CN110456722A - 一种湖水水质监控与预测系统 - Google Patents

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宋晓婉
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Abstract

本发明公开一种湖水水质监控与预测系统，包括图像采集模块、图像预处理模块、水质检测模块、温度检测模块、处理模块、水质数据库、预测评估模块和显示终端；图像采集模块与图像预处理模块连接，处理模块分别与图像预处理模块、水质检测模块、温度检测模块、水质数据库和预测评估模块连接，水质数据库分别与图像预处理模块和水质检测模块连接，预测评估模块分别与显示终端连接。本发明通过采集湖水水面的图像并进行对比，获取湖水颜色，根据检测的湖水颜色并结合酸碱度、溶氧量和细菌含量，综合统计湖水水质的安全影响系数，实现对湖水水质的监控与预测，为湖水水质的后期管理提供可靠的参考价值，具有检测准确性高以及效率高的特点。

Description

一种湖水水质监控与预测系统
技术领域
本发明属于水质环境监测技术领域，涉及到一种湖水水质监控与预测系统。
背景技术
湖水水质即湖泊水的物理、化学特性及其动态特征。湖水的物理性质主要指水温、颜色、透明度、嗅和味。化学性质由溶解和分散于湖水中的气体、离子、分子，胶体物质及悬浮固体成分，微生物和这些物质的含量所决定。
湖水水质的状况直接影响湖水本身的形态、大小和湖水的生物活动，现有技术中只能单独对湖水中的单个影响因素进行检测，无法对影响湖水水质的因素进行综合评测，存在准确性差以及效率差的问题，并无法根据目前湖水水质的状况对湖水水质进行预测。
发明内容
本发明的目的在于提供的一种湖水水质监控与预测系统，解决了现有技术中无法对湖水水质进行综合检测、评估，并存在检测准确差以及效率低的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种湖水水质监控与预测系统，包括图像采集模块、图像预处理模块、水质检测模块、温度检测模块、处理模块、水质数据库、预测评估模块和显示终端；
所述图像采集模块与图像预处理模块连接，处理模块分别与图像预处理模块、水质检测模块、温度检测模块、水质数据库和预测评估模块连接，水质数据库分别与图像预处理模块和水质检测模块连接，预测评估模块分别与显示终端连接。
所述图像采集模块为高清摄像头，用于采集湖水水面的图像信息，并将采集的湖水水面的图像信息发送至图像预处理模块；
所述图像预处理模块用于接收图像采集模块发送的湖水水面的图像信息，对接收的湖水水面的图像信息进行过滤处理，提高湖水水面的图像的清晰度，并将过滤处理后的湖水水面图像分别发送至水质数据库和处理模块；
所述水质检测模块用于实时对湖水中的酸碱度、溶氧量、细菌含量进行检测，并将检测的湖水酸碱度、溶氧量以及细菌含量分别发送至水质数据库和处理模块；
所述温度检测模块为温度传感器，用于对湖水的温度进行检测，并将检测的湖水温度发送至处理模块；
水质数据库用于存储检测的湖水中的酸碱度、溶氧量、细菌含量、温度以及采集的湖水水面的图像信息，并存储湖水各酸碱度范围对应的酸碱度等级，以及各酸碱度等级对应的酸碱度水质影响系数，不同溶氧量范围对应的溶氧量影响系数，且存储细菌含量的下限阈值和下限阈值，并存储不同湖水颜色等级对应的图像；
所述处理模块用于接收图像预处理发送的湖水水面图像，并将湖水水面图像与水质数据库中存储的不同湖水颜色等级对应的图像进行对比，获得湖水颜色等级，并接收水质检测模块发送的酸碱度、溶氧量以及细菌含量，将检测的酸碱度与水质数据库中不同酸碱度范围进行对比，获取湖水酸碱度等级以及湖水酸碱度水质影响系数，将检测的溶氧量与水质数据库中不同溶氧量范围进行对比，获得湖水溶氧量影响系数，将检测的细菌含量与细菌含量的上限阈值和下限阈值进行对比，获取细菌影响系数，处理模块将湖水颜色等级、酸碱度系数影响系数、溶氧量影响系数以及细菌影响系数发送至预测评估模块；
预测评估模块用于接收处理模块发送的湖水颜色等级、酸碱度系数影响系数、溶氧量影响系数以及细菌影响系数，根据湖水颜色等级、酸碱度系数影响系数、溶氧量影响系数以及细菌影响系数统计湖水水质的安全影响系数，预测评估模块将湖水水质的安全影响系数发送至显示终端；
