一种基于机器鱼的水下排污口定位方法技术

本发明专利技术公开了基于机器鱼的水下排污口定位方法，包括：机器鱼下水后，先直线巡游一段距离检测某点的浊度转换值，之后转过一定的角度d°再前进一段距离，检测该路径点的浊度转换值N(n)并与上一位置浊度转换值N(n‑1)进行比较；如果大于上一浊度转换值，则反向转过d°±d1°并前进上一前进距离的k倍(k＜1)；如果小于上一浊度转换值，则反向转过d°±d2°并前进相同的距离；在不断接近排污口后，机器鱼在排污口处徘徊，然后可通过机器鱼的前置摄像头拍摄排污口的照片，最后上浮回收，否则继续浊度比较搜寻排污口。本发明专利技术能在更短时间能找出水下污染源，从而更有效地控制污染排放危害，满足实际使用要求。

An underwater sewage outlet location method based on robotic fish

The invention discloses an underwater sewage outlet positioning method based on robotic fish, which includes: after launching robotic fish, the turbidity conversion value of a point is detected by a straight line patrol for a certain distance, then a certain angle D degree is turned and a distance is advanced, the turbidity conversion value N (n) of the path point is detected and compared with the turbidity conversion value N (n 1) of the previous position; if the turbidity conversion value is greater than the turbidity conversion value of the previous position, then the reverse value is obtained. Turn D +d1, and move forward a distance of K times (k < 1); if less than the conversion value of turbidity, reverse D +d2 and move forward the same distance; after constantly approaching the sewage outlet, the robot fish hovered at the sewage outlet, then can take photos of the sewage outlet through the front camera of the robot fish, and finally float to recover, otherwise continue to search for the sewage outlet by turbidity comparison. The invention can find out the underwater pollution source in a shorter time, so as to control the pollution emission hazard more effectively and meet the actual use requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器鱼的水下排污口定位方法
本专利技术涉及一种基于机器鱼的水下排污口定位方法，属于机器鱼定位

