CN110806716A - 一种基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，它包括：浮体，浮体的下部通过连接杆连接摄像装置；卷绳装置，卷绳装置通过绳索连接浮体，绳索的两端分别设置有卷绳装置，卷绳装置接收来自控制器的控制信号而执行相应动作，并通过绳索对浮体进行牵引；控制器，用于控制摄像装置采集图像，并接收所述摄像装置传送的图像；还用于对摄像装置所传送的图像中的目标对象进行计数，并基于计数结果与预设阈值的关系进行报警控制；还用于控制所述卷绳装置工作，以带动所述浮体移动。本发明的智能系统具有动态监测水域内钉螺生存状况的特点，能够准确的反映水域内钉螺的生存状况，监控效果更佳、更全面、更及时。

Description

一种基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统

技术领域

本发明涉及水利水电钉螺防治监控技术领域，特别涉及一种基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统。

背景技术

血吸虫病是一种通过水传播的、人畜共患的重大传染病，流行于亚洲、非洲和南美等地区，被世界卫生组织列为极易复发的再现传染病，严重危害疫区人民身体健康和生命安全、阻碍当地经济发展和社会进步。钉螺栖息于淡水水域，有钉螺孳生的地区，基本上都有血吸虫病流行，血吸虫以钉螺为中间宿主，当它进入人体后寄生在人体的门静脉系统的小血管里，其代谢物有毒，能破坏人体组织，使人失去某些正常的生理功能。

为了减少血吸虫的传播，近20年国内学者开展了钉螺生态学、水力学等研究，结果表明钉螺在静态水体中呈水表、水底两种分布状态，水体中层通常无螺，钉螺在动态水体中则以底层分布为主，而钉螺在水体中的扩散主要依靠吸附漂浮物在水表层随水流扩散，这是钉螺扩散的主要方式。现在有以下几种措施：1、通过拦网、中层取水、“平流沉淀”等防螺措施，2、对血吸虫存在的水域直接消灭疫或直接消灭血吸虫的宿主钉螺。

然而，经过分析发现，目前的钉螺生存状况监测多为定点人为或摄像监测，无法实现动态对水域进行监测，灵活性差，因而无法对水域内钉螺进行全面有效的监控，监控防治效果不好，因此，急需一种基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，通过智能控制的方式，实现对监测水域全方面动态监测，由此可获得全面有效的钉螺生存状况数据，为钉螺防止提供可靠的监测信息，克服现有定点监测的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，它包括：

浮体，用于为摄像装置提供浮力支撑，浮体的下部通过连接杆连接摄像装置，摄像装置用于采集水下图像，并将图像数据传送给控制器；

卷绳装置，卷绳装置通过绳索连接浮体，绳索的两端分别设置有卷绳装置，绳索横跨在水面上，卷绳装置接收来自控制器的控制信号而执行相应动作，并通过绳索对浮体进行牵引；

控制器，用于控制摄像装置采集图像，并接收所述摄像装置传送的图像；还用于对摄像装置所传送的图像中的目标对象进行计数，并基于计数结果与预设阈值的关系进行报警控制；还用于控制所述卷绳装置工作，以带动所述浮体移动。

本发明的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，主要通过控制器来实现对各元件的控制，即是说，通过浮体为摄像装置提供浮力支撑，摄像装置采集的图像信息传递给控制器，控制器根据图像中的目标对象(即钉螺)进行计数，当然，也可以人工计数，然后根据计数结果与预设阈值的关系进行报警控制，当该处水域检测拍照完成后，需要更换检测区域时，控制器向卷绳装置发出控制信号，卷绳装置根据控制信号执行卷绳或收绳的动作，通过绳索来牵引浮体，由此实现对摄像装置的移动，最终实现更换检测区域，如此操作后，能够对所监测的广大水域进行动态检测，进而克获得全面有效的钉螺生存状况数据，克服了现有定点监测所存在的不足。

进一步，为了更好使控制器对摄像装置进行控制，所述浮体的上部设置有第一无线发射器和第一无线接收器，浮体通过第一无线发射器和第一无线接收器与控制器实现信号传递。即控制器可通过无线信号传递的方式来接收采集的图像和发出执行信号。当然，其也可以采用有线信号来传递，但考虑作业环境为水环境，且需要摄像装置移动，本发明的智能系统优先采用无线信号传递。

进一步，为了便于摄像装置收发信息，摄像装置包括摄像机和第一无线控制模块，所述摄像机用于采集水下钉螺的图像，所述第一无线控制模块用于控制第一无线发射器和第一无线接收器的信号传递，摄像装置将采集的图像通过第一无线发射器发送给控制器，然后通过第一无线接收器接收来自处理器的无线信号。

