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水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及水體生態(tài)環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)是預(yù)防藍藻爆發(fā)的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)，通過對藍藻發(fā)生、發(fā)展與水華預(yù)警的監(jiān)測，為水體生態(tài)修復(fù)提供決策依據(jù)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包含，采用葉綠素傳感器采集溶解在水體中藍藻的成份、采用日照時數(shù)傳感器、風(fēng)速和風(fēng)向傳感器采集藍藻生長的水文環(huán)境，采用水體魚群探測器采集不同深度水體的魚群數(shù)量，采用攝像傳感器采集待測水域的水情，傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集管理模塊傳送至監(jiān)測系統(tǒng)平臺，通過監(jiān)測系統(tǒng)平臺管理不同水域的水華預(yù)警的水體生態(tài)信息。
【專利說明】水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于在線水體生態(tài)修復(fù)監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及水體中藍藻引起的水體污染以及生態(tài)修復(fù)的監(jiān)測。

【背景技術(shù)】
[0002]目前太湖、巢湖等內(nèi)陸湖體藍藻水華事件頻發(fā)、在合適的溫度下、藍綠藻在在富營養(yǎng)化水體中瘋長引起水體中氧份耗盡、水體中水生生物死亡、水生生物死亡后引起營養(yǎng)的近一步釋放又加劇了富營養(yǎng)化，藍藻群體上浮、聚集在水表面形成水華，而在以下水體中藻類的群體卻明顯減少，而在水華形成前后，同一水柱中的葉綠素總量可能并沒有很大變化，在大多數(shù)情況下，這種突然出現(xiàn)的“水華”只不過是已存在、分散在水體中的藻類群體在適宜條件下的上浮、聚集、遷移至水面并為人們?nèi)庋鬯姷倪^程，因此，實時監(jiān)測水體中的葉綠素a的含量是能反映水華發(fā)生發(fā)展的程度。
[0003]目前國內(nèi)各湖區(qū)采用葉綠素a、水中溶解氧、濁度、總磷、總氮、pH值等一系列水質(zhì)參數(shù)推斷水體的綜合營養(yǎng)指數(shù)，采用合適的模型推斷水體的營養(yǎng)狀況，但多個水質(zhì)參數(shù)一方面設(shè)備成本、維護成本投入高，在區(qū)、縣地方很難普及；另一方面，水文、水質(zhì)的監(jiān)測參數(shù)反映水體的各層面特定情況，水質(zhì)的各參數(shù)(如葉綠素、溶解氧、濁度、透明度、pH)相互關(guān)聯(lián)，重復(fù)監(jiān)測造成建設(shè)成本的浪費和分析數(shù)據(jù)的冗余。
[0004]藍藻的生長發(fā)育主要是由水溫、日照時數(shù)決定，風(fēng)向和風(fēng)速加速藍藻聚集。
[0005]目前藍藻監(jiān)測的方法主要是對水體的水質(zhì)、氣象或水情進行監(jiān)測，對水面水情用攝像頭采集，采用一定的算法預(yù)測藍藻的發(fā)生發(fā)展概率；如專利CN201569904U采用多參數(shù)水質(zhì)傳感器、氣象傳感器對所測水域進行監(jiān)測，并通過GPRS方式或射頻方式傳送監(jiān)控中心分析，監(jiān)控中心將反饋結(jié)果通過執(zhí)行器對藍澡生長進行抑制；在專利CN103198325A和CN102592140A中都采用節(jié)點處理的方式對待測水域用監(jiān)控攝像頭拍攝水體，采用向量機的各種算法預(yù)測藍藻的發(fā)生、發(fā)展；在專利CN201689088U中采用浮標方式安裝監(jiān)測點，對待測水域的水質(zhì)、風(fēng)向和風(fēng)速傳感器以及視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集相結(jié)合的方式對系統(tǒng)進行綜合監(jiān)控，在專利CN103063202A中采用遙感影像的方式對藍藻生物量構(gòu)建藍藻歸一化指數(shù)，提取藍藻空間分布信息、檢測藍藻空間分布的變化。
[0006]本專利通過對水體植物含量的監(jiān)測預(yù)測水體藍藻的生長狀況、對魚群數(shù)目的監(jiān)測反映水體生態(tài)活性，綜合反映水體的生態(tài)環(huán)境，為生態(tài)修復(fù)提供有力的決策支持。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)。
[0008]本專利對藍藻進行水質(zhì)、水文、水面水情、以及水體的魚群活性進行監(jiān)測，多維度的反映了易于滋生藍藻生長的水體生態(tài)系統(tǒng)狀況，另外采用地理信息系統(tǒng)將各處待測點的水體與地理信息系統(tǒng)聯(lián)系起來，可以直觀觀測不同水域的水體生態(tài)環(huán)境以及各參數(shù)的時空變化。
[0009]水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)方案中包含:
[0010]底層傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集管理模塊和水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊。
[0011]底層傳感器對待測水域的藍藻含量以及藍藻生長的氣候環(huán)境進行監(jiān)測，對不同水體深度的魚群數(shù)目進行監(jiān)測，以及對待測水域水面水情的監(jiān)測。
[0012]數(shù)據(jù)采集管理模塊對所監(jiān)測的待測水域的底層傳感器的數(shù)據(jù)進行采集并傳輸至水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊。