所述显示终端用于接收预测评估模块发送的湖水水质的安全影响系数，并进行湖水水质的安全影响系数的显示。
进一步地，所述水质检测模块包括酸碱度检测单元、溶氧量检测单元和细菌含量检测单元，所述酸碱度检测单元为酸碱度传感器，用于实时检测湖水中的酸碱度，溶氧量检测单元为溶氧量传感器，用于实时检测湖水中的酸碱度，细菌含量检测单元为细菌含量传感器，用于实时检测湖水中的细菌含量。
进一步地，当细菌含量小于下限阈值时，对应一个细菌影响系数g1，当细菌含量大于上限阈值时，对应一个细菌影响系数g2,细菌含量位于下限阈值和上限阈值范围时，对应一个细菌影响系数g3。
进一步地，所述湖水颜色等级以及溶氧量影响系数与湖水水质的影响系数成正比，酸碱度影响系数和PH7.0对应的酸碱度系数影响系数间的差值的绝对值与湖水水质的影响系数成反比，细菌影响系数和预设的细菌影响系数间的差值的绝对值与湖水水质的影响系数成反比。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种湖水水质监控与预测系统，通过采集湖水水面的图像，并将不同湖水颜色等级对应的图像进行对比，获取湖水颜色，并通过水质检测模块对湖水中的酸碱度、溶氧量和细菌含量进行检测，将检测的湖水颜色并结合湖水中的酸碱度、溶氧量和细菌含量，综合统计湖水水质的安全影响系数，实现对湖水水质的监控与预测，为湖水水质的后期管理提供可靠的参考价值，具有检测准确性高以及效率高的特点，提高了对水质的综合评测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中一种湖水水质监控与预测系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种湖水水质监控与预测系统，包括图像采集模块、图像预处理模块、水质检测模块、温度检测模块、处理模块、水质数据库、预测评估模块和显示终端；
图像采集模块与图像预处理模块连接，处理模块分别与图像预处理模块、水质检测模块、温度检测模块、水质数据库和预测评估模块连接，水质数据库分别与图像预处理模块和水质检测模块连接，预测评估模块分别与显示终端连接。
图像采集模块为高清摄像头，用于采集湖水水面的图像信息，并将采集的湖水水面的图像信息发送至图像预处理模块；
图像预处理模块用于接收图像采集模块发送的湖水水面的图像信息，对接收的湖水水面的图像信息进行过滤处理，提高湖水水面的图像的清晰度，并将过滤处理后的湖水水面图像分别发送至水质数据库和处理模块；
水质检测模块用于实时对湖水中的酸碱度、溶氧量、细菌含量进行检测，并将检测的湖水酸碱度、溶氧量以及细菌含量分别发送至水质数据库和处理模块；
水质检测模块包括酸碱度检测单元、溶氧量检测单元和细菌含量检测单元，所述酸碱度检测单元为酸碱度传感器，用于实时检测湖水中的酸碱度，溶氧量检测单元为溶氧量传感器，用于实时检测湖水中的酸碱度，细菌含量检测单元为细菌含量传感器，用于实时检测湖水中的细菌含量；
温度检测模块为温度传感器，用于对固定时间段内的湖水温度进行检测，并将检测的各固定时间段内的温度发送至处理模块；
水质数据库用于存储检测的湖水中的酸碱度、溶氧量、细菌含量、温度以及采集的湖水水面的图像信息，并存储湖水各酸碱度范围对应的酸碱度等级，以及各酸碱度等级对应的酸碱度水质影响系数，不同溶氧量范围对应的溶氧量影响系数，且存储细菌含量的下限阈值和下限阈值，当细菌含量小于下限阈值时，对应一个细菌影响系数g1，当细菌含量大于上限阈值时，对应一个细菌影响系数g2,细菌含量位于下限阈值和上限阈值范围时，对应一个细菌影响系数g3，并存储不同湖水颜色等级对应的图像；
处理模块用于接收图像预处理发送的湖水水面图像，并将湖水水面图像与水质数据库中存储的不同湖水颜色等级对应的图像进行对比，获得湖水颜色等级，并接收水质检测模块发送的酸碱度、溶氧量以及细菌含量，将检测的酸碱度与水质数据库中不同酸碱度范围进行对比，获取湖水酸碱度等级以及湖水酸碱度水质影响系数，将检测的溶氧量与水质数据库中不同溶氧量范围进行对比，获得湖水溶氧量影响系数，将检测的细菌含量与细菌含量的上限阈值和下限阈值进行对比，获取细菌影响系数，处理模块将湖水颜色等级、酸碱度系数影响系数、溶氧量影响系数以及细菌影响系数发送至预测评估模块。