进一步，为了便于卷绳装置接收信号和执行动作，卷绳装置包括电机、卷绳辊、第二无线控制模块和第三无线接收器，卷绳装置通过第三无线接收器接收来自控制器的控制信号而执行相应动作，所述第二无线控制模块用于控制第三无线接收器的信号传递。卷绳装置接收到执行信号后，通过卷绳辊来对绳索进行卷绳或释放的操作，具体地，绳索一端的卷绳装置执行卷绳动作，绳索的另一端则执行释放的操作，由此实现对绳索的牵引，进而带动浮体的移动。

进一步，为了使控制器更好地收发信号，所述控制器上分别连接有第二无线接收器和第二无线发射器，控制器通过第二无线接收器接收来自第一无线发射器传送的图像信息，并通过第二无线发射器向摄像装置和卷绳装置传送执行信号。

进一步，为了使控制器更好地实现上述功能，所述控制器上分别连接有计数器、比较器、报警器和存储器，控制器包括中央处理器，所述中央处理器分别通过计数器控制模块、比较器控制模块和报警器控制模块对计数器、比较器和报警器进行控制，所述计数器用于获得计数数据，所述比较器用于将计数器的计数数据与预设阈值进行大小比较，当计数数据大于预设阈值时，中央处理器通过报警器控制模块对报警器进行控制，发出报警，所述存储器用于存储设定的阈值数据、采集的图像以及计数器的计数数据。

进一步，为了使控制器更好地控制信号的传递，所述控制器包括第三无线控制模块，所述第三无线控制模块用于控制第二无线发射器和第二无线接收器的信号传递。

进一步，所述控制器包括卷绳装置控制模块和摄像装置控制模块，所述中央处理器分别通过卷绳装置控制模块和摄像装置控制模块对卷绳装置和摄像装置进行控制。

进一步，所述摄像机采用密封玻璃钢和胶体进行密封防水保护。

进一步，所述连接杆为具有伸缩调节功能的连接杆，以使摄像装置能够根据水深的不同而调整自身高度，进而获得适宜的拍摄位置，提高摄像装置对水域深度的适应性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的智能系统，通过智能控制的方式，实现了对监测水域全方面动态监测，获得了全面有效的钉螺生存状况数据，为钉螺防止提供了可靠的监测信息，克服了现有定点监测所存在的不足；

2、本发明的智能系统具有动态监测水域内钉螺生存状况的特点，能够准确的反映水域内钉螺的生存状况，监控效果更佳、更全面、更及时，易于工业化应用。

附图说明

图1是水利水电工程用的钉螺沉降池结构示意图；

图2是本发明的一种基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统结构示意图；

图3是本发明的智能系统的水域布置结构示意图；

图4是本发明的智能系统的浮体结构示意图。

图中标记：1为进池连接段，2为沉降段，3为出池连接段，4为加固段，5为汇流段，A1为检测水域，A2为卷绳装置，A3为绳索，A4为浮体，A5为摄像装置，A6为控制器，A7为中央处理器，A8为连接杆，A9为第一无线发射器，A10为第一无线接收器，A11为卷绳转子控制模块，A12为计数器控制模块，A13为报警器控制模块，A14为比较器控制模块，A15为存储器，A16为报警器，A17为计数器，A18为比较器，A19为第二无线发射器，A20为第二无线接收器，A21为第三无线控制模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示，一种基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其可以设置在钉螺沉降池的进池连接段1、沉降段2、出池连接段3、汇流段5等区域，它包括：

浮体A4，用于为摄像装置A5提供浮力支撑，浮体A4的下部通过连接杆A8连接摄像装置A5，摄像装置A5用于采集水下图像，并将图像数据传送给控制器A6；

卷绳装置A2，卷绳装置A2通过绳索A3连接浮体A4，绳索A3的两端分别设置有卷绳装置A2，绳索A3横跨在检测水域A1的水面上，卷绳装置A2接收来自控制器A6的控制信号而执行相应动作，并通过绳索A3对浮体A4进行牵引；

控制器A6，用于控制摄像装置A5采集图像，并接收所述摄像装置A5传送的图像；还用于对摄像装置A5所传送的图像中的目标对象进行计数，并基于计数结果与预设阈值的关系进行报警控制；还用于控制所述卷绳装置A2工作，以带动所述浮体A4移动。

