CN114445699A - 水体景观换水管理方法、管理装置和管理系统 - Google Patents

水体景观换水管理方法、管理装置和管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水体景观换水管理方法、管理装置和管理系统。一种水体景观换水管理方法，包括：获取水体的水层图像和透光强度数据；将所述透光强度数据与透光阈值进行比对处理，得到透光差值；通过水层识别模型对所述水层图像进行识别，得到水层类型；所述水层类型包括清澈型、异彩型；当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，执行换水操作。使用本发明提供的水体景观换水管理方法，基于水体的水层类型和透光强度数据快速判定水体景观中水域是否出现问题，并及时对水域进行换水操作，在水体景观中的水质出现污染时迅速进行水体更换，方便快捷。

Description

水体景观换水管理方法、管理装置和管理系统
技术领域
本发明涉及智能控制领域，尤其涉及水体景观换水管理方法、管理装置和管理系统。
背景技术
水体景观是以自然水体为主构成的景观，集观赏、游乐、康疗、度假等旅游功能。水体景观若是使用流动水源，则不需要考虑水体污染的情况，但是现有的水体景观并非采用流动的水作为水源，则水体容易因富养或其他原因导致形成污水。
目前常用的水体景观的换水操作一般都是基于维护人员的经验判断或固定时间进行排水，但是这样无法对水体进行及时更换，或造成水体还没有污染，就定时更换了，容易造成水资源浪费。有部分技术是获取水面的照片，进而根据水面的泡沫数量确定是否换水，这样就会造成换水时机不佳，导致换水较晚，一方面此时换水对于污水的净化程序更加复杂，另一方面使水体景观的观赏性和康疗性大大降低效用，更会导致水体景观中的生态崩溃，造成资源的浪费。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的之一在于提供一种水体景观换水管理方法，能够精准的把控水体景观的换水时间，提高水体景观换水管理的便利性。
本发明的目的之二在于提供一种管理装置。
本发明的目的之三在于提供一种水体景观换水管理系统。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一方面，本发明提供一种水体景观换水管理方法，包括：
获取水体的水层图像和透光强度数据；
将所述透光强度数据与透光阈值进行比对处理，得到透光差值；
通过水层识别模型对所述水层图像进行识别，得到水层类型；所述水层类型包括清澈型、异彩型；
当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，执行换水操作。
进一步的，所述的水体景观换水管理方法，在水体景观中布设多个观测位置，在获取水体的水层图像和透光强度数据时，针对每个所述观测位置，分别获取水层图像和透光强度数据；
当多个所述观测位置中预定数量的观测位置对应的透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，针对水体景观执行换水操作。
进一步的，所述的水体景观换水管理方法，在执行换水操作时，对污水使用絮凝剂、除色剂、杀虫剂中的一个或多个进行净化处理。
进一步的，所述的水体景观换水管理方法，所述水层识别模型通过一下方式获得：
获取第一训练集，所述第一训练集包括多个第一图像，所述第一图像标注了水层类型；
使用所述第一训练集对初始化的水层识别模型进行训练得到所述水层识别模型。
进一步的，所述的水体景观换水管理方法，在对所述水层图像进行识别前，对所述水层图像使用伽马矫正算法进行图像增强。
进一步的，所述的水体景观换水管理方法，所述透光强度数据通过水下透光度检测装置获取；
所述水层图像通过水下摄像头拍摄得到。
进一步的，所述的水体景观换水管理方法，还包括：
当所述透光差值小于所述差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，对外发出第一示警通知；
当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述清澈型时，对外发出第二示警通知。
另一方面，本发明提供一种根据任一所述的水体景观换水管理方法的管理装置，包括：
获取模块，用于获取水体的水层图像和透光强度数据；
