[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

说明书

本发明提供一种基于在线监测与图像识别相结合的水华预警系统及方法，该系统包括包括在线采集装置和后台预警平台；在线采集装置悬浮于待测水体中，包括理化指标检测模板与图像采集模块，理化指标检测模块用于采集待测水体的水质理化指标，图像采集模块用于采集待测水体的水中图像；后台预警平台将各水质理化指标与对应的设定阈值进行比较，确定待测水体的富营养化程度，结合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，根据爆发风险等级进行水华预警。通过水质理化指标自动在线监测，结合图像识别技术，在实现准确预测水华的同时，降低了人力时间成本，可广泛应用于河流、湖泊、水库等水源监测地，具有较高的实际使用价值。

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种基于在线监测与图像识别相结合的水华预警系统及方法。

背景技术

“水华”又称为水体富营养化，它是由于水体受到污染，引起某些藻类爆发性繁殖，致使水体颜色发生变化，并在水面形成或薄或厚的藻类漂浮物的现象。引起水华的藻类大多为蓝藻，还有绿藻、裸藻和硅藻等。它既是水污染的明显表现，又是水污染的进一步恶化，造成水体缺氧，导致水生动物窒息死亡；同时有些藻类产生藻毒素，造成水生动物甚至人、畜等中毒，最终使水环境系统收到破坏。

目前“水华”的预测大多是基于水体理化参数进行实地监测，在“水华”现象出现前进行预测，从而提前采取适当整治措施避免大规模爆发。由于水华生成周期较短，从开始生长到完全爆发通常只需要几天时间，因此为了保证预警效果，需要派专门工作人员频繁进行实地监测，例如每间隔两天需要工作人员到现场监测，人力时间成本高，无法保证预警稳定性。

发明内容

本发明提供的基于在线监测与图像识别相结合的水华预警系统及方法，主要解决的技术问题是：降低人力时间成本，保证预警稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于在线监测与图像识别相结合的水华预警系统，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板与图像采集模块，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，所述色彩相似度基于如下方式确定：