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原文传递一种水文信息监测系统

专利名称：	一种水文信息监测系统
摘要：	本发明提供了一种水文信息监测系统，包括后台服务器、无人机和多个监测装置。每个所述监测装置包括溶解氧传感器、pH传感器、叶绿素传感器、氨氮传感器等水质传感器，以及通讯模块、微处理器和浮标。通过将多个监测装置散布在养殖场所的水域中，实时获取各类水体信息并统一发送至后台服务器，同时配合无人机获取每一监测装置所在水域的辐射图像和光学图像，再按照预设的判断模型对养殖场所的水质状态进行预判，以实时准确地对养殖水体环境进行监测。不需要人员实地采样，特别是针对大型养殖水域，省去了长期循环的采样流程，极大提高了效率。同时，本发明提供的水文信息监测系统实施简便经济，为渔业养殖提供重要参考依据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	甘肃;62
申请人：	甘肃省祁连山水源涵养林研究院
发明人：	赵维俊;刘贤德;马剑;金铭;王顺利;孟好军
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910467017.0
公开号：	CN110146675A
代理机构：	厦门原创专利事务所(普通合伙)
代理人：	张丽昆
分类号：	G01N33/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	734000 甘肃省张掖市东环路3号
主权项：	1.一种水文信息监测系统，其特征在于，应用于渔业养殖场所，所述系统包括后台服务器、无人机和多个监测装置，每个所述监测装置包括溶解氧传感器、pH传感器、叶绿素传感器、氨氮传感器、通讯模块、微处理器和浮标，所述浮标设置内部空间，所述微处理器和通讯模块容纳于所述内部空间，所述浮标底部设置有支架，所述溶解氧传感器、pH传感器、叶绿素传感器、氨氮传感器环绕设置在所述支架上，所述通讯模块与所述后台服务器通讯连接，所述无人机设置有辐射计和摄像机，并与所述后台服务器通讯连接，所述监测装置被配置为获取所述渔业养殖场所当前位置的水体的溶解氧数据、pH值、叶绿素浓度和氨氮浓度等水体数据，将获取到的水体数据进行标记并发送至所述后台服务器，所述无人机被配置为通过所述辐射计获取每个所述监测装置所在位置预设范围内的辐射图像，以及通过所述摄像机获取每个所述监测装置所在位置预设范围内的水体图像，将所述辐射图像和所述水体图像根据监测装置进行标注，将标注后的辐射图像和水体图像发送至所述后台服务器，所述后台服务器根据每个所述监测装置发送的水体数据和所述无人机发送的辐射图像和水体图像，根据标记和标注进行匹配，将匹配后的水体数据和辐射图像、水体图像分别输入水质预判模型，得到水质状态预判结果。 2.根据权利要求1所述的水文信息监测系统，其特征在于，所述水质预判模型对水质状态预判的过程包括：将所述辐射图像进行特征提取，得到水华分布区域和浓度；将水体图像在RGB色彩空间中转换为HSV彩色空间；提取转换后的水体图像的H分量和S分量，与标准样本进行比对得到水华分布区域和浓度；将所述辐射图像与所述水体图像比对，确定精确的水华分布区域和浓度；将溶解氧数据、pH值、叶绿素浓度和氨氮浓度等水体数据代入预测方程，得到水质状态值；将确定的水华分布区域和浓度与所述水质状态值进行综合分析，得到最终的水质预判结果。 3.根据权利要求2所述的水文信息监测系统，其特征在于，所述预测方程通过以下过程实现：将获取的溶解氧数据、pH值和氨氮浓度分别与叶绿素浓度逐一进行拟合分析，分别得到拟合方程和对应的关联参数；将关联参数分别与预设值进行比较，得到大于预设值的关联参数集合；将关联参数集合中对应的水质数据与拟合结果进行统计分析，以得到多元非线性模型。 4.根据权利要求1所述的水文信息监测系统，其特征在于，所述监测装置在将获取到的水体数据进行标记并发送至所述后台服务器，包括标记本监测装置的编号和当前时间戳；所述无人机将所述辐射图像和所述水体图像根据监测装置进行标注，包括标注对应的监测装置的编号和当前时间戳。 5.根据权利要求4所述的水文信息监测系统，其特征在于，所述后台服务器根据每个所述监测装置发送的水体数据和所述无人机发送的辐射图像和水体图像，根据标记和标注进行匹配包括：识别每一水体数据的编号和时间戳；识别每一辐射图像和水体图像的编号和时间戳；将编号相对应，且时间戳差值在预设时间范围内的水体数据和辐射图像、水体图像相匹配。 6.根据权利要求5所述的水文信息监测系统，其特征在于，所述监测装置按照预定的时间间隔向所述后台服务器发送当前时间间隔内的各传感器数据。 7.根据权利要求6所述的水文信息监测系统，其特征在于，所述监测装置每隔6小时向所述后台服务器发送当前时间间隔内的各传感器数据。 8.根据权利要求1所述的水文信息监测系统，其特征在于，所述浮标的内部空间设置胶体电池，所述浮标的表面设置有支撑架，在所述支撑架上设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述胶体电池电连接以为所述胶体电池充电。 9.根据权利要求8所述的水文信息监测系统，其特征在于，所述浮标还包括与所述微处理器连接的驱动模块、避障模块、GPS模块和陀螺仪，所述驱动模块被配置为驱动所述浮标移动，所述避障模块被配置为探测所述浮标周围的障碍物，所述GPS模块被配置为定位所述浮标的位置信息。 10.根据权利要求9所述的水文信息监测系统，其特征在于，所述通讯模块包括LORA模块和2.4G模块。
所属类别：	发明专利