在上述智能系统中，其主要通过控制器A6来实现对各元件的控制，即是说，通过摄像装置A5采集的图像信息传递给控制器A6，控制器A6根据图像中的目标对象(即钉螺)进行计数，然后根据计数结果与预设阈值的关系进行报警控制，当该处水域检测拍照完成后，需要更换检测区域时，控制器A6向卷绳装置A2发出控制信号，卷绳装置A2根据控制信号执行卷绳或收绳的动作，通过绳索A3来牵引浮体A4，由此实现对摄像装置A5的移动，最终实现更换检测区域，如此操作后，能够对所监测的广大水域进行动态检测。

作为一种优选地实施方式，如图3和图4所示，浮体A4下端设有连接杆A8，连接杆A8末端连接摄像装置A5，浮体A4设置在绳索A3上，摄像装置A5具体可通过无线接发装置与控制器A6实现信息传递，例如，可在浮体A4的上端设置第一无线发射器A9和第一无线接收器A10，浮体A4通过第一无线发射器A9和第一无线接收器A10与控制器A6通过无线信号实现信号传递，进而实现摄像装置A5的信号传递。当然，其也可以采用有线信号来传递，但考虑作业环境为水环境，且需要摄像装置A2移动，因此优选采用无线信号传递。进一步，摄像装置包括摄像机和第一无线控制模块(未画出)，第一无线控制模块用于控制第一无线接收器A10和第一无线发射器A9的信号传递。

作为一种优选地实施方式，卷绳装置A2包括电机、卷绳辊、第二无线控制模块(未画出)和第三无线接收器(未画出)，卷绳装置A2通过第三无线接收器接收来自控制器A6的控制信号而执行相应动作，第二无线控制模块用于控制第三无线接收器的信号传递,卷绳装置接收到执行信号后，通过卷绳辊来对绳索进行卷绳或释放的操作，具体地，卷绳装置A2在执行动作时，绳索A3一端的卷绳装置A2的电机带动卷绳辊正转或者反转而执行卷绳动作，绳索A3的另一端则卷绳装置A2的电机带动卷绳辊反转或者正转执行释放的操作，由此实现对绳索的牵引，进而带动浮体的移动。当然，其也可以采用有线信号来传递，但考虑作业环境为水环境，且需要摄像装置A2移动，因此，优选采用无线信号传递。

作为一种优选地实施方式，绳索A3的数量优选为4根，如图3所示，当然，其也可以为其他数量，4根绳索A3分别横跨并均布在检测水域A1上，即形成网状分布。进一步，绳索A3上安装的浮体A4可以为1个，也可以为2个，还可以为其他数量，具体数量以实际需求为准，如图3所示，图3示出了一根绳索上设置有2个浮体的情况，各绳索A3均布后，浮体A4在检测水域A1中也可进行均布设置。

进一步地，如图2所示，为了使控制器A6更好地收发信号，所述控制器A6上分别连接有第二无线接收器A20和第二无线发射器A19，控制器A6通过第二无线接收器A20接收来自第一无线发射器A9传送的图像信息，并通过第二无线发射器A19向摄像装置A5和卷绳装置A2传送执行信号。即是说，第一无线发射器A9和第一无线接收器A10分别通过无线信号与第二无线接收器A20和第二无线发射器A19连接，卷绳装置A2内的第三无线接收器通过无线信号与第二无线发射器A19连接。

进一步地，为了使控制器A6更好地实现上述功能，所述控制器A6上分别连接有计数器A17、比较器A18、报警器A16和存储器A15，控制器A6可以为CMSA51单片机或者PLC控制器，控制器A6包括中央处理器A7，中央处理器A7分别通过计数器控制模块A12、比较器控制模块A14和报警器控制模块A13对计数器A17、比较器A18和报警器A16进行控制，所述计数器A17用于获得计数数据，所述比较器A18用于将计数器A18的计数数据与预设阈值进行大小比较，当计数数据大于预设阈值时，中央处理器A7通过报警器控制模块A13对报警器A16进行控制，发出报警，所述存储器A15用于存储设定的阈值数据、采集的图像以及计数器的计数数据。

进一步地，为了使控制器A6更好地控制信号的传递，所述控制器A6包括第三无线控制模块A21，所述第三无线控制模块A21用于控制第二无线发射器A19和第二无线接收器A20的信号传递。进一步，控制器A6还包括卷绳装置控制模块A11和摄像装置控制模块，所述中央处理器A7分别通过卷绳装置控制模块A11和摄像装置控制模块对卷绳装置A2和摄像装置A5进行控制。

