CN211478052U - 基于机器视觉的水质实时监测预警设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于机器视觉的水质实时监测预警设备，涉及水质监测领域，该水质实时监测预警设备基于机器视觉技术，在柜体中集成工控机、UPS不间断电源模组、供水模组以及采样模组，通过流路设计、电路设计和结构设计形成了一套模块化有机结合的非接触式设备，可以在避免对受试鱼类产生影响的基础上提高对其运动行为特征采集的准确性，从而提高预警监测的准确性；同时该设备充分考虑了平行实验的要求进行了平行组合或相互验证组合，进一步提高了采集的准确性。

Description

基于机器视觉的水质实时监测预警设备

技术领域

本实用新型涉及水质监测领域，尤其是一种基于机器视觉的水质实时监测预警设备。

背景技术

水是生命的源泉，饮用安全的水是人类生存的根本。我国水安全问题突出，水资源短缺，并且水环境突发性污染事故交织复杂。当前，饮用水的水质安全已经成为水环境的热点。水质直接关系到饮用水的安全，与人们的生产生活息息相关，但由于近年来，我国地表水水质的逐渐恶化，水源水质也存在较大的安全风险，常规污染物、有毒藻类、有毒污染物等经常会对水源造成污染，给饮用水水质安全带来极大的隐患。因此如何监测并对源水水质安全进行有效监测预警及识别溯源，成为当前水质监测的重要问题。

目前，水质监测和评估的方法主要有理化分析和生物监测两大类，与理化分析相比，生物监测方法具有直观可靠、经济实用以及准确全面等特点，能反应环境的长期污染情况，可用于水质的综合评价，同时兼备预警功能。生物监测方法主要是通过生物传感器监测水体内受试水生生物不同水平上的生物学指标变化，受试水生生物对有毒物质暴露的一种典型“应激”状态是突然“兴奋”，随着毒性的增加或累积，受试水生生物随后运动状态强度迅速减弱，乃至最终的死亡，因此，受试水生生物的运动行为的改变是实现水质有毒物质污染事件监测和预警的重要手段。在现有利用生物监测方法时，通常由实验人员通过眼睛观察受试水生生物的行为特征，受人的主观判断影响比较大，通常会导致获取的信息具有极大的不可靠性，从而导致不能及时有效地发现实验过程中出现的问题，并且还会耗费大量的人力和时间。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于机器视觉的水质实时监测预警设备，本实用新型的技术方案如下：

一种基于机器视觉的水质实时监测预警设备，该设备包括柜体，柜体底部安装有滚轮，柜体内设置有工控机、UPS不间断电源模组、供水模组以及采样模组，柜体上设置有人机交互模组；

采样模组包括检测池、摄像头、视频采集卡以及底部背光源，检测池内设置有若干条受试鱼类，摄像头设置在检测池的上方并正对检测池，底部背光源设置在检测池的底部并朝向摄像头，视频采集卡连接摄像头；采样模组的视频采集卡连接工控机；

供水模组包括石英砂过滤罐体、PP棉过滤罐、缓存水箱、进样蠕动泵以及排水蠕动泵，石英砂过滤罐体的进水口连通柜体上的水样采样口，石英砂过滤罐体的出水口连通缓存水箱的进水口，石英砂过滤罐体的出水口低于进水口；缓存水箱的出水口连通PP棉过滤罐的进水口，缓存水箱的出水口低于进水口；PP棉过滤罐的出水口经进样蠕动泵通过进水软管分别对采样模组的检测池实施进水，检测池通过排水软管经排水蠕动泵实施排水，排水软管连通柜体上的排水口；检测池中的排水软管比进水软管更深入检测池；

UPS不间断电源模组连接工控机、进样蠕动泵、排水蠕动泵、摄像头、视频采集卡、底部背光源和人机交互模组进行供电。

其进一步的技术方案为，检测池中设置有格栅，受试鱼类设置在格栅内部，格栅的尺寸小于检测池的尺寸，进水软管和排水软管分别设置在格栅和检测池之间的空隙中。

其进一步的技术方案为，进水软管缠绕在第一机械臂上、排水软管缠绕在第二机械臂上，第一机械臂和第二机械臂分别置于竖直方向的滑轨中，工控机连接并控制第一机械臂和第二机械臂分别在各自的滑轨中上下移动从而带动进水软管和排水软管移动至检测池的不同深入位置。

其进一步的技术方案为，缓存水箱和检测池分别开设有溢流口，各个溢流口分别连通至柜体上的排水口。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种基于机器视觉的水质实时监测预警设备，其基于机器视觉技术，通过流路设计、电路设计和结构设计形成了一套模块化有机结合的非接触式设备，可以在避免对受试鱼类产生影响的基础上提高对其运动行为特征采集的准确性，从而提高预警监测的准确性。同时该设备充分考虑了平行实验的要求进行了平行组合或相互验证组合，进一步提高了采集的准确性。

附图说明

图1是本申请公开的水质实时监测预警设备的结构示意图。

图2是本申请公开的水质实时监测预警设备的水路流通示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种基于机器视觉的水质实时监测预警设备，请参考图1和2，该水质实时监测预警设备包括柜体1，柜体1底部安装有滚轮2，方便设备移动。柜体1上设置有人机交互模组3，人机交互模组3可以实现为触摸屏。柜体1内设置有工控机、UPS不间断电源模组、供水模组以及采样模组。工控机和UPS不间断电源模组均采用市售模组实现。通常将工控机和UPS不间断电源模组布置在柜体1内部的上层，采样模组布置在中间位置，供水模组布置在柜体1内部的下层，如图1所示。在实际应用时，可以布置多个采样模组，则这多个采样模组可以在中间位置层叠布置，或者也可以将这些设备在柜体1内部呈两列布置，比如将工控机、UPS不间断电源模组和供水模组从上至下依次层叠布置呈一列，将至少两个采样模组层叠布置呈另一列，本申请对具体的布置方式不做限定。

