一种着生藻生长带的原位监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种着生藻生长带的原位监测装置。该装置包含置于监测现场立杆顶部的水上摄像机，和装设于由连杆机构驱动的带压藻板和水下摄像机的水下监测平台。连杆机构、摄像机云台和现场其他辅助设备受控于现场控制箱和/或通过网络联结的监测服务器。水上摄像机用于获取着生藻在视野内的覆盖范围和顶视轮廓。水下摄像机在水下监测平台的运动配合下可获得着生藻的水下侧视轮廓和细节。监测服务器的计算机可远程获得现场的两个摄像机视频图像并进行算法分析现场着生藻的特征，其生长变化和生物量等，实现了自动在线远程监控与图像和量化数据提取与保存，达到实时、准确、并节省大量人力物力的特点。

An in situ monitoring device for the growth zone of living algae

【技术实现步骤摘要】
一种着生藻生长带的原位监测装置
本技术涉及水生态环境监测
，更具体涉及一种着生藻生长带的原位监测装置。适用于近岸水体着生藻类监测及其分布与生长变化规律研究。
技术介绍
着生藻类也被称为底栖藻类，是附着在水体基质上生活的一些微型附着藻类。着生藻类营固着生活，拥有较大的生物膜面积，与水体物质交换迅速，是指示河流生态系统健康状况常用指示生物。着生藻通常生长在靠近岸边阳光较易透入的浅水地带。南水北调工程是世界上最大的跨流域调水工程，其中水质安全是工程发挥供水效益的前提，是南水北调保障工作中的重中之重，同时也是检验调水工程成败的核心指标。南水北调中线工程全长1432千米，总干渠为全钢筋水泥结构，不与外界水系连通，全线以明渠为主，并建有隧洞、管道、暗涵和渡槽等工程设施。中线通水后，坡岸线春季出现了着生藻类大量增殖现象，着生藻类快速生长形成群体着生藻生长带，可高达十几厘米，与自然河道的着生藻类生长情况显著不同。着生藻类大量增殖死亡上浮后可能对总干渠水质造成影响，因此，需要监测、研究总干渠着生藻类的分布与生长变化规律，需要对着生藻类进行高密度的监测工作。传统的着生藻类监测方法有三种，如《水库渔业资源调查规范》(SL167-2014)规定有基质法(水草法或石块法)、载玻片法和聚酯薄膜法。其中水草法或石块法是采集完整水草或石块，带回实验室，用小刀刮取着生藻类，然后在显微镜下测试。载玻片法是将载玻片固定在固定架上，用绳索绑在它物上或加重物使之沉入水中或用棍棒插在水底，其顶端用浮子使之漂浮水面。聚醋薄膜法是将聚醋薄膜一端固定在浮子上，另一端缚上重物使之沉下。待生长一段时间后捞起然后刮取着生藻类带回实验室测量。念宁等人在2009年10月于环境科技上发表的“不同基质上着生生物群落生态学特性比较研究”提供了水草法和石块法监测着生藻类，例如当河流渠道为水泥底质时，大型水生植物无法生存，也无石块可供采集，水草法或石块法采样无法使用；赵雨峰等人发表在黑龙江环境通报.2014.12的“自然水体中不同人工基质上着生藻类的比对分析”公布了利用载玻法和聚脂薄膜法进行采样分析，由于着生藻的生长需要一定的时间，采样架一般需要在水中放置14天，所需时间长，时效性低，难以满足研究所需的高密度采样监测需求。而且载玻法和聚脂薄膜上着生藻类的生长量与渠底的生长量存在差异，这主要可能是生长时间及材质差异造成的。传统着生藻类监测工作往往采用先采样再分析的监测方式，采样适用性、时效性和可信度往往无法满足研究和监测的需求。所得结果用密度或生物量表示，密度为单位面积内着生藻类的个体或细胞数量(ind./cm2或cell/cm2)，生物量为单位面积内着生藻类质量(mg/cm2)。缺乏描述着生藻类的生长高度指标、覆盖度指标以及颜色指标等等，难以准确描述着生藻类的生长变化规律。再者，传统监测方法耗时耗力，一般需要14天以上，难以满足研究所需的高密度采样需求。迫切需要研发新的着生藻类监测方法与设备，以满足着生藻类生长变化规律研究需求。随着视频监测技术的发展，为满足高密度采样、长时间连续监测的需求，视频装置正在逐步应用到藻类监测中。现有的藻类视频监测装置为钢结构立杆主体顶部安装摄像机，固定于渠段岸边，自水面上方拍摄藻类生长情况，观测影像可通过网络传输并储存至服务器中，后续由专家分析判断水藻生长的各类指标。然而，该类监测装置用于着生藻的量化监测时存在多个局限。例如该视频监测装置观测角度局限，立杆顶部安装的摄像机仅能从水上顶视拍摄着生藻类，水下实际着生藻类生长情况如生长高度、侧向形貌细节等无法获得，从而无法获得足够信息判断藻类类别、生长期、生物量等指标。同时，该类装置主要通过人眼观察摄像机传输影像，进而判断藻类生长情况，耗时耗力，难以连续监测，并且难以准确量化。
技术实现思路
