CN104897204A - 海水浴场数据采集报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海水浴场数据采集报警系统，包括温度检测设备、盐度检测设备、pH值检测设备、游客人数检测设备和计算机控制设备，所述计算机控制设备与所述温度检测设备、所述盐度检测设备、所述pH值检测设备和所述游客人数检测设备分别连接，基于所述温度检测设备、所述盐度检测设备、所述pH值检测设备和所述游客人数检测设备的检测结果执行实时报警。通过本发明，能够在海水上下层温度不均的情况下基于海表温度、海中温度和海底温度实现海水浴场温度报警，能够基于图像识别技术实现海水浴场游客数量报警，同时实现海水浴场盐度、pH值的报警，全面维护游客的人身安全。

Description

海水浴场数据采集报警系统

本发明是申请号为2014107127319、申请日为2014年11月27日、发明名称为“海水浴场数据采集报警系统”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及浴场监控领域，尤其涉及一种海水浴场数据采集报警系统。

背景技术

海水浴场，一般指的是靠近沙滩、湖面、海边的集中游泳、休闲的场所。主要以旅游、度假、休闲为经营开放为目的。随着人们生活水平的提高，城市休闲度假风潮的兴起，旅游成为一种时尚，在夏天，去海滨城市的海水浴场度假是最常见的旅游选择，在海水浴场，人们不仅可以下海冲浪、潜浮、潜水，而且可以在真正的沙滩里日光浴、玩耍和捉拿鱼类和贝类，海水浴场已经融合健身、娱乐、时尚浴、保健、休闲饮食等服务于一体，著名的海水浴场在夏季往往人满为患。

但是，当前海水浴场的管理机制往往落后于旅游项目的开发速度，虽然存在一些海水数据监控设备和游客监控设备，但是前者需要人工携带到海水内去完成采集，无法做到数据实时自动采集报警，后者也只是简单的视频监控，没有对视频画面进行进一步的处理，这样的海水浴场监控机制监控内容有限，监控效果一般，另外现有的海水浴场对海水温度的检测比较单一，仅仅检测海水中某一点的温度，而未考虑到海水内不同水层的温度差异和影响权重，导致温度检测结果不够科学，参考性差。

因此，需要一种新的海水浴场监控系统，能够不需要任何人工操作，凭借海面上的监控设备自动完成各类海水参数的检测和报警，同时，能够实时监控游客数据，科学采集海水温度，从而适应海水浴场的开发速度，保证游客的人身安全。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种海水浴场数据采集报警系统，改造现有的海水浴场监控系统，引入太阳能技术和无线传输技术实现海水浴场各项数据的实时检测报警，引人图像识别技术实现游客数量的实时统计，引入权重计算方式计算出更有参考价值的海水温度，从而提高海水浴场监控系统的自动化水平，为前来海水浴场游玩的游客提供多重安全屏障。

根据本发明的一方面，提供了一种海水浴场数据采集报警系统，所述系统包括温度检测设备、盐度检测设备、pH值检测设备、游客人数检测设备和计算机控制设备，所述计算机控制设备与所述温度检测设备、所述盐度检测设备、所述pH值检测设备和所述游客人数检测设备分别连接，基于所述温度检测设备、所述盐度检测设备、所述pH值检测设备和所述游客人数检测设备的检测结果执行实时报警。