处理模块，用于将所述透光强度数据与透光阈值进行比对处理，得到透光差值；通过水层识别模型对所述水层图像进行识别，得到水层类型；所述水层类型包括清澈型、异彩型；当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，执行换水操作。
另一方面，本发明提供一种水体景观换水管理系统，包括：
换水系统，用于为水体景观换水；
检测系统，用于检测水体的水层图像和透光强度数据；
管理装置，分别与所述换水系统、所述检测系统连接，接收所述水层图像和所述透光强度数据，将所述透光强度数据与透光阈值进行比对处理，得到透光差值；通过水层识别模型对所述水层图像进行识别，得到水层类型；所述水层类型包括清澈型、异彩型；当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，驱动所述换水系统执行换水操作。
另一方面，本发明提供一种管理装置，包括：
存储器，存储有计算机程序；
处理器，用于加载所述计算机程序实现任一所述的水体景观换水管理方法。
相较于现有技术，本发明提供的水体景观换水管理方法、管理装置和管理系统，具有以下有益效果：
使用本发明提供的水体景观换水管理方法，基于水体的水层类型和透光强度数据快速判定水体景观中水域是否出现问题，并及时对水域进行换水操作，在水体景观中的水质出现污染时迅速进行水体更换，方便快捷。
附图说明
图1是本发明提供的水体景观换水管理方法的流程图；
图2是本发明提供的管理装置结构框图；
图3是本发明提供的水体景观换水管理系统结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本领域技术人员应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述是本发明的示例性和说明性的具体实施例，不意图限制本发明。
本文中术语“包括”，“包含”或其任何其他变体旨在覆盖非排他性包括，使得包括步骤列表的过程或方法不仅包括那些步骤，而且可以包括未明确列出或此类过程或方法固有的其他步骤。同样，在没有更多限制的情况下，以“包含...一个”开头的一个或多个设备或子系统，元素或结构或组件也不会没有更多限制，排除存在其他设备或其他子系统或其他元素或其他结构或其他组件或其他设备或其他子系统或其他元素或其他结构或其他组件。在整个说明书中，短语“在一个实施例中”，“在另一个实施例中”的出现和类似的语言可以但不一定都指相同的实施例。
除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
请一并参阅图1和图3，本发明提供一种水体景观换水管理方法，应用于管理装置，所述管理装置分别与检测系统、换水系统连接，接收检测系统发送的水层图像和透光强度数据，进而根据对应的处理结果驱动换水系统执行换水操作。
在本实施例中，所述检测系统包括图像获取装置和水下透光度检测装置，所述图像获取装置与所述水下透光检测装置装设在相同的位置。进一步的，所述图像获取装置为高清摄像头，优选为装设在水下，一般情况下，摄像头被保护罩覆盖，在需要获取所述水层图像时，打开所述保护罩，这样可以保证摄像头的镜头不会因长时间接触水被覆盖污泥，从而保证每次获取的水层图像均是清晰且准确的。同时，所述图像获取装置还包括闪光灯，当周围亮度不高时，自动打开闪光灯，所述闪光灯的装设在镜头的旁边。
在进一步的实施例中，所述检测系统包括多个检测组件，每个所述检测组件均包括图像获取装置和水下透光度检测装置，多个检测组件分别装设在水体景观的多个观测位置。对于较大面积的水体景观，针对多个观测位置，可以有效把控水体景观的整体水域，方便管理。
所述换水系统包括进水管路和出水管路，可以分别打开使用，也可以同时打开使用。所述出水管路和所述进水管路相对装设，在同时打开使用时，防止相互影响。
进一步的，在一般实施例中，水体景观中的管理装置间隔预定时间执行一次本发明提供的水体景观换水管理方法。所述预定时间为30-180分钟。
请具体参阅图1，水体景观换水管理方法包括：
S1、获取水体的水层图像和透光强度数据；在本实施例中，所述透光强度数据通过水下透光度检测装置获取；所述水层图像通过水下摄像头拍摄得到。所述水下摄像头与所述水下透光度检测装置装设在相同的观测位置，检测得到的数据可以代表一定区域内的水体情况，例如方圆十米范围内的水体情况。
进一步的，在一些实施例中，在水体景观中布设多个观测位置，在获取水体的水层图像和透光强度数据时，针对每个所述观测位置，分别获取水层图像和透光强度数据。
可以理解的是，每个观测位置的检测数据将代表预定范围内的水体情况，则在多个观测位置被检测系统覆盖的情况下，可以准确把控水体景观整体的水体情况。