进一步地，由于摄像装置A5需要在水下工作，因此，摄像头需要做好防水密封处理，例如可采用密封玻璃钢及胶体进行密封防水保护。进一步，连接杆A8可具有伸缩调节结构，例如，其可以是伸缩杆，当连接杆为伸缩杆结构时，其能够根据检测水域A1的深浅，而适当调节摄像装置A5的水下深度，其可以手动调节伸缩杆的长度，也可以采用电动伸缩杆来电动调节，采用电动调节时，启动电源部分也要做好防水保护。

上述实施例所提到的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统的工作原理可大致归纳为：使用该系统时，将浮体A4固定在绳索A3上，将绳索A3横设于水中，绳索A3两端分别连接卷绳装置A2，控制器A6控制绳子一端的卷绳装置A2收卷，一端卷绳装置A2的释放，实现带动浮体A4朝着一端移动，进而带动摄像装置A5朝着一端移动，控制器A6控制摄像装置A5在移动过程中对水下钉螺的生存状况进行拍照，并将信息通过第一无线发射器A9传送到控制器A6，控制器A6中的中央处理器A7通过计数器控制模块A12控制计数器A17对图片中钉螺数量进行计数，并与设定的阈值比较，当超过阈值时，控制器A6的中央处理器A7通过报警器控制模块A13控制报警器A16进行报警。在摄像装置A5移动过程中，控制器A6通过摄像装置控制模块发出执行摄像机拍摄的信号，该型号通过第二无线发射器A19发送给第一无线接收器A10，第一无线接收器A10接收信号后，摄像装置执行该信号。

本发明的智能系统，通过智能控制的方式，实现了对监测水域全方面动态监测，获得了全面有效的钉螺生存状况数据，为钉螺防止提供了可靠的监测信息，克服了现有定点监测所存在的不足。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，它包括：

浮体，用于为摄像装置提供浮力支撑，浮体的下部通过连接杆连接摄像装置，摄像装置用于采集水下图像，并将图像数据传送给控制器；

卷绳装置，卷绳装置通过绳索连接浮体，绳索的两端分别设置有卷绳装置，绳索横跨在水面上，卷绳装置接收来自控制器的控制信号而执行相应动作，并通过绳索对浮体进行牵引；

控制器，用于控制摄像装置采集图像，并接收所述摄像装置传送的图像；还用于对摄像装置所传送的图像中的目标对象进行计数，并基于计数结果与预设阈值的关系进行报警控制；还用于控制所述卷绳装置工作，以带动所述浮体移动。

2.如权利要求1所述的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，所述浮体的上部设置有第一无线发射器和第一无线接收器，浮体通过第一无线发射器和第一无线接收器与控制器实现信号传递。

3.如权利要求2所述的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，摄像装置包括摄像机和第一无线控制模块，所述摄像机用于采集水下钉螺的图像，所述第一无线控制模块用于控制第一无线发射器和第一无线接收器的信号传递，摄像装置将采集的图像通过第一无线发射器发送给控制器，然后通过第一无线接收器接收来自处理器的无线信号。

4.如权利要求3所述的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，卷绳装置包括电机、卷绳辊、第二无线控制模块和第三无线接收器，卷绳装置通过第三无线接收器接收来自控制器的控制信号而执行相应动作，所述第二无线控制模块用于控制第三无线接收器的信号传递。

5.如权利要求4所述的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，所述控制器上分别连接有第二无线接收器和第二无线发射器，控制器通过第二无线接收器接收来自第一无线发射器传送的图像信息，并通过第二无线发射器向摄像装置和卷绳装置传送执行信号。

6.如权利要求5所述的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，所述控制器上分别连接有计数器、比较器、报警器和存储器，控制器包括中央处理器，所述中央处理器分别通过计数器控制模块、比较器控制模块和报警器控制模块对计数器、比较器和报警器进行控制，所述计数器用于获得计数数据，所述比较器用于将计数器的计数数据与预设阈值进行大小比较，当计数数据大于预设阈值时，中央处理器通过报警器控制模块对报警器进行控制，发出报警，所述存储器用于存储设定的阈值数据、采集的图像以及计数器的计数数据。

7.如权利要求6所述的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，所述控制器包括第三无线控制模块，所述第三无线控制模块用于控制第二无线发射器和第二无线接收器的信号传递。

8.如权利要求7所述的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，所述控制器包括卷绳装置控制模块和摄像装置控制模块，所述中央处理器分别通过卷绳装置控制模块和摄像装置控制模块对卷绳装置和摄像装置进行控制。

9.如权利要求3所述的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，所述摄像机采用密封玻璃钢和胶体进行密封防水保护。

10.如权利要求1-9之一所述的基于无线网络动态监测钉螺生存状况的智能系统，其特征在于，所述连接杆为具有伸缩调节功能的连接杆。

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