更具体地，在所述海水浴场数据采集报警系统中，所述系统还包括，固定设备，包括中空的固定杆和浮标，所述固定设备被固定在海水浴场内的预设位置，所述固定杆沉没在水面下，所述浮标悬浮在水面上；太阳能光伏板，固定在所述浮标上方，用于接收太阳能辐射；太阳能蓄电池，设置在所述浮标内并具有密封防水外壳，连接所述太阳能光伏板，用于为所述温度检测设备、所述盐度检测设备和所述pH值检测设备供电，所述太阳能蓄电池还实时提供太阳能电量信号；岸上供电设备，用于为所述系统提供电力供应；供电电缆，与所述岸上供电设备连接，用于为所述温度检测设备、所述盐度检测设备和所述pH值检测设备提供紧急供电；所述温度检测设备设置在所述固定杆内，包括三个温度传感器，分别设置在所述固定杆上的高、中和低三个位置，所述三个温度传感器用于分别实时检测海表温度、海中温度和海底温度；所述盐度检测设备设置在所述固定杆内，用于实时检测海水浴场的海水盐度；所述pH值检测设备设置在所述固定杆内，用于实时检测海水浴场的海水pH值；水上ZigBee通信接口，固定在所述浮标上方，与所述太阳能蓄电池、所述温度检测设备、所述盐度检测设备和所述pH值检测设备分别连接，用于将所述太阳能电量信号、所述海表温度、所述海中温度、所述海底温度、所述海水盐度和所述海水pH值通过ZigBee无线通信链路发送到所述计算机控制设备的主控ZigBee通信接口，还用于接收所述主控ZigBee通信接口返回的停止供电信号；所述游客人数检测设备位于海水浴场岸上的横杆上，包括高清摄像头、图像处理器和岸上ZigBee通信接口，所述高清摄像头用于拍摄海水浴场的全景图像，所述图像处理器连接所述高清摄像头以对所述全局图像依次进行图像滤波、图像灰度化、游客子图像分割和游客数量统计，以实时输出游客数量，所述岸上ZigBee通信接口与所述图像处理器连接，以将所述游客数量实时发送给所述计算机控制设备的主控ZigBee通信接口；所述计算机控制设备包括主控ZigBee通信接口、存储器、中央处理器和显示屏，所述中央处理器与所述主控ZigBee通信接口、所述存储器和所述显示屏分别连接，所述存储器预先存储了最低电量、海表温度权重、海中温度权重、海底温度权重、预设温度范围、预设盐度范围、预设pH值范围和预设最大游客数量，所述主控ZigBee通信接口将接收到的所述太阳能电量信号、所述海表温度、所述海中温度、所述海底温度、所述海水盐度、所述海水pH值和所述游客数量转发给所述中央处理器，所述中央处理器在所述太阳能电量信号中的电量数据小于等于所述最低电量时，通过主控ZigBee通信接口发送停止供电信号以停止所述太阳能蓄电池的供电，同时控制所述岸上供电设备为所述温度检测设备、所述盐度检测设备和所述pH值检测设备提供紧急供电；所述中央处理器对所述海表温度与所述海表温度权重乘积、所述海中温度与所述海中温度权重乘积以及所述海底温度与所述海底温度权重乘积求和，当求和结果不在所述预设温度范围时，发出海水温度异常信号，所述中央处理器在所述海水盐度不在所述预设盐度范围时，发出海水盐度异常信号，所述中央处理器在所述海水pH值不在所述预设pH值范围时，发出海水pH值异常信号，所述中央处理器在所述游客数量大于等于所述预设最大游客数量时，发出游客数量异常信号，所述中央处理器将所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号和游客数量异常信号转发给所述显示屏；所述计算机控制设备还包括与所述中央处理器连接的移动通信接口，所述移动通信接口与管理人员的移动终端和海水浴场内部网络连接，以将所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号和游客数量异常信号通过移动通信网络发送到管理人员的移动终端和海水浴场内部网络；其中，所述显示屏位于海水浴场岸上的横杆上，用于显示与所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号或游客数量异常信号分别对应的文字报警信息；所述海表温度权重、所述海中温度权重和所述海底温度权重均以百分比表示，所述海表温度权重、所述海中温度权重和所述海底温度权重之和等于1，所述海中温度权重小于所述海表温度权重，所述海中温度权重大于所述海底温度权重。

