征在于，包括在线采集装置和后台预警平台；所述在线采集装置悬浮于待测水体中，包括理化指标检测模块与图像采集模块，所述理化指标检测模块用于采集所述待测水体的水质理化指标，所述图像采集模块用于采集所述待测水体的水中图像，并将所述水质理化指标与所述水中图像传输给所述后台预警平台；所述水质理化指标包括PH值、溶解氧浓度、氮元素浓度以及磷元素浓度中的至少一种；所述后台预警平台接收所述水质理化指标与所述水中图像，将各所述水质理化指标与对应的设定阈值进行比较，确定所述待测水体的富营养化程度，结合所述水中图像与参考老水图像的色彩相似度，评估水华爆发风险等级，根据所述爆发风险等级进行水华预警；所述在线采集装置还包括白色壳体，所述白色壳体包括上层的密封舱和下层的沉水舱；所述沉水舱侧壁相对位置分别设置一开槽，作为进水口和出水口，所述理化指标检测模块设置于所述沉水舱内，所述图像采集模块设置于所述密封舱中，用于采集进入所述沉水舱内的待测水体；所述沉水舱内还设置有环境亮度传感器，用于采集所述沉水舱内的环境亮度；所述密封舱内还设置有控制模块和照明模块，所述控制模块用于在所述图像采集模块采集所述沉水舱内的水中图像之前，根据所述环境亮度传感器反馈的环境亮度，调节所述照明模块的光照强度，使得所述沉水舱内的环境亮度保持在设定环境亮度；所述在线采集装置还包括设置于所述密封舱上端的太阳能供电模块，用于对所述理化指标检测模块、所述图像采集模块、所述控制模块、所述照明模块以及所述环境亮度传感器进行供电；所述在线采集装置还包括设置于所述沉水舱底部的稳定部件；所述在线采集装置还包括无线传输模块，用于与所述后台预警平台通讯连接；所述色彩相似度基于如下方式确定：分析计算所述水中图像的平均RGB值，将其与各所述参考老水图像的平均RGB值进行相似度计算，得到所述色彩相似度；所述确定所述待测水体的富营养化程度，结合所述水中图像与参考老水图像的色彩相似度，评估水华爆发风险等级包括：在所述富营养化程度达到设定富营养化等级，且所述色彩相似度达到设定色彩相似度阈值时，判定水华爆发风险等级为高风险；所述将各所述水质理化指标与对应的设定阈值进行比较，确定所述待测水体的富营养化程度包括：在各所述水质理化指标均达到所述对应的设定阈值时，确定所述待测水体的富营养化程度达到所述设定富营养化等级。

2.一种基于权利要求1所述的基于在线监测与图像识别相结合的水华预警系统的水华预警方法，其特征在于，包括以下步骤：采集待测水体的水质理化指标以及水中图像，所述水质理化指标包括PH值、溶解氧浓度、氮元素浓度以及磷元素浓度中的至少一种；将各所述水质理化指标与对应的设定阈值进行比较，确定所述待测水体的富营养化程度，结合所述水中图像与参考老水图像的色彩相似度，评估水华爆发风险等级，根据所述爆发风险等级进行水华预警。