本技术提出了一种着生藻生长带的原位监测装置，该监测装置包含置于监测现场立杆顶部的水上摄像机，和由舵机、连杆机构、压藻板和水下摄像机组成的水下监测平台。进一步地，所述连杆机构包括互相铰接的转动副和移动副，转动副受舵机驱动绕舵机驱动轴在垂直于坡岸面和着生藻生长带的竖直平面内摆动，移动副以移动副与转动副的铰接点为圆心摆动，推动与移动副另一端铰接的压藻板携水下摄像机沿坡岸线下滑。进一步地，所述监测装置还包括控制器、网络交换机、监测服务器，水上摄像机、水下摄像机与网络交换机通信连接，控制器与舵机、补光灯、水上摄像机、水下摄像机电性连接，监测服务器与网络交换机通信连接。进一步地，所述移动副的长度大于转动副垂直于坡岸地基时转动副和移动副的铰接点到坡岸地基的垂直距离。进一步地，所述连杆机构还包括由辅助转动副、第二辅助移动副、第三辅助移动副依次铰接组成的平面连杆机构，所述第二辅助移动副呈V型，第二辅助移动副的三个顶点分别铰接辅助转动副、转动副远离舵机的一端、第三辅助移动副，第三辅助移动副的另一端与移动副远离压藻板的一端铰接，辅助转动副的另一端与舵机远离驱动轴的一端铰接。进一步地，所述移动副具有固定端与自由端，自由端与固定端滑动连接，固定端与转动副铰接，自由端与压藻板铰接。进一步地，所述移动副靠近压藻板的一端还通过弹簧连接压藻板。水上摄像机用于获取着生藻生长带在视野内的覆盖范围和顶视轮廓。水下摄像机在水下监测平台的运动配合下可获得着生藻生长带的水下侧视轮廓和细节。本技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1、与传统的水上视频监测装置相比，本技术增加了搭载水下摄像机和压藻板的水下监测平台和连杆机构等装置，大幅提升获得信息的全面性和细致度。单一的水上视频监控仅可获得着生藻生长带的生长范围的信息，无法得知着生藻生长高度、生物量、形貌特征等。本技术可实现水上水下多角度清晰摄像，观测准确度提高，并为后续着生藻类生长指标的分析判断提供可靠依据。2、与现有监测技术相比，本技术可节省大量人力物力。现有技术要想获得着生藻的准确形貌信息及其变化，需专业人员频繁往来于各采样现场。本技术基于远程监测并具备准确细致的特点，可大大减少现场采样的次数。另一方面，现有方法基于专业人员的耗时观测和实验，本技术可由计算机对远程采集的细致图像进行分析，自动进行数据化且监测数据和量化参数将不断更新至数据库，从而使系统具备对藻类生长演替动态过程进行稳定监测的能力。3、本技术能更好地支撑对河流渠道全段着生藻生长规律状况和治理的研究。传统方法受限于其要求的专业人力物力以及其较差的时效性和准确度，难以对全河段渠段的着生藻生长状况进行高密度多点监测。本技术因其实时准确且节省人力，可规模化部署于各监测渠段内，通过藻类在线监测系统，对各监测点数据进行汇总整合。不仅可实现监测系统的数据库持续更新、完善、升级，同时可根据不同流域的着生藻类生长情况，配合总结出相应的最优治理措施。附图说明图1为本技术的装置整体示意图；图2为着生藻生长带顶视轮廓示意图；图3为本技术的功能模块示意图；图4为本技术的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种着生藻生长带的原位监测装置，其特征在于，该监测装置包含置于监测现场立杆顶部的水上摄像机，和由舵机、连杆机构、压藻板和水下摄像机组成的水下监测平台，所述连杆机构包括互相铰接的转动副和移动副，转动副受舵机驱动绕舵机驱动轴在垂直于坡岸面和着生藻生长带的竖直平面内摆动，移动副以移动副与转动副的铰接点为圆心摆动，推动与移动副另一端铰接的压藻板携水下摄像机沿坡岸线下滑。/n

【技术特征摘要】
1.一种着生藻生长带的原位监测装置，其特征在于，该监测装置包含置于监测现场立杆顶部的水上摄像机，和由舵机、连杆机构、压藻板和水下摄像机组成的水下监测平台，所述连杆机构包括互相铰接的转动副和移动副，转动副受舵机驱动绕舵机驱动轴在垂直于坡岸面和着生藻生长带的竖直平面内摆动，移动副以移动副与转动副的铰接点为圆心摆动，推动与移动副另一端铰接的压藻板携水下摄像机沿坡岸线下滑。


2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括控制器、网络交换机、监测服务器，水上摄像机、水下摄像机与网络交换机通信连接，控制器与舵机、补光灯、水上摄像机、水下摄像机电性连接，监测服务器与网络交换机通信连接。


3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述移动副的长度大于转动副垂直于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英才，刘浩兵，刘辉，孙志伟，张静，梁建奎，彭玉，胡圣，唐剑锋，
申请(专利权)人：长江流域水环境监测中心，睿克环境科技中国有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42