更具体地，在所述海水浴场数据采集报警系统中，所述存储器预先存储的预设pH值范围为6.8到8.8。

更具体地，在所述海水浴场数据采集报警系统中，所述计算机控制设备还包括与所述中央处理器连接的麦克风，所述麦克风位于海水浴场岸上的横杆上，用于播放与所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号或游客数量异常信号对应的语音报警文件。

更具体地，在所述海水浴场数据采集报警系统中，所述移动通信网络为GPRS移动通信网络、WCDMA移动通信网络和TD-LTE移动通信网络、FDD-LTE移动通信网络中的一种。

更具体地，在所述海水浴场数据采集报警系统中，所述高清摄像头的分辨率为720P即1920*720、960P即1920*960和1080P即1920*1080中的一种。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的海水浴场数据采集报警系统的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的海水浴场数据采集报警系统的温度检测设备的结构方框图。

图3为根据本发明实施方案示出的海水浴场数据采集报警系统的计算机控制设备的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的海水浴场数据采集报警系统的实施方案进行详细说明。

海水浴场中的海水由于和游客接触，如果海水各项参数中的某一项过于超标，很容易危及游客身体健康，因此，海水浴场的水质监控一直是海水浴场监控的项目之一，同时，由于游客数量的逐年增加，游客数量的监控也被列入监控目标。

虽然世界各国有关海水水质标准概念的提法，制订的原理、方法和科学依据，以及在形式和内容方面均有较大的差异。但是，重点都是为了保护人体健康和生态平衡，并优先制订和发布沿岸水水质标准。世界上沿海国家已发布的有关海水的水质标准可概括为3类，即卫生、水生生物保护及一般景观。为了从全球角度控制海洋污染，科学家正在寻求制订统一的海水水质标准的理论和方法。

在现有技术中，海水浴场的监控过于依赖人工、监控数据参考价值不高，因此，需要建立一套自动监控报警系统，自动采集海水的各项数据，根据海水浴场所在国家的海水水质标准为准绳，确定是否进行实时报警，同时还能完成浴场游客的人数监控，以便于控制游客数量，避免拥挤现象发生。

本发明的海水浴场数据采集报警系统，在海面上固定检测设备，所述检测设备以太阳能为主要电力供应，在太阳能电量不足时，通过供电电缆连接的岸上供电设备进行紧急供电，以保证海水数据的实时监控，全程不需人工干预，而且能够获得游客数量和更科学的海水温度数据。

图1为根据本发明实施方案示出的海水浴场数据采集报警系统的结构方框图，所述系统包括：温度检测设备2、盐度检测设备3、pH值检测设备4、游客人数检测设备5和计算机控制设备1，所述计算机控制设备1与所述温度检测设备2、所述盐度检测设备3、所述pH值检测设备4和所述游客人数检测设备5分别连接，基于所述温度检测设备2、所述盐度检测设备3、所述pH值检测设备4和所述游客人数检测设备5的检测结果执行实时报警。

接着，继续对本发明的海水浴场数据采集报警系统的具体结构进行进一步的说明。

所述系统还包括，固定设备，包括中空的固定杆和浮标，所述固定设备被固定在海水浴场内的预设位置，所述固定杆沉没在水面下，所述浮标悬浮在水面上。

所述系统还包括太阳能光伏板，固定在所述浮标上方，用于接收太阳能辐射；太阳能蓄电池，设置在所述浮标内并具有密封防水外壳，连接所述太阳能光伏板，用于为所述温度检测设备2、所述盐度检测设备3和所述pH值检测设备4供电，所述太阳能蓄电池还实时提供太阳能电量信号。

所述系统还包括岸上供电设备，用于为所述系统提供电力供应；供电电缆，与所述岸上供电设备连接，用于为所述温度检测设备2、所述盐度检测设备3和所述pH值检测设备4提供紧急供电。

参照图2所示，所述温度检测设备2设置在所述固定杆内，包括三个温度传感器，即海表温度传感器21、海中温度传感器22和海底温度传感器23，分别设置在所述固定杆上的高、中和低三个位置，所述三个温度传感器用于分别实时检测海表温度、海中温度和海底温度。

