CN102540988A

CN102540988A - 水环境智能监测设备

Info

Publication number: CN102540988A
Application number: CN2010105930973A
Authority: CN
Inventors: 陆波; 陆涛; 周丁; 华媛
Original assignee: ZHONGKE EHIGHER HI-TECH DEVELOPMENT JIANGSU Co Ltd
Current assignee: ZHONGKE EHIGHER HI-TECH DEVELOPMENT JIANGSU Co Ltd
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及水环境智能监测设备，由智能蓝藻水华感知和传输设备、水文参数感知和传输设备以及站点平台构成；水环境智能监测设备的站点平台土建工程由桩体、平台、简易屋组成，站点平台下方及周围采用锚点、浮漂、基底驻扎等方式进行智能蓝藻水华感知和传输设备、水文参数感知和传输设备等传感网络设备的部署，并以站点平台为中心向外扩充，采用多跳中继传感器网络进行站点远端数据的回传，在站点平台上构建站点能源系统、通信系统和数据处理系统，进行物理安全和信息安全的保护系统设计和实施，将湖面数据迅速实时的回传至沿岸蓝藻监测点或移动基站，并确保数据成功上报至指挥中心；同时接收指挥中心的指令，执行远程管理程序。

Description

水环境智能监测设备

技术领域

本发明涉及环保设备技术领域，特别涉及一种水环境智能监测设备。

背景技术

随着经济的飞速发展，人类对水资源的污染也日益严重。近年来由于一些内陆湖泊中水的富营养化，每年夏季高温天气蓝藻就会出现大暴发，俗称水华。水华时，湖面上飘浮着一层绿色的、如油漆状的蓝藻，自水面向水体呈立体分布。蓝藻暴发会导致水资源严重污染，发出阵阵恶臭，同时会导致水中的鱼类大量死亡。但是蓝藻水华是可以预防的，在蓝藻爆发前，采取一定的工程措施可以避免蓝藻水华的发生或者减轻其危害，尤其是水环境监测对于蓝藻水华的预警以及后续打捞工作的调度安排具有重要的意义。

传统的水环境监测技术是通过水体采样、运输、实验室分析的流程得以完成。这种监测技术耗时长、对分析员技术经验要求高、工作量大、而且不能实时的反应出水质的变化，加大了蓝藻水华预警的难度。

造成蓝藻水华的原因是很复杂的，水面蓝藻生物量的增加是重要表现；同时在蓝藻水华形成的过程中，整个藻类群落结构的演替和变化也是重要的预警参数。水体的温度、PH值、溶解氧等物理条件是重要的诱发因素。此外，水面风向、风速等指标也对蓝藻的生长扩张方向起着重要作用。对这些因素进行综合监测，将有助于提高蓝藻水华预警的准确度和精度。但是目前尚无一种成熟的装置可以一体化的进行水环境拍摄以及多种数据的综合采集。

发明内容

针对现有技术的不足，提供一种水环境智能监测设备，在湖面、沿岸和入湖河道对水面蓝藻生长情况及水中蓝藻浓度、水体质量、风向风速等参数指标进行综合监测，实时传输到远方的控制中心。

本发明的技术方案如下：

一种水环境智能监测设备，由智能蓝藻水华感知和传输设备、水文参数感知和传输设备以及站点平台构成；所述水环境智能监测设备的站点平台土建工程由桩体、平台、简易屋组成，站点平台下方及周围采用锚点、浮漂、基底驻扎等方式进行智能蓝藻水华感知和传输设备、水文参数感知和传输设备等传感网络设备的部署，并以站点平台为中心向外扩充，采用多跳中继传感器网络进行站点远端数据的回传，在站点平台上构建站点能源系统、通信系统和数据处理系统，进行物理安全和信息安全的保护系统设计和实施，将湖面数据迅速实时的回传至沿岸蓝藻监测点或移动基站，并确保数据成功上报至指挥中心；同时接收指挥中心的指令，执行远程管理程序，对监控参数、周期进行调整。

本发明的有益技术效果是：

本发明对水环境蓝藻生长情况及湖水中蓝藻浓度、水体质量、风向风速用视频监控和数据采集相结合的方式进行综合监控，并将相关信息通过无线网络传送至控制中心。对多种因素进行综合监测，将有助于提高蓝藻水华预警的准确度和精度，显著提高湖泊蓝藻整体监控和治理水平。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

