CN107741728A - 一种水域生态信息监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水域生态信息监控系统，包括工控机、PLC、继电器模块、锚体电机、云台电机、深度传感器、摄像机、云台、照明灯，所述工控机与PLC连接，PLC与继电器模块连接，继电器模块与设置在浮动平台上的锚体电机连接，云台电机、云台、照明灯、摄像机、深度传感器均设置在浮动平台上，锚体电机驱动浮动平台运动，云台电机驱动云台的上下运动和转动，云台上设有摄像机和照明灯，所述PLC与显示屏连接，浮动平台上安装有超声波传感器上。本技术方案从区域生态健康角度，通过对水域下植被覆盖度、水质污染及修复等生态指标进行长期实时监测，建立区域生态质量评价体系，从而反映工程建设前后及运维期间流域水生态环境恢复效果情况，为生态提升工程绩效评价提供依据。

Description

一种水域生态信息监控系统

技术领域

本发明涉及生态监控技术领域，具体涉及一种水域生态信息监控系统。

背景技术

目前随着经济的快速发展，水质污染呈多样化、复杂化的发展，随之大量的公司将注意力转入到生态监控领域，如河流湖区的污染、修复，而对于修复的情况，目前常用的是采用人工进行观察，或者定期定量取样的方式确定所采取修复方式的修复效果。

但是现有技术无法实现对生态修复的情况进行实时监控，全面分析河流生态环境的恢复效果情况。

基于此，研究并开发设计一种水域生态信息监控系统。

发明内容

本发明提供一种水域生态信息监控系统，解决了现有技术中无法对河流湖泊中的生态污染、恢复情况进行实时监控等技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种水域生态信息监控系统，包括工控机、PLC、继电器模块、锚体电机、云台电机、深度传感器、摄像机、云台、照明灯，所述工控机与PLC连接，PLC与继电器模块连接，继电器模块与设置在浮动平台上的锚体电机连接，云台电机、云台、照明灯、摄像机、深度传感器均设置在浮动平台上，锚体电机驱动浮动平台运动，云台电机驱动云台的上下运动和转动，云台上设有摄像机和照明灯，所述PLC与显示屏连接，浮动平台上安装有超声波传感器。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述继电器模块分别与深度传感器、云台电机连接。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述摄像机、照明灯均安装在云台上，云台安装在浮动平台上。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述PLC通过视频矩阵与显示屏连接。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述超声波传感器包括超声波探头，超声波探头包括导电螺杆、接线片、压电晶片、保护膜、背衬块、超声波探头外壳、匹配线圈，所述超声波探头外壳为箱体结构，超声波探头外壳内设有空腔，导电螺杆插入到空腔的中心，导电螺杆的下端与接线片连接，接线片与匹配线圈连接，接线片为正方形结构，接线片内设有压电晶片、背衬块，接线片的表面设有保护膜。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述超声波传感器的超声波探头主要用于水域中生物种类。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

(1)本技术方案所述的水下视频监控系统实时监控水下生态情况，监控区域可变换，根据需要，监控的区域能够从不同位置、不同角度进行更换。

(2)本技术方案实现实时在线监控，充分展示水下设备的测试过程，测试画面、水域生态污染、及采用相应修复方法后生态修复的画面信号均能够传输给PLC，然后通过显示屏进行显示，便于观察。

(3)本技术方案所述摄像机所拍摄的监控画面视频可存储，其中的重要过程画面能够长期保存，保存时长大于2000h，监控视频可回放，监控采集保存的视频能够按所需时间进行暂停、回放、截屏或放大。

(4)本技术方案从区域生态健康角度，可通过摄像机以视频监控的形式对水域水质污染修复情况进行拍摄，进而分析水域水质修复情况，通过超声波传感器对水域中物种情况进行监测，根据监测到情况分析后建立区域生态质量评价体系，结合生态质量评估模型推演区域生态演变，全面反映工程建设前后及运维期间长生河流区域生态环境恢复情况，为生态提升工程绩效提供依据。

附图说明

图1为本发明的结构示意框图；

图2为本发明中超声波传感器中超声波探头的结构示意图；

其中：1—导电螺杆，2—接线片，3—压电晶片，4—保护膜，5—背衬块，6—超声波探头外壳，7—匹配线圈。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1、图2所示，一种水域生态信息监控系统，包括工控机、PLC、继电器模块、锚体电机、云台电机、深度传感器、摄像机、云台、照明灯，所述工控机与PLC连接，PLC与继电器模块连接，继电器模块与设置在浮动平台上的锚体电机连接，云台电机、云台、照明灯、摄像机、深度传感器均设置在浮动平台上，锚体电机驱动浮动平台运动，云台电机驱动云台的上下运动和转动，云台上设有摄像机和照明灯，所述PLC与显示屏连接，浮动平台上安装有超声波传感器。