所述盐度检测设备3设置在所述固定杆内，用于实时检测海水浴场的海水盐度；所述pH值检测设备4设置在所述固定杆内，用于实时检测海水浴场的海水pH值。

所述系统还包括水上ZigBee通信接口，固定在所述浮标上方，与所述太阳能蓄电池、所述温度检测设备2、所述盐度检测设备3和所述pH值检测设备4分别连接，用于将所述太阳能电量信号、所述海表温度、所述海中温度、所述海底温度、所述海水盐度和所述海水pH值通过ZigBee无线通信链路发送到所述计算机控制设备1的主控ZigBee通信接口，还用于接收所述主控ZigBee通信接口返回的停止供电信号。

所述游客人数检测设备5位于海水浴场岸上的横杆上，包括高清摄像头、图像处理器和岸上ZigBee通信接口，所述高清摄像头用于拍摄海水浴场的全景图像，所述图像处理器连接所述高清摄像头以对所述全局图像依次进行图像滤波、图像灰度化、游客子图像分割和游客数量统计，以实时输出游客数量，所述岸上ZigBee通信接口与所述图像处理器连接，以将所述游客数量实时发送给所述计算机控制设备1的主控ZigBee通信接口。

参照图3所示，所述计算机控制设备1包括主控ZigBee通信接口12、存储器13、中央处理器11、显示屏14、移动通信接口15和麦克风16，所述中央处理器11与所述主控ZigBee通信接口12、所述存储器13、所述显示屏14、所述移动通信接口15和所述麦克风16分别连接。

所述存储器13预先存储了最低电量、海表温度权重、海中温度权重、海底温度权重、预设温度范围、预设盐度范围、预设pH值范围和预设最大游客数量。

所述主控ZigBee通信接口12将接收到的所述太阳能电量信号、所述海表温度、所述海中温度、所述海底温度、所述海水盐度、所述海水pH值和所述游客数量转发给所述中央处理器11。

所述中央处理器11在所述太阳能电量信号中的电量数据小于等于所述最低电量时，通过主控ZigBee通信接口12发送停止供电信号以停止所述太阳能蓄电池的供电，同时控制所述岸上供电设备为所述温度检测设备2、所述盐度检测设备3和所述pH值检测设备4提供紧急供电。

所述中央处理器11对所述海表温度与所述海表温度权重乘积、所述海中温度与所述海中温度权重乘积以及所述海底温度与所述海底温度权重乘积求和，所述求和结果为海水浴场的游客提供更具有参考意义的温度数据，当求和结果不在所述预设温度范围时，发出海水温度异常信号。

所述中央处理器11在所述海水盐度不在所述预设盐度范围时，发出海水盐度异常信号，所述中央处理器11在所述海水pH值不在所述预设pH值范围时，发出海水pH值异常信号，所述中央处理器11在所述游客数量大于等于所述预设最大游客数量时，发出游客数量异常信号，所述中央处理器11将所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号和游客数量异常信号转发给所述显示屏14。

所述移动通信接口15与管理人员的移动终端和海水浴场内部网络连接，以将所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号和游客数量异常信号通过移动通信网络发送到管理人员的移动终端和海水浴场内部网络。

其中，所述显示屏14位于海水浴场岸上的横杆上，用于显示与所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号或游客数量异常信号分别对应的文字报警信息；所述海表温度权重、所述海中温度权重和所述海底温度权重均以百分比表示，所述海表温度权重、所述海中温度权重和所述海底温度权重之和等于1，所述海中温度权重小于所述海表温度权重，所述海中温度权重大于所述海底温度权重。

其中，所述存储器13预先存储的预设pH值范围可选为6.8到8.8，所述计算机控制设备1中的麦克风16位于海水浴场岸上的横杆上，用于播放与所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号或游客数量异常信号对应的语音报警文件，所述移动通信网络为GPRS移动通信网络、WCDMA移动通信网络和TD-LTE移动通信网络、FDD-LTE移动通信网络中的一种，所述高清摄像头的分辨率为720P即1920*720、960P即1920*960和1080P即1920*1080中的一种。