采样模组包括检测池4、摄像头5、视频采集卡以及底部背光源，检测池4内设置有若干条受试鱼类，比如受试鱼类采用青鳉鱼。摄像头5通过支架设置在检测池4的上方并正对检测池4。采样模组采用底部背光无影设计，将底部背光源设置在检测池4的底部并朝向摄像头5。视频采集卡连接摄像头5，视频采集卡连接工控机。

供水模组包括石英砂过滤罐体6、PP棉过滤罐7、缓存水箱8、进样蠕动泵9以及排水蠕动泵10。石英砂过滤罐体6的进水口连通柜体1上的水样采样口，水样采样口用于连接外部待检测的水样，石英砂过滤罐体6的出水口连通缓存水箱8的进水口，石英砂过滤罐体6的出水口低于进水口，石英砂过滤罐体6的出水口通常位于罐体底部、进水口位于罐体上部。石英砂过滤罐体6用于对水样采样口流入的原水进行粗过滤，其过滤过程通过外部供水压力实现。缓存水箱8通常采用不锈钢材质制成，缓存水箱8的出水口连通PP棉过滤罐7的进水口，缓存水箱8的出水口低于进水口。PP棉过滤罐7的进水口和出水口都位于PP棉过滤罐7的上方，PP棉过滤罐7的出水口经进样蠕动泵9通过进水软管11分别对检测池4实施进水，检测池4通过排水软管12经排水蠕动泵10实施排水，排水软管12连通柜体1上的排水口。检测池4中的排水软管12比进水软管11更深入检测池4，比如排水软管12的管口近乎贴附在检测池4的底部，而进水软管11的管口通常距检测池4底部20mm左右。排水软管12用于排水同时定期抽取检测池4底部的垃圾，保证水体清洁。

进一步的，检测池4中设置有格栅，格栅的尺寸小于检测池4的尺寸从而使得格栅边缘与检测池4内壁之间留有空隙，受试鱼类设置在格栅内，进水软管11和排水软管12分别设置在格栅和检测池之间的空隙中，从而避免软管对受试鱼类的影响。缓存水箱8和检测池4还分别开设有溢流口，各个溢流口分别连通至柜体1上的排水口。

可选的，进水软管11缠绕在第一机械臂上、排水软管12缠绕在第二机械臂上，第一机械臂和第二机械臂分别置于竖直方向的滑轨中，工控机连接并控制第一机械臂和第二机械臂分别在各自的滑轨中上下移动，方便检测池4清洗维修时利用机械臂带动进水软管11和排水软管12移动至检测池4的不同深入位置，但不管如何移动，排水软管12的管口始终比进水软管11的管口更深入检测池4。

UPS不间断电源模组连接工控机、进样蠕动泵、排水蠕动泵、摄像头、视频采集卡、底部背光源和人机交互模组进行供电。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于机器视觉的水质实时监测预警设备，其特征在于，所述设备包括柜体，所述柜体底部安装有滚轮，所述柜体内设置有工控机、UPS不间断电源模组、供水模组以及采样模组，所述柜体上设置有人机交互模组；

所述采样模组包括检测池、摄像头、视频采集卡以及底部背光源，所述检测池内设置有若干条受试鱼类，所述摄像头设置在所述检测池的上方并正对所述检测池，所述底部背光源设置在所述检测池的底部并朝向所述摄像头，所述视频采集卡连接所述摄像头；所述采样模组的视频采集卡连接所述工控机；

所述供水模组包括石英砂过滤罐体、PP棉过滤罐、缓存水箱、进样蠕动泵以及排水蠕动泵，所述石英砂过滤罐体的进水口连通所述柜体上的水样采样口，所述石英砂过滤罐体的出水口连通所述缓存水箱的进水口，所述石英砂过滤罐体的出水口低于进水口；所述缓存水箱的出水口连通所述PP棉过滤罐的进水口，所述缓存水箱的出水口低于进水口；所述PP棉过滤罐的出水口经所述进样蠕动泵通过进水软管分别对所述采样模组的检测池实施进水，所述检测池通过排水软管经所述排水蠕动泵实施排水，所述排水软管连通所述柜体上的排水口；所述检测池中的排水软管比进水软管更深入检测池；

所述UPS不间断电源模组连接所述工控机、进样蠕动泵、排水蠕动泵、摄像头、视频采集卡、底部背光源和人机交互模组进行供电。

2.根据权利要求1所述的水质实时监测预警设备，其特征在于，所述检测池中设置有格栅，所述受试鱼类设置在所述格栅内，所述格栅的尺寸小于所述检测池的尺寸，所述进水软管和所述排水软管分别设置在所述格栅和所述检测池之间的空隙中。

3.根据权利要求1或2所述的水质实时监测预警设备，其特征在于，所述进水软管缠绕在第一机械臂上、所述排水软管缠绕在第二机械臂上，所述第一机械臂和第二机械臂分别置于竖直方向的滑轨中，所述工控机连接并控制所述第一机械臂和第二机械臂分别在各自的滑轨中上下移动从而带动所述进水软管和排水软管移动至检测池的不同深入位置。

4.根据权利要求1或2所述的水质实时监测预警设备，其特征在于，所述缓存水箱和所述检测池分别开设有溢流口，各个所述溢流口分别连通至所述柜体上的排水口。

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