本实施例中工控机作为PLC的上位机，对PLC的数据控制、采集进行控制，且本实施例中所述的PLC可以有多个，分别设在一个水域的不同位置，或者不同水域，每个水域的监控点可进行调整，则每个PLC控制每个水域或水域不同位置摄像机的拍摄情况、以及照明灯的照射情况。

本实施例中PLC的结构和原理为本领域技术人员的所公知，不再详述，在本实施例中PLC中的作用是对浮动平台的运行位置、摄像机、照明灯的工作情况进行控制，同时接收深度传感器检测到的浮动平台所位于的位置信号。

本实施例中，摄像机是对云台所处位置水域修复情况进行实时画面拍摄，并将该拍摄的画面传送给PLC，PLC将该视频数据进行存储，同时通过显示屏进行显示。其中这里的显示屏一般设置总控控制室内。

本实施例中，照明灯安装在浮动平台的云台上，云台电机驱动云台的上下运动和转动，从而使摄像机能够拍到云台位置附近的画面；照明灯的开启可照亮能见度较低的水域，便于视频拍摄画面的清晰度，操作人员根据视频拍摄画面情况进行分析，建立区域生态质量评价体系，达到对该区域生态指标的长期和实时监测的目的。

本实施例中，锚体电机驱动浮动平台的上下运动，而锚体电机主要在PLC的控制信号下进行操作。

本实施例中，锚体电机在PLC的控制下，对浮动平台的位置进行大范围的调控，深度传感器实时将云台的位置信号如位于流域的深度反馈给PLC，PLC根据深度传感器检测到信号进行再次调整。在通过锚体电机驱动浮动平台运动调控无法实现的情况下，可通过与云台电机驱动云台进行运动。云台的位置最终可确定摄像机拍摄的位置，便于操作人员通过PLC控制的显示屏观察到流域水态污染情况、采取措施后流域水质生态修复情况。

本实施例中，所述工控机、PLC、继电器模块、锚体电机、云台电机、云台、深度传感器、摄像机、照明灯的结构及其工作原理为本领域技术人员公知，不再详述。

本实施例中，在浮动平台上设置超声波传感器，超声波传感器通过发射一定频率的超声波被物种反射回来被超声波传感器接收，超声波传感器将接收到的信号转换为其他能量信号比如电信号，传送给PLC，进行分析，从而分析出水域中物种的种类。

此处超声波传感器监测水域物种的种类主要依据物种发出的超声波频率不同，且该频率被接收后，能够分析出该物种是属于新增还是减少，因此本实施例所述的一种水域生态信息监控系统，能够监测出该水域内物种的多样性。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，进一步限定，所述继电器模块与深度传感器连接，所述继电器模块与云台电机连接，所述PLC与显示屏连接，所述摄像机、照明灯均安装在云台上，云台安装在浮动平台上，所述摄像机、照明灯通过固定架固定在云台上，随着云台升降，对流域水下生态环境恢复情况进行拍摄且提供照明。

本实施例中继电器模块的主要作用是对浮动平台上安装的锚体电机、云台电机、深度传感器的控制连接信号关系进行控制开启，如关闭和开启，从而实现对整个水下视频监控情况的控制。比如不需要锚体电机驱动浮动平台运动时，可切断锚体电机与PLC的控制信号关系。本实施例中所述的继电器模块的结构和原理为公知常识，此处不再详述。

所述继电器模块与深度传感器连接，所述继电器模块与云台电机连接，所述PLC与显示屏连接，所述摄像机、照明灯均安装在云台上，云台安装在浮动平台上。所述摄像机、照明灯通过固定架安装在云台上，随着云台升降，对流域水下生态环境恢复情况进行拍摄且提供照明。所述PLC通过视频矩阵与显示屏连接。

其中，PLC通过继电器模块与深度传感器连接，深度传感器的主要作用是对云台的位置进行检测，并将检测到的信号传输给PLC。PLC根据深度传感器的信号，确定该位置监控的生态画面，是否能全面观察到该流域内生态情况比如水下植被覆盖度，水质污染情况，水质修复情况。如果观察不够全面时，PLC需要控制继电器模块与云台电机连接，云台电机驱动云台的转动，从而调整云台上安装摄像机所拍摄到的画面，并将该画面传输给PLC，然后通过显示屏进行显示。