技术介绍
水孕育了各种各样的生命后又成为各种生命赖以生存的基础，但随着人类社会的扩大和进步，各种环境污染包括水污染也愈发严重。被污染的水资源给人类自身和其他生物带来了生命健康威胁，并且阻碍了社会经济和生态环境的可持续发展。在世界上我国的治污技术并不算先进，虽然我国对污水治理和排污口的管理投入很多人力物力，如果能完全严格遵守各项环保法规还能有所成效，但是偷排污水的黑心企业不在少数，等到被完全揭发为时已晚。对于这种违规排污事件，许多政府想加强整治却也无可奈何，因为某些过分的企业是在地下偷挖管道，在水下排放未达排放标准的废水，这些暗管让各地监测管理机构难以察觉。比如，江苏省某化工厂向运河偷排工业废水十多年，在当地居民发现河流水质异常后相关部门立刻进行调查，刚开始并未发现该化工厂的恶行，直到潜水员在水下约1.4米处发现该厂的排污暗管。湖北黄石某化工企业偷埋暗管、违规排污十几年，等到了枯水期，该企业的罪行才被周围村民揭露。不只是工业废水，生活污水也存在偷排现象。福州金山横江渡多次整治后再次被污染，相关整治处理人员在水位低的时候乘坐小船在内河沿线进行严格巡查，最终发现了五处原本隐藏在水下的违规排污口。目前，类似情况的水下排污口位置隐蔽，很多时候就算发现了水质问题，排污口的确切位置也很难及时监测到。针对这样的问题，需要研究一种新的技术侦测定位方案，使其能够在更短时间能找出水下污染源，从而更有效地控制污染排放危害。
技术实现思路
本专利技术是针对现有技术存在的不足，提供一种基于机器鱼的水下排污口定位方法，能在更短时间能找出水下污染源，从而更有效地控制污染排放危害，满足实际使用要求。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：一种基于机器鱼的水下排污口定位方法，所述基于机器鱼的水下排污口定位方法包括：步骤(1)：机器鱼下水后，先直线巡游一段距离；步骤(2)：通过设置在机器鱼上的浊度传感器检测某点的浊度转换值，然后转过一定的角度d°；步骤(3)：再前进一段距离，采用Z形变步长搜索算法检测该路径点的浊度转换值N(n)，并与上一位置浊度转换值N(n-1)进行比较；步骤(4)：如果大于上一浊度转换值，则反向转过d°±d1°并前进上一前进距离的k倍(k<1)；如果小于上一浊度转换值，则反向转过d°±d2°并前进相同的距离；步骤(5)：最后，在不断接近排污口后，机器鱼在排污口处徘徊，然后通过机器鱼的前置摄像头拍摄排污口的照片，最后上浮回收，否则继续浊度比较搜寻排污口。作为上述技术方案的改进，其中，所述Z形变步长搜索算法在水下排污口定位过程中的具体操作如下：假设N(n)为机器鱼在某路径点(重新测量浊度值，进行方向转变步长规划的位置)测得的河水浊度，N(n-1)为前一位置所测得浊度值，k为路径变化比且k≤1，mn,n+1为机器鱼从路径点n移动到下一个路径点n+1时所移动的步长，将当前路径点的浊度值与前一处路径点的浊度值进行比较；如果浊度增大，则令k＜1且mn,n+1＝kmn-1,n，然后机器鱼反向转d°±d1°(d1°为一随机角度)，再向前游动mn,n+1；如果浊度变小或保持不变，则令k＝1步长不变，然后机器鱼反向转d°±d2°(d2°为一随机角度)，再向前游动mn,n+1。作为上述技术方案的改进，所述Z形变步长搜索算法如下所示：if(N(n)>N(n-1)){k<1；mn,n+1＝kmn-1,n；反向转d°±d1°且前进mn,n+1；}else{k＝1；mn,n+1＝kmn-1,n；反向转d°±d2°且前进mn,n+1；}。本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的实施效果如下：(1)通过比较水下机器鱼所在位置水体的浊度，不断改变机器鱼前进方向和前进距离，以Z字形路线不断向浊度高的地方前进，逐渐靠近排污口，成功实现了水下排污口的定位。(2)将Z型路径搜索算法应用于机器鱼水下排污口的定位，可以有效节约资源减少能耗，结合了变步长搜索算法后，随着机器鱼不断接近目标排污口，机器鱼的步长也逐渐减小，在排污口附近产生缩聚现象，在到达排污口处，由于水体浊度基本不变，机器鱼会在排污口处徘徊，最终实现了排污口的定位。附图说明图1为本专利技术所述基于机器鱼的水下排污口定位方法的逻辑操作流程示意图；图2为本专利技术所述机器鱼结构示意图；图3为本专利技术所述浊度传感器结构示意图。具体实施方式下面将结合具体的实施例来说明本专利技术的内容。