另外，绝对盐度是指海水中溶解物质质量与海水质量的比值。因绝对盐度不能直接测量，所以，随着盐度的测定方法的变化和改进，在实际应用中引入了相应的盐度定义。几十亿年来，来自陆地的大量化学物质溶解并贮存于海洋中。如果全部海洋都蒸发干，剩余的盐将会覆盖整个地球达70m厚。根据测定，海水中含量最多的化学物质有11种：即钠、镁、钙、钾、锶等五种阳离子；氯、硫酸根、碳酸氢根(包括碳酸根)、溴和氟等五种阴离子和硼酸分子。其中排在前三位的是钠、氯和镁。为了表示海水中化学物质的多寡，通常用海水盐度来表示。

海水的盐度是海水含盐量的定量量度，是海水最重要的理化特性之一，他与沿岸径流量、降水及海面蒸发密切相关。盐度的分布变化也是影响和制约其它水文要素分布和变化的重要因素，所以海水盐度的测量是海洋水文观测的重要内容。地球上盐度最高的海域：红海，盐度在3.6～3.8％之间；盐度最低的海域：波罗的海，盐度只有0.7-0.8％。

另外，pH值，又称为氢离子浓度指数(hydrogen ion concentration)是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比，表示溶液酸性或碱性程度的数值，即所含氢离子浓度的常用对数的负值。pH是1909年由丹麦生物化学家Soren Peter Lauritz Sorensen提出。

pH值是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。如果某溶液所含氢离子的浓度为每升0.00001摩尔(mol/L)，他的氢离子浓度指数就是5。与其相反，如果某溶液的氢离子浓度指数为5，他的氢离子浓度为0.00001摩尔每升(mol/L)。氢离子浓度指数(pH值)一般在0-14之间，在常温下(25℃时)，当他为7时溶液呈中性，小于7时呈酸性，值越小，酸性越强；大于7时呈碱性，值越大，碱性越强。当温度升高，中性对应的pH值逐渐减小。

采用本发明的海水浴场数据采集报警系统，针对现有海水浴场监管系统落后、监控效率低下的技术问题，将权重计算方式结合海表温度传感器、海中温度传感器和海底温度传感器的测量结果，计算出对浴场游客更具有参考价值的海水温度数据，同时，基于图像识别技术实时获取游客数量，通过太阳能供电方式为海水测量设备提供电源，以保证24小时不间断参数监控，基于ZigBee网络技术和移动通信技术实现各个检测设备、控制设备之间的数据交互，从而提高了海水浴场监管系统的智能化程度，保障游客的人身安全，避免海水浴场的事故发生。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种海水浴场数据采集报警系统，其特征在于，所述系统包括温度检测设备、盐度检测设备、pH值检测设备、游客人数检测设备和计算机控制设备，所述计算机控制设备与所述温度检测设备、所述盐度检测设备、所述pH值检测设备和所述游客人数检测设备分别连接，基于所述温度检测设备、所述盐度检测设备、所述pH值检测设备和所述游客人数检测设备的检测结果执行实时报警。

2.如权利要求1所述的海水浴场数据采集报警系统，其特征在于，所述系统还包括：

固定设备，包括中空的固定杆和浮标，所述固定设备被固定在海水浴场内的预设位置，所述固定杆沉没在水面下，所述浮标悬浮在水面上；

太阳能光伏板，固定在所述浮标上方，用于接收太阳能辐射；

太阳能蓄电池，设置在所述浮标内并具有密封防水外壳，连接所述太阳能光伏板，用于为所述温度检测设备、所述盐度检测设备和所述pH值检测设备供电，所述太阳能蓄电池还实时提供太阳能电量信号；