预测评估模块用于接收处理模块发送的湖水颜色等级、酸碱度系数影响系数、溶氧量影响系数以及细菌影响系数，根据湖水颜色等级、酸碱度系数影响系数、溶氧量影响系数以及细菌影响系数统计湖水水质的安全影响系数，所述湖水颜色等级以及溶氧量影响系数与湖水水质的影响系数成正比，酸碱度影响系数和PH7.0对应的酸碱度系数影响系数间的差值的绝对值与湖水水质的影响系数成反比，细菌影响系数和预设的细菌影响系数间的差值的绝对值与湖水水质的影响系数成反比，预测评估模块将湖水水质的安全影响系数发送至显示终端。
显示终端用于接收预测评估模块发送的湖水水质的安全影响系数，并进行湖水水质的安全影响系数的显示，根据检测的湖水水质的安全影响系数可对湖水的水质进行预测，便于后台管理人员直观地了解湖水的水质状况，可根据检测的湖水水质状况对湖水进行处理，以满足湖水内生物的生长需求。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种湖水水质监控与预测系统，其特征在于：包括图像采集模块、图像预处理模块、水质检测模块、温度检测模块、处理模块、水质数据库、预测评估模块和显示终端；
所述图像采集模块与图像预处理模块连接，处理模块分别与图像预处理模块、水质检测模块、温度检测模块、水质数据库和预测评估模块连接，水质数据库分别与图像预处理模块和水质检测模块连接，预测评估模块分别与显示终端连接；
所述图像采集模块为高清摄像头，用于采集湖水水面的图像信息，并将采集的湖水水面的图像信息发送至图像预处理模块；
所述图像预处理模块用于接收图像采集模块发送的湖水水面的图像信息，对接收的湖水水面的图像信息进行过滤处理，提高湖水水面的图像的清晰度，并将过滤处理后的湖水水面图像分别发送至水质数据库和处理模块；
所述水质检测模块用于实时对湖水中的酸碱度、溶氧量、细菌含量进行检测，并将检测的湖水酸碱度、溶氧量以及细菌含量分别发送至水质数据库和处理模块；
所述温度检测模块为温度传感器，用于对湖水的温度进行检测，并将检测的湖水温度发送至处理模块；
水质数据库用于存储检测的湖水中的酸碱度、溶氧量、细菌含量、温度以及采集的湖水水面的图像信息，并存储湖水各酸碱度范围对应的酸碱度等级，以及各酸碱度等级对应的酸碱度水质影响系数，不同溶氧量范围对应的溶氧量影响系数，且存储细菌含量的下限阈值和下限阈值，并存储不同湖水颜色等级对应的图像；
所述处理模块用于接收图像预处理发送的湖水水面图像，并将湖水水面图像与水质数据库中存储的不同湖水颜色等级对应的图像进行对比，获得湖水颜色等级，并接收水质检测模块发送的酸碱度、溶氧量以及细菌含量，将检测的酸碱度与水质数据库中不同酸碱度范围进行对比，获取湖水酸碱度等级以及湖水酸碱度水质影响系数，将检测的溶氧量与水质数据库中不同溶氧量范围进行对比，获得湖水溶氧量影响系数，将检测的细菌含量与细菌含量的上限阈值和下限阈值进行对比，获取细菌影响系数，处理模块将湖水颜色等级、酸碱度系数影响系数、溶氧量影响系数以及细菌影响系数发送至预测评估模块；
预测评估模块用于接收处理模块发送的湖水颜色等级、酸碱度系数影响系数、溶氧量影响系数以及细菌影响系数，根据湖水颜色等级、酸碱度系数影响系数、溶氧量影响系数以及细菌影响系数统计湖水水质的安全影响系数，预测评估模块将湖水水质的安全影响系数发送至显示终端；
所述显示终端用于接收预测评估模块发送的湖水水质的安全影响系数，并进行湖水水质的安全影响系数的显示。
2.根据权利要求1所述的一种湖水水质监控与预测系统，其特征在于：所述水质检测模块包括酸碱度检测单元、溶氧量检测单元和细菌含量检测单元，所述酸碱度检测单元为酸碱度传感器，用于实时检测湖水中的酸碱度，溶氧量检测单元为溶氧量传感器，用于实时检测湖水中的酸碱度，细菌含量检测单元为细菌含量传感器，用于实时检测湖水中的细菌含量。
3.根据权利要求1所述的一种湖水水质监控与预测系统，其特征在于：当细菌含量小于下限阈值时，对应一个细菌影响系数g1，当细菌含量大于上限阈值时，对应一个细菌影响系数g2,细菌含量位于下限阈值和上限阈值范围时，对应一个细菌影响系数g3。
4.根据权利要求1所述的一种湖水水质监控与预测系统，其特征在于：所述湖水颜色等级以及溶氧量影响系数与湖水水质的影响系数成正比，酸碱度影响系数和PH7.0对应的酸碱度系数影响系数间的差值的绝对值与湖水水质的影响系数成反比，细菌影响系数和预设的细菌影响系数间的差值的绝对值与湖水水质的影响系数成反比。
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