基于生物行为学与多光谱的水质在线监测预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于生物行为学与多光谱的水质在线监测预警系统，生物监测装置包括生物养殖装置和图像采集装置，水处理装置包括过滤器、加热单元、制冷单元；生物养殖装置用于放置待监测水样及生物，图像采集装置用于采集生物的运动图像，数据处理装置用于对生物的运动图像进行处理，生成检测结果，过滤器用于过滤待监测水样中的杂质，加热单元及制冷单元用于控制待监测水样的温度，光谱检测装置用于测定待监测水样的紫外到可见光全波长吸收光谱，显示装置用于显示生物的运动图像和检测结果，报警装置用于在数据处理装置与光谱检测装置均发出报警信号时进行报警。

【技术实现步骤摘要】
基于生物行为学与多光谱的水质在线监测预警系统
本专利技术涉及水质监测与预警
，更具体的说是涉及一种基于生物行为学与多光谱的水质在线监测预警系统。
技术介绍
目前，随着我国工农业经济的快速发展，由此造成的我国水污染问题日趋严重。突发性水污染现象也时常发生。突发性水污染事件的发生具有很大的不确定性，一旦发生所造成的危害具有不可逆性。因此，能够建立完善的水质监测预警系统，能够及时、科学、准确地监测到水质在初期受到的突发性污染而及时采取防护措施以免造成更大的危害尤为重要。我国对于饮用水水质的监测方法主要分为两类，即理化监测和生物监测。理化监测方法-即采用各种仪器，通过定量或定性的分析方法，直接分析测定水环境内有害物质或它们的浓度；生物监测方法-即用群落、种群或生物个体对环境污染所产生的反应，通过生物学的方法，从生物学角度对环境污染状况进行监测、评价和水质预警的一种技术。但是，前理化在线分析技术主要有荧光光谱和紫外光谱两种。荧光光谱法主要针对水体中的有荧光性质的污染物和有毒物质，局限性比较大。生物在线监测技术中由于生物容易受外界环境条件变化的影响，生物在线监测系统往往容易产生误报警。因此，如何能够长期、综合、精准的监测水质并且误报警率低是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于生物行为学与多光谱水质在线监测预警系统。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于生物行为学与多光谱水质在线监测预警系统，包括：生物监测装置，水处理装置，光谱检测装置，显示装置，数据处理装置，报警装置；所述生物监测装置包括生物养殖装置和图像采集装置，所述水处理装置包括过滤器、加热单元、制冷单元；所述生物养殖装置用于放置待监测水样及生物，所述图像采集装置用于采集生物的运动图像，所述数据处理装置用于对生物的运动图像进行处理，生成检测结果，所述过滤器用于过滤待监测水样中的杂质，所述加热单元及所述制冷单元用于控制待监测水样的温度，所述光谱检测装置用于测定待监测水样的紫外到可见光全波长吸收光谱，所述显示装置用于显示生物的运动图像和检测结果，所述报警装置用于在所述数据处理装置与所述光谱检测装置均发出报警信号时进行报警。优选的，所述水处理装置还包括水泵，所述水泵用于提高进水压力，使水体正常流动。优选的，所述温度控制在23-25℃。优选的，所述检测结果具体包括生物运动轨迹，参数曲线，实时参数。优选的，所述实施参数包括生物数目、生物平均游动速度、平均高度、平均转弯次数。优选的，所述报警装置还用于在水温超出范围时进行报警。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种生物行为学监测预警技术具有实时在线的能力，多光谱在线监测技术通过快速测定水体的紫外-可见/纯紫外全波长吸收光谱，结合水质模型计算，可以快速分析出水质中的有机污染物质；通过生物监测装置与光谱检测装置相结合的监测系统，综合评价水质安全、进行水质安全预警，极大降低了误报警率，提高了检测精度的基于生物行为学与多光谱水质在线监测预警系统。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术提供的系统结构示意图。图2附图为本专利技术提供的水处理器结构示意图。图3附图为本专利技术提供的光谱图。其中，1为生物监测装置，2为水处理装置，3为光谱检测装置，4为显示装置，5为数据处理装置，6为报警装置；11为动物养殖装置，12为图像采集装置；21为过滤器，22为加热单元，23为制冷单元，24为水泵。