在进一步的实施例中，针对同一个观测位置，每次获取多张水下图像以及多个透光强度数据，使用Brenner梯度函数检测多张水下图像中的清晰度最高的作为水层图像；多个所述透光强度数据中，选择最小的透光强度输出。
S2、将所述透光强度数据与透光阈值进行比对处理，得到透光差值；所述透光阈值可以设定为纯净水的透光强度数据，方便的判断水体景观中的水体情况与纯净水之间的透光度差别。
S3、通过水层识别模型对所述水层图像进行识别，得到水层类型；所述水层类型包括异彩型、清澈型；优选的，所述水层识别模型基于深度神经网络模型得到。所述水层识别模型通过一下方式获得：
获取第一训练集，所述第一训练集包括多个第一图像，所述第一图像标注了水层类型；
使用所述第一训练集对初始化的水层识别模型进行训练得到所述水层识别模型。
可以理解的是，本实施例所指的训练集是指训练样本的集合，在本实施例中每个训练样本由第一图像以及第一图像对应的类型数据组成；所述类型数据中，所述异彩型包括黑绿色、翠绿色、红棕色、灰白色；所述清澈型包括黄褐色、黄绿色和无色；前述划分类型数据的过程，本领域的技术人员根据实际需求选择合适的方法进行划分，本发明不做限定。经过大量训练后，水层识别模型可以相对准确地从水层图像中识别出水层的具体水层类型，从而得到本实施例所指的水层识别模型。
S4、当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，执行换水操作。所述差值阈值根据实际情况设定，本发明不做限定。
在一些实施例中，当水体景观较大时，所述观测位置为多个的情况下，在多个所述观测位置中预定数量的观测位置对应的透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，针对水体景观执行换水操作。
使用本发明提供的水体景观换水管理方法，基于水体的水层类型和透光强度数据快速判定水体景观中水域是否出现问题，并及时对水域进行换水操作，在水体景观中的水质出现污染时迅速进行水体更换，方便快捷。
进一步的，作为优选方案，本实施例中，所述的水体景观换水管理方法中，在执行换水操作时，对污水使用絮凝剂、除色剂、杀虫剂中的一个或多个进行净化处理。本发明提供的
进一步的，作为优选方案，本实施例中，所述的水体景观换水管理方法中，在对所述水层图像进行识别前，对所述水层图像使用伽马矫正算法进行图像增强。提高图像的清晰度，可以保证针对图像识别判定更加准确。
进一步的，作为优选方案，本实施例中，所述的水体景观换水管理方法中，还包括：
当所述透光差值小于所述差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，对外发出第一示警通知；优选的，所述第一示警通知用于告警水体有异常染色情况发生，以使运维发生在水体未被全面污染前，保证水体景观正常。
当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述清澈型时，对外发出第二示警通知。具体的，所述第二示警通知用于提示水体正常，但是水体中的无机物或动物密度过高，以提示运维人员，酌情对水中无机物或鱼类等动物进行过滤减少。
进一步的，当水体景观中具有多个观测位置时，任一观测位置的检测数据出现前述情况时，就对外发出示警，并提示具体的观测位置。
进一步的实施例中，若是多个观测位置中的大部分或全部触发了第一示警通知或第二示警通知，则运维人员则此时也执行换水操作。
在进一步的实施例中，若是水体景观只有一个观测位置，则在连续多次触发第一/二示警通知后，也执行换水操作。此处连续多次为连续十次，每次检测间隔30-60分钟。
进一步的，在触发一次所述第一示警通知或第二示警通知后，管理装置执行本发明提供的水体景观换水管理方法的间隔时间修改为30-60分钟，缩小检测间隔。
在进一步的实施例中，所述管理装置上具有手动操作装置，例如按钮、摇杆等，在需要手动换水时，运维人员可以操作所述手动操作装置启动换水操作。
请参阅图2，本发明还提供一种根据前述任一实施例所述的水体景观换水管理方法的管理装置，包括：
获取模块，用于获取水体的水层图像和透光强度数据；
处理模块，用于将所述透光强度数据与透光阈值进行比对处理，得到透光差值；通过水层识别模型对所述水层图像进行识别，得到水层类型；所述水层类型包括清澈型、异彩型；当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，执行换水操作。
请参阅图3，本发明还提供一种水体景观换水管理系统，包括：