[0013]水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊，控制數(shù)據(jù)采集管理模塊，并將其發(fā)送的數(shù)據(jù)保存、顯示在相關(guān)界面上。
[0014]其上所述的水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的底層傳感器模塊，其特征在于:
[0015]包含檢測溶解于水體的藍藻含量的葉綠素傳感器、容易滋生藍藻生長的日照時數(shù)傳感器、風(fēng)向和風(fēng)速傳感器、監(jiān)測水體不同深度魚群數(shù)目的魚群傳感器，以及監(jiān)測水面水情的攝像傳感器。
[0016]其上所述的水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集管理模塊，其特征在于:
[0017]包含葉綠素傳感器的采集接口和溫度、日照時數(shù)、風(fēng)向、風(fēng)速傳感器的接口，以及高清晰圖像傳感器的接口，通過相應(yīng)的接口將底層傳感器傳輸至采集管理模塊，采集管理模塊存儲相應(yīng)的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸至水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊。
[0018]其上所述的水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊，其特征在于:
[0019]包含存儲葉綠素傳感器的濃度、待測水域溫度、日照時間、風(fēng)向、風(fēng)速、以及水面水情的圖像數(shù)據(jù)庫，以及與數(shù)據(jù)采集管理模塊的交互接口，水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊顯示界面，以及基于地理信息系統(tǒng)的各處水域與其生態(tài)信息的對應(yīng)列表，各處水域的同一參數(shù)的對應(yīng)列表。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的框架圖；
[0021]圖2為本發(fā)明水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集管理模塊的原理框架圖
[0022]圖3為本發(fā)明水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的各種底層傳感器的組成模塊圖；
[0023]圖4為本發(fā)明水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊的各個監(jiān)測點的生態(tài)信息對應(yīng)列表主界面。
[0024]圖5為本發(fā)明水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊的各處水域的同一參數(shù)對應(yīng)列表。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合說明書附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0026]圖1是本發(fā)明水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的框架圖，具體包括以下模塊:
[0027]底層傳感器模塊，對待測點的藍藻含量以及藍藻生長的氣候環(huán)境進行監(jiān)測，待測水域不同水體深度的魚群數(shù)目進行監(jiān)測，以及待測水域水情的監(jiān)測。
[0028]數(shù)據(jù)采集管理模塊，對所監(jiān)測的待測水域的底層傳感器的數(shù)據(jù)進行采集并傳輸至水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊。
[0029]水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊，控制數(shù)據(jù)采集管理模塊，并將其發(fā)送的數(shù)據(jù)保存、顯示在相關(guān)界面上。
[0030]圖2是水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集管理模塊的原理框架圖，微處理器通過RS485協(xié)議與水質(zhì)傳感器、水文傳感器、生態(tài)活性傳感器、云臺通信，采集葉綠素濃度、溫度、風(fēng)力、風(fēng)向、魚群數(shù)目等參數(shù)，控制云臺的俯仰、周向旋轉(zhuǎn)角觀測各處水情;
[0031]將待測水域的測量數(shù)據(jù)傳輸至上位機，并執(zhí)行水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊的相應(yīng)指令；攝像傳感器將高清晰圖片發(fā)送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并執(zhí)行水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊的相應(yīng)指令，對攝像機進行相應(yīng)的控制。
[0032]圖3是水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的各種底層傳感器的組成模塊圖，整個系統(tǒng)放置在水面上的浮體裝置，外接電源滿足各個傳感器及設(shè)備的供電；攝像機安裝在云臺上，通過旋轉(zhuǎn)云臺觀測四周水面水情、通過云臺俯仰以及調(diào)節(jié)相機的焦距觀察遠景及近處的細節(jié)。
[0033]葉綠素傳感器置于水體，探測該處水域的葉綠素含量；魚群探測器置于水體觀測該特定區(qū)域不同水深的魚群數(shù)目；安裝在浮體裝置上的日照時間傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器測量該處的水文參數(shù)；數(shù)據(jù)采集單元采集各個傳感器的數(shù)據(jù)并通過數(shù)據(jù)傳輸單元將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊。