如图1至图3所示：一种基于机器鱼的水下排污口定位方法，所述基于机器鱼的水下排污口定位方法包括：步骤(1)：机器鱼下水后，先直线巡游一段距离；步骤(2)：通过设置在机器鱼上的浊度传感器检测某点的浊度转换值，然后转过一定的角度d°；步骤(3)：再前进一段距离，采用Z形变步长搜索算法检测该路径点的浊度转换值N(n)，并与上一位置浊度转换值N(n-1)进行比较；步骤(4)：如果大于上一浊度转换值，则反向转过d°±d1°并前进上一前进距离的k倍(k<1)；如果小于上一浊度转换值，则反向转过d°±d2°并前进相同的距离；步骤(5)：最后，在不断接近排污口后，机器鱼在排污口处徘徊，然后通过机器鱼的前置摄像头拍摄排污口的照片，最后上浮回收，否则继续浊度比较搜寻排污口。(1.1)Z形路径搜索算法Z形路径搜索方法具体实现过程：假设在某点测得的气味浓度为N(n)，前一点的气味浓度为N(n-1)。如果N(n)＞N(n-1)则反向旋转一定的角度范围，如转d°±5°(5°可是个随机的角度)，并向前移动m±n(n为一段随机距离，可以是0.05m)；如果N(n)＜N(n-1)则反旋转d°±20°(20°也是个随机角度)，并向前移动m±n。算法性能评价：经过其他学者的实验研究发现，Z形路径搜索算法的搜寻结果受出发方向和转角偏差影响较小，即使搜寻的路径不同，但都能正确定位目标所在位置，因此该算法具有较好的稳定性和鲁棒性。每次比较后的行走步长对整个定位过程的步数和路径有影响，从而影响了总时长和总能耗。如果步长过长，可能会增加在目标周围绕圈现象出现的几率，耗费更多时间和能量。总体而言，Z形路径搜索算法能完成目标搜索的任务。(1.2)变步长搜索算法传统定步长六边形路径算法以搜索地下气味源的任务为背景，机器人载有一种传感器，可检测地表土壤气体浓度。机器人在地面沿着检测出的气体浓度增大的方向、依照六边形的路径跟踪气体，慢慢靠近气味源，实现地下气味源的定位。将六边形的顶点，即相邻两条边的交点作为路径点，移动机器人根据前两个路径点所测浓度和上一个路径点处执行的转弯方向，在每处路径点决定是顺时针转60°去往右边下一个路径点，还是逆时针转60°向左边下一个路径点移动，当机器人和目标气味源之间的距离小于机器人移动一次所走的步长时，机器人便停止移动。变步长六边形路径算法：变步长六边形算法是在定步长算法的基础上提出的，是对六边形气味源定位算法进行改进，即在探测机器人接近气味源的过程中，根据探测到的前两处路径点气味浓度和当前路径点气味浓度，按一定比率改变每步步长，直到机器人停止移动。变步长六边形算法具体操作过程如下：假设机器人每次移动的路径变化比为k，同时k≤1，mn,n+1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器鱼的水下排污口定位方法，其特征在于：所述基于机器鱼的水下排污口定位方法包括：步骤(1)：机器鱼下水后，先直线巡游一段距离；步骤(2)：通过设置在机器鱼上的浊度传感器检测某点的浊度转换值，然后转过一定的角度d°；步骤(3)：再前进一段距离，采用Z形变步长搜索算法检测该路径点的浊度转换值N(n)，并与上一位置浊度转换值N(n‑1)进行比较；步骤(4)：如果大于上一浊度转换值，则反向转过d°±d1°并前进上一前进距离的k倍(k

【技术特征摘要】
1.一种基于机器鱼的水下排污口定位方法，其特征在于：所述基于机器鱼的水下排污口定位方法包括：步骤(1)：机器鱼下水后，先直线巡游一段距离；步骤(2)：通过设置在机器鱼上的浊度传感器检测某点的浊度转换值，然后转过一定的角度d°；步骤(3)：再前进一段距离，采用Z形变步长搜索算法检测该路径点的浊度转换值N(n)，并与上一位置浊度转换值N(n-1)进行比较；步骤(4)：如果大于上一浊度转换值，则反向转过d°±d1°并前进上一前进距离的k倍(k<1)；如果小于上一浊度转换值，则反向转过d°±d2°并前进相同的距离；步骤(5)：最后，在不断接近排污口后，机器鱼在排污口处徘徊，然后通过机器鱼的前置摄像头拍摄排污口的照片，最后上浮回收，否则继续浊度比较搜寻排污口。2.根据权利要求1所述一种基于机器鱼的水下排污口定位方法，其特征在于：其中，所述Z形变步长搜索算法在水下排污口定位过程中的具体操作如下：假设N(n)为机器鱼...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，史洪玮，王志超，周怡婷，
申请(专利权)人：宿迁学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32