岸上供电设备，用于为所述系统提供电力供应；

供电电缆，与所述岸上供电设备连接，用于为所述温度检测设备、所述盐度检测设备和所述pH值检测设备提供紧急供电；

所述温度检测设备设置在所述固定杆内，包括三个温度传感器，分别设置在所述固定杆上的高、中和低三个位置，所述三个温度传感器用于分别实时检测海表温度、海中温度和海底温度；

所述盐度检测设备设置在所述固定杆内，用于实时检测海水浴场的海水盐度；

所述pH值检测设备设置在所述固定杆内，用于实时检测海水浴场的海水pH值；

水上ZigBee通信接口，固定在所述浮标上方，与所述太阳能蓄电池、所述温度检测设备、所述盐度检测设备和所述pH值检测设备分别连接，用于将所述太阳能电量信号、所述海表温度、所述海中温度、所述海底温度、所述海水盐度和所述海水pH值通过ZigBee无线通信链路发送到所述计算机控制设备的主控ZigBee通信接口，还用于接收所述主控ZigBee通信接口返回的停止供电信号；

所述游客人数检测设备位于海水浴场岸上的横杆上，包括高清摄像头、图像处理器和岸上ZigBee通信接口，所述高清摄像头用于拍摄海水浴场的全景图像，所述图像处理器连接所述高清摄像头以对所述全景图像依次进行图像滤波、图像灰度化、游客子图像分割和游客数量统计，以实时输出游客数量，所述岸上ZigBee通信接口与所述图像处理器连接，以将所述游客数量实时发送给所述计算机控制设备的主控ZigBee通信接口；

所述计算机控制设备包括主控ZigBee通信接口、存储器、中央处理器和显示屏，所述中央处理器与所述主控ZigBee通信接口、所述存储器和所述显示屏分别连接，所述存储器预先存储了最低电量、海表温度权重、海中温度权重、海底温度权重、预设温度范围、预设盐度范围、预设pH值范围和预设最大游客数量，所述主控ZigBee通信接口将接收到的所述太阳能电量信号、所述海表温度、所述海中温度、所述海底温度、所述海水盐度、所述海水pH值和所述游客数量转发给所述中央处理器，所述中央处理器在所述太阳能电量信号中的电量数据小于等于所述最低电量时，通过主控ZigBee通信接口发送停止供电信号以停止所述太阳能蓄电池的供电，同时控制所述岸上供电设备为所述温度检测设备、所述盐度检测设备和所述pH值检测设备提供紧急供电；

所述中央处理器对所述海表温度与所述海表温度权重乘积、所述海中温度与所述海中温度权重乘积以及所述海底温度与所述海底温度权重乘积求和，当求和结果不在所述预设温度范围时，发出海水温度异常信号，所述中央处理器在所述海水盐度不在所述预设盐度范围时，发出海水盐度异常信号，所述中央处理器在所述海水pH值不在所述预设pH值范围时，发出海水pH值异常信号，所述中央处理器在所述游客数量大于等于所述预设最大游客数量时，发出游客数量异常信号，所述中央处理器将所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号和游客数量异常信号转发给所述显示屏；

所述计算机控制设备还包括与所述中央处理器连接的移动通信接口，所述移动通信接口与管理人员的移动终端和海水浴场内部网络连接，以将所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号和游客数量异常信号通过移动通信网络发送到管理人员的移动终端和海水浴场内部网络；

其中，所述显示屏位于海水浴场岸上的横杆上，用于显示与所述海水温度异常信号、海水盐度异常信号、海水pH值异常信号或游客数量异常信号分别对应的文字报警信息；

其中，所述海表温度权重、所述海中温度权重和所述海底温度权重均以百分比表示，所述海表温度权重、所述海中温度权重和所述海底温度权重之和等于1，所述海中温度权重小于所述海表温度权重，所述海中温度权重大于所述海底温度权重，

所述存储器预先存储的预设pH值范围为6.8到8.8。