[0034]投入至水體的傳感器通過超聲波的方式對傳感器的關(guān)鍵部件進行清洗。
[0035]圖4是水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊的各個監(jiān)測點的生態(tài)信息對應(yīng)列表主界面，單擊某一個監(jiān)測點時，出現(xiàn)該處水域監(jiān)測數(shù)據(jù)，包含水質(zhì)參數(shù)、水文參數(shù)、水體生物活性參數(shù)、以及該處水域的視頻系統(tǒng)。
[0036]圖5是水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)的水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊的各處水域的同一參數(shù)對應(yīng)列表，我們選擇相應(yīng)的按鈕可以得到同一個參數(shù)，在不同水域處的數(shù)值，以及該參數(shù)隨時間的變化趨勢，提醒相關(guān)執(zhí)法部門該參數(shù)變化趨勢的可能來源；形成特定維度的水體生態(tài)修復(fù)趨勢分析圖。
【權(quán)利要求】
1.水體藍藻爆發(fā)預(yù)警的生態(tài)修復(fù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包含: 底層傳感器模塊，對待測水域的藍藻含量以及藍藻生長的氣候環(huán)境進行監(jiān)測，待測水域的不同水體深度的魚群數(shù)目進行監(jiān)測，以及待測水域水情的監(jiān)測。 數(shù)據(jù)采集管理模塊，對待測監(jiān)測水域的底層傳感器的數(shù)據(jù)進行采集并傳輸至水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊。 水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊，控制數(shù)據(jù)采集管理模塊，并將其發(fā)送的數(shù)據(jù)保存、顯示在相關(guān)界面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底層傳感器模塊，其特征在于: 包含檢測溶解于水體的藍藻含量的葉綠素傳感器、待測水域氣候監(jiān)測的日照時數(shù)傳感器、溫度傳感器、風(fēng)向和風(fēng)速傳感器、待測水域生態(tài)活性檢測的魚群探測器，以及監(jiān)測水情的攝像傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集管理模塊，其特征在于: 包含葉綠素傳感器的采集接口和溫度、日照時數(shù)、風(fēng)向、風(fēng)速傳感器的接口，以及攝像傳感器的接口，通過相應(yīng)的接口將底層傳感器傳輸至采集管理模塊，采集管理模塊存儲相應(yīng)的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸至水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍藻爆發(fā)預(yù)警的水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊，其特征在于: 包含存儲葉綠素傳感器的濃度、待測水域溫度、日照時數(shù)、風(fēng)向、風(fēng)速、以及水面水情圖像的數(shù)據(jù)庫，以及與數(shù)據(jù)采集管理模塊的交互接口，水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊顯示界面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的底層傳感器模塊，其特征在于葉綠素傳感器采用熒光法監(jiān)測水體葉綠素；日照時數(shù)傳感器收集波長在380nm-2000nm范圍內(nèi)的光能量；采用鉬電阻溫度傳感器；采用尾翼式風(fēng)力傳感器；采用三杯式螺旋管式風(fēng)速傳感器；采用超聲波魚群探測器；攝像傳感器安裝在云臺之上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)采集管理模塊，其特征在于包含采集水質(zhì)參數(shù)的葉綠素傳感器接口，包含水文參數(shù)的溫度、日照時數(shù)、風(fēng)力、風(fēng)向接口，包含水體生態(tài)的魚群探測傳感器接口，以及水面水情的視頻接口，各個傳感器相應(yīng)的底層數(shù)據(jù)存儲單元，以及與水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊通信的相應(yīng)接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的藍藻爆發(fā)預(yù)警的水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊，其特征在于包含用戶界面、功能模塊、應(yīng)用服務(wù)層、數(shù)據(jù)交互層和數(shù)據(jù)庫，本發(fā)明基于藍藻爆發(fā)預(yù)警的工程實施，檢測內(nèi)容包含而不限于以上的水質(zhì)、水文、水體、水面參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍藻爆發(fā)預(yù)警的水體生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)模塊，其特征在于采用地理信息系統(tǒng)，各處水域與其生態(tài)信息相聯(lián)系，同時各處水域的同一參數(shù)也相互聯(lián)系。
【文檔編號】G01D21/02GK104197983SQ201410098709
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】秦少平, 溫新竹, 王雅娜 申請人:王雅娜