本实施例中将摄像机和照明灯均安装在云台上，照明灯对摄像机拍摄的区域进行照明，提高摄像机拍摄的清晰度。

本实施例中所述PLC通过视频矩阵与显示屏连接，视频矩阵的作用是将提供信号源的设备的任意一路的信号送到任意一路的显示终端上，可以做音频和视频的同步或不同步。

PLC可将获得的任意一路不同位置安装的摄像机的摄像画面信号传输给显示屏进行显示。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上，还提供了一种超声波传感器的结构，所述超声波传感器包括超声波探头，超声波探头包括导电螺杆1、接线片2、压电晶片3、保护膜4、背衬块5、超声波探头外壳6、匹配线圈7，所述超声波探头外壳6为箱体结构，超声波探头外壳6内设有空腔，导电螺杆1插入到空腔的中心，导电螺杆1的下端与接线片2连接，接线片2与匹配线圈7连接，接线片7为正方形结构，接线片2内设有压电晶片3、背衬块5，接线片2的表面设有保护膜4。

超声波传感器的共振频率为压电晶片的振动频率，通过在PLC控制在发射一定频率的超声波，该频率经水域物种接收并反射回来后，从而获得该物种的频率，根据监测到该水域物种的超声波频率，从而确定该物种的名称。将一段时间内的检测到物种的频率然后分析，获得水域一定区域内、或不同水域内物种的种类增加或减少情况。

上述实施例所述的水域生态信息监控系统，从区域生态健康角度，通过采用在云台上设置摄像机以视频监控的形式拍摄画面，以超声波传感器监测水域物种种类，从而分析水域水下植被覆盖度，物种丰富程度、水质污染恢复情况，根据监测到的数据建立区域生态质量评价体系，结合生态质量评估模型推演区域生态演变，全面反映工程建设前后及运维期间长生河流域水生态环境恢复效果情况，为生态提升工程绩效评价提供依据。

其中，关于对水域中植被覆盖度的监测情况，主要根据安装在云台上摄像机拍摄的画面，可将一段时间前后的拍摄的水下植被覆盖情况进行对比，从而分析出水下植被变化情况，在一定程度上也可反映水下水质污染恢复情况。

其中，关于水域中物种丰富程度的监测，主要是根据安装在浮动平台上的超声波传感器，超声波传感器根据发射的超声波频率来确定物种的种类，从而分析在一定阶段内是否新增或减少生物物种。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水域生态信息监控系统，其特征在于：包括工控机、PLC、继电器模块、锚体电机、云台电机、深度传感器、摄像机、云台、照明灯，所述工控机与PLC连接，PLC与继电器模块连接，继电器模块与设置在浮动平台上的锚体电机连接，云台电机、云台、照明灯、摄像机、深度传感器均设置在浮动平台上，锚体电机驱动浮动平台运动，云台电机驱动云台的上下运动和转动，云台上设有摄像机和照明灯，所述PLC与显示屏连接，浮动平台上安装有超声波传感器。

2.根据权利要求1所述的一种水域生态信息监控系统，其特征在于：所述继电器模块分别与深度传感器、云台电机连接。

3.根据权利要求1所述的一种水域生态信息监控系统，其特征在于：所述摄像机、照明灯均安装在云台上，云台安装在浮动平台上。

4.根据权利要求1所述的一种水域生态信息监控系统，其特征在于：所述PLC通过视频矩阵与显示屏连接。

5.根据权利要求1所述的一种水域生态信息监控系统，其特征在于：所述超声波传感器包括超声波探头，超声波探头包括导电螺杆(1)、接线片(2)、压电晶片(3)、保护膜(4)、背衬块(5)、超声波探头外壳(6)、匹配线圈(7)，所述超声波探头外壳(6)为箱体结构，超声波探头外壳(6)内设有空腔，导电螺杆(1)插入到空腔的中心，导电螺杆(1)的下端与接线片(2)连接，接线片(2)与匹配线圈(7)连接，接线片(7)为正方形结构，接线片(2)内设有压电晶片(3)、背衬块(5)，接线片(2)的表面设有保护膜(4)。

6.根据权利要求5所述的一种水域生态信息监控系统，其特征在于：所述超声波传感器的超声波探头主要用于探测水域中生物种类的变化。