1智能感知监测点构建

智能感知监测点按照地理位置的不同，主要可以分为三类：湖面综合监测点、沿岸蓝藻监测点和入湖河道监测点，各司其职，分别负责湖面水体、近岸水体和入湖水系的监测。这些站点的在采集、通信、能源与部署技术方面拟采用如下的设计方案，详述如下：

1.1湖面现场监测站的采集、通信、能源和部署设计

设计智能蓝藻水华感知，自动图像模式识别系统。系统采用视频/图像以及其它传感器，通过模式识别，图像分析智能自动感知湖面蓝藻水华的发生。可测参数：蓝藻水华发生、规模范围、水体影像、多维水质参数等。

太湖湖面现场监测站的通信系统，能够通过多频段、多通道、多处理方式进行传感器网络数据的处理、存储和传输，实现水体环境的智能监测，并完成实时数据采集和统计功能。

面向太湖近岸、湖水中心的站点供电条件，提供基于交流供电、蓄电池、太阳能、风能混合供电的多种能源混合供应能源系统。

面向太湖风浪、雷击、多雨、航运渔业繁忙等易引起毁坏事件的情况，提供军用级别的固件部署系统，在三防的基础上，提供军用级设备保存和运转环境，保障系统的连续运转和恶劣环境抗毁。

1.2湖面现场监测站的平台设计和构建

如图1所示，水环境智能监测设备由智能蓝藻水华感知和传输设备、水文参数感知和传输设备以及站点平台构成。水环境智能监测设备的站点平台土建工程由桩体、平台、简易屋组成，站点平台下方及周围采用锚点、浮漂、基底驻扎等方式进行智能蓝藻水华感知和传输设备、水文参数感知和传输设备等传感网络设备的部署，并以站点平台为中心向外扩充，采用多跳中继传感器网络进行站点远端数据的回传，在站点平台上构建站点能源系统、通信系统和数据处理系统，进行物理安全和信息安全的保护系统设计和实施，将湖面数据迅速实时的回传至沿岸蓝藻监测点或移动基站，并确保数据成功上报至指挥中心；同时接收指挥中心的指令，执行远程管理程序，对监控参数、周期等关键的监控属性进行调整。

2图像信号采集、处理与蓝藻发生模式识别算法

嵌入式、轻量级的图像信号采集、处理与模式识别算法是适合于传感器网络节点嵌入式节点系统应用的关键之一，因为在传感器网络节点中，采集到的数据需要在节点内进行实时处理，而不必要将数据全部传输到后台管理控制中心进行集中式处理。对于蓝藻干事传输网络节点来说，高精度、轻量级的模式识别算法是该设备的核心技术。采用图像处理与模式识别的相关技术对水面影像进行实时处理分析，从而分析出蓝藻爆发的相关概率。针对外围环境的变化影响，通过归一化处理图像中的相关参数信息，获得高精度的图像识别能力。

3实用技术

新型传感器和物联网设备类：1)、基于智能模式识别的自适应蓝藻传感器；2)、实时蓝藻感知传输无线网络节点设备；3)、实时湖泛感知的无线传感和传输网络节点设备。

计算算法(系统的智慧能力)类：1)、嵌入式、轻量级的图像信号采集、处理与蓝藻发生模式识别算法；2)、实时智能车船调度算法；3)、保证水域网络连通性和数据传输实时性的传感器网络局部覆盖算法；4)、传感器网络基于预测的时域数据融合方法；5)、多源监测信息空间实时融合服务；6)、时态监测数据空间挖掘服务。

网络传输和信息管理类：1)、传感器网络数据拥塞控制方法；2)、跨层协作的网络通信协议栈和全远程控制管理；3)、降低传感器网络时效障碍物干扰的检测调节机制；4)、异构数据虚拟化管理方法；5)、基于位置的动态融合软件。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水环境智能监测设备，其特征在于：由智能蓝藻水华感知和传输设备、水文参数感知和传输设备以及站点平台构成；所述水环境智能监测设备的站点平台土建工程由桩体、平台、简易屋组成，站点平台下方及周围采用锚点、浮漂、基底驻扎等方式进行智能蓝藻水华感知和传输设备、水文参数感知和传输设备等传感网络设备的部署，并以站点平台为中心向外扩充，采用多跳中继传感器网络进行站点远端数据的回传，在站点平台上构建站点能源系统、通信系统和数据处理系统，进行物理安全和信息安全的保护系统设计和实施，将湖面数据迅速实时的回传至沿岸蓝藻监测点或移动基站，并确保数据成功上报至指挥中心；同时接收指挥中心的指令，执行远程管理程序，对监控参数、周期进行调整。