换水系统，用于为水体景观换水；
检测系统，用于检测水体的水层图像和透光强度数据；
管理装置，分别与所述换水系统、所述检测系统连接，接收所述水层图像和所述透光强度数据，将所述透光强度数据与透光阈值进行比对处理，得到透光差值；通过水层识别模型对所述水层图像进行识别，得到水层类型；所述水层类型包括清澈型、异彩型；当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，驱动所述换水系统执行换水操作。
本发明还提供一种管理装置，包括：
存储器，存储有计算机程序；
处理器，用于加载所述计算机程序实现前述任一实施例所述的水体景观换水管理方法。
所述存储器包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。所述存储器可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。所述存储器上存储的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种水体景观换水管理方法，其特征在于，包括：
获取水体的水层图像和透光强度数据；
将所述透光强度数据与透光阈值进行比对处理，得到透光差值；
通过水层识别模型对所述水层图像进行识别，得到水层类型；所述水层类型包括清澈型、异彩型；
当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，执行换水操作。
2.根据权利要求1所述的水体景观换水管理方法，其特征在于，在水体景观中布设多个观测位置，在获取水体的水层图像和透光强度数据时，针对每个所述观测位置，分别获取水层图像和透光强度数据；
当多个所述观测位置中预定数量的观测位置对应的透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，针对水体景观执行换水操作。
3.根据权利要求2所述的水体景观换水管理方法，其特征在于，在执行换水操作时，对污水使用絮凝剂、除色剂、杀虫剂中的一个或多个进行净化处理。
4.根据权利要求1所述的水体景观换水管理方法，其特征在于，所述水层识别模型通过一下方式获得：
获取第一训练集，所述第一训练集包括多个第一图像，所述第一图像标注了水层类型；
使用所述第一训练集对初始化的水层识别模型进行训练得到所述水层识别模型。
5.根据权利要求1所述的水体景观换水管理方法，其特征在于，在对所述水层图像进行识别前，对所述水层图像使用伽马矫正算法进行图像增强。
6.根据权利要求1所述的水体景观换水管理方法，其特征在于，所述透光强度数据通过水下透光度检测装置获取；
所述水层图像通过水下摄像头拍摄得到。
7.根据权利要求6所述的水体景观换水管理方法，其特征在于，还包括：
当所述透光差值小于所述差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，对外发出第一示警通知；
当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述清澈型时，对外发出第二示警通知。
8.一种根据权利要求1-7任一所述的水体景观换水管理方法的管理装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取水体的水层图像和透光强度数据；
处理模块，用于将所述透光强度数据与透光阈值进行比对处理，得到透光差值；通过水层识别模型对所述水层图像进行识别，得到水层类型；所述水层类型包括清澈型、异彩型；当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，执行换水操作。
9.一种水体景观换水管理系统，其特征在于，包括：
换水系统，用于为水体景观换水；
检测系统，用于检测水体的水层图像和透光强度数据；
管理装置，分别与所述换水系统、所述检测系统连接，接收所述水层图像和所述透光强度数据，将所述透光强度数据与透光阈值进行比对处理，得到透光差值；通过水层识别模型对所述水层图像进行识别，得到水层类型；所述水层类型包括清澈型、异彩型；当所述透光差值大于或等于差值阈值、且所述水层类型为所述异彩型时，驱动所述换水系统执行换水操作。
10.一种管理装置，其特征在于，包括：
存储器，存储有计算机程序；
处理器，用于加载所述计算机程序实现权利要求1-7任一所述的水体景观换水管理方法。
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