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种基于生物行为学与多光谱水质在线监测预警系统，包括：生物监测装置1，水处理装置2，光谱检测装置3，显示装置4，数据处理装置5，报警装置6；生物监测装置1包括生物养殖装置11和图像采集装置12，水处理装置2包括过滤器21、加热单元22、制冷单元23；生物养殖装置11用于放置待监测水样及生物，图像采集装置12用于采集生物的运动图像，数据处理装置5用于对生物的运动图像进行处理，生成检测结果，过滤器21用于过滤待监测水样中的杂质，加热单元22及制冷单元23用于控制待监测水样的温度，光谱检测装置3用于测定待监测水样的紫外到可见光全波长吸收光谱，显示装置4用于显示生物的运动图像以及检测结果，报警装置6用于在数据处理装置5与光谱检测装置3均发出报警信号时进行报警。为进一步优化上述技术方案，水处理装置2还包括水泵24，水泵24用于提高进水压力，使水体正常流动。为进一步优化上述技术方案，温度控制在23-25℃。为进一步优化上述技术方案，检测结果具体包括生物运动轨迹，参数曲线，实时参数。为进一步优化上述技术方案，实时参数包括生物数目、生物平均游动速度、平均高度、平均转弯次数。为进一步优化上述技术方案，报警装置6还用于在水温超出范围时进行报警。实施例生物养殖装置11中可饲养5-10条斑马鱼，斑马鱼是较为常见的淡水鱼，体长较小，颜色略深，它能够对水体中化学成分的变化做出快速的反应。在生物养殖装置11中配有LED照明光源同时装有导流槽(上下左右四个侧壁)，外侧还有两套进水口和排水口，其中一套作为备用，另设有一个溢出水口，水样的进、出可通过阀门调节。图像采集装置12安装在生物养殖装置11前方，它配备了高性能摄像系统和大容量的图像采集卡，能24小时实时连续监测鱼的运动行为，采集速度快，能及时将图像数据反馈到数据处理装置5中。过滤器21通过吸力作用采集水样，能有效滤除水中的较大颗粒及杂质；过滤器21前方安装有水泵24，主要是用在进水压力不足时将其开启，帮助水体正常循环；水样过滤后进入加热单元22和制冷单元23，这两个装置上都设有一个入水口、一个排水口和一个溢出水口，它们能将水温控制在23-25℃范围内，超出该温度范围则会触发警报装置25报警。图像采集装置12能够24小时持续观测鱼的每步移动，实时记录斑马鱼的运动图像及视频，系统能对采集到的斑马鱼的运动轨迹快速处理，建立背景环境，为每条鱼进行ID标识，同时定位每条鱼的不同时刻的位置，记录一段时间内的鱼的运动轨迹。为数据分析提供依据，系统对一定时间内，采集和处理后的图像数据进行分析、整理，计算出多项参数指标，如：活鱼数目、鱼的平均游动速度、平均高度、平均转弯次数等，统计分析各参数数据，综合判定鱼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生物行为学与多光谱的水质在线监测预警系统，其特征在于，包括：生物监测装置(1)，水处理装置(2)，光谱检测装置(3)，显示装置(4)，数据处理装置(5)，报警装置(6)；/n所述生物监测装置(1)包括生物养殖装置(11)和图像采集装置(12)，所述水处理装置(2)包括过滤器(21)、加热单元(22)、制冷单元(23)；/n所述生物养殖装置(11)用于放置待监测水样及生物，所述图像采集装置(12)用于采集生物的运动图像，所述数据处理装置(5)用于对生物的运动图像进行处理，生成检测结果，所述过滤器(21)用于过滤待监测水样中的杂质，所述加热单元(22)及所述制冷单元(23)用于控制待监测水样的温度，所述光谱检测装置(3)用于测定待监测水样的紫外到可见光全波长吸收光谱，所述显示装置(4)用于显示生物的运动图像和检测结果，所述报警装置(6)用于在所述数据处理装置(5)与所述光谱检测装置(3)均发出报警信号时进行报警。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于生物行为学与多光谱的水质在线监测预警系统，其特征在于，包括：生物监测装置(1)，水处理装置(2)，光谱检测装置(3)，显示装置(4)，数据处理装置(5)，报警装置(6)；
所述生物监测装置(1)包括生物养殖装置(11)和图像采集装置(12)，所述水处理装置(2)包括过滤器(21)、加热单元(22)、制冷单元(23)；
所述生物养殖装置(11)用于放置待监测水样及生物，所述图像采集装置(12)用于采集生物的运动图像，所述数据处理装置(5)用于对生物的运动图像进行处理，生成检测结果，所述过滤器(21)用于过滤待监测水样中的杂质，所述加热单元(22)及所述制冷单元(23)用于控制待监测水样的温度，所述光谱检测装置(3)用于测定待监测水样的紫外到可见光全波长吸收光谱，所述显示装置(4)用于显示生物的运动图像和检测结果，所述报警装置(6)用于在所述数据处理装置(5)与所述光谱检测装置(3)均发出报警信号时进行报警。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志伟，梁志杰，李莉，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50