一种藻类分层采样系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种藻类分层采样系统及其控制方法，包括：取样系统、摄像系统、监测系统、运动系统和控制系统；其中，所述运动系统用于调节所述取样系统、摄像系统和监测系统相对于水体的运动轨迹；所述控制系统用于控制所述取样系统、摄像系统、监测系统、运动系统。本发明专利技术通过合理的功能设计和模块集成，利用两种不同的运行模式，实现自动化的水下藻类实时分层监控以及种类精准识别，为藻类的生长预测模型的建立以及藻类爆发预警提供有力的技术支持，具有较强的现实应用意义。较强的现实应用意义。较强的现实应用意义。

【技术实现步骤摘要】
一种藻类分层采样系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及潜流带修复
，具体涉及一种藻类分层采样系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]潜流带是地表水与地下水进行物质和能量交换的重要区域，对净化河流的水质及维护河流生态具有重要作用。然而近些年随着河流污染的加重，河流潜流带的净水能力及内部生物多样性不断下降，仅仅依靠河流自身的调节能力已经很难满足水质净化及生态调控需求，河流水质及生态遭到严重破坏，改善河流潜流带的“健康”状况对恢复河流生态具有至关重要的作用。且以往潜流带修复研究可操控性较差，操作步骤过于复杂，仅仅适合在实验室中进行操作，实验周期较长且不适宜较长河段潜流带的修复工作。
[0003]为此，寻求一种便于操作且适用于工程实际的潜流带修复方法迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了克服以上技术的不足，提供了一种藻类分层采样系统及其控制方法。
[0005]本专利技术克服其技术问题所采用的技术方案是：一种藻类分层采样系统，包括：取样系统、摄像系统、监测系统、运动系统和控制系统；其中，所述运动系统用于调节所述取样系统、摄像系统和监测系统相对于水体的运动轨迹；所述控制系统用于控制所述取样系统、摄像系统、监测系统、运动系统。
[0006]优选地，所述取样系统设有取样器，所述取样器连接样品存储装置。
[0007]优选地，所述摄像系统设有相机、显微放大镜头和辅助光源，所述相机连接防抖云台。
[0008]优选地，所述防抖云台设置为可升降式。
[0009]优选地，所述监测系统设有藻密度探头和水质探头。
[0010]优选地，所述运动系统设有支撑件和滑轨，所述取样系统、摄像系统、监测系统通过滑轨与所述支撑件可滑动连接。
[0011]优选地，所述运动系统还设有机械臂，所述取样系统、摄像系统、监测系统通过机械臂与所述滑轨可相对运动连接
[0012]优选地，所述运动系统还设有流速探头，所述流速探头用于探测水体流速，并传输至控制系统，通过运动偏移调制模块调节机械臂抓取角度及运动速度，对所述取样系统、摄像系统、监测系统位置进行补偿。
[0013]本专利技术提供一种基于所述藻类分层采样系统的控制方法，包括下述步骤：
[0014]S1、根据水体的深度，通过运动系统调节取样系统、摄像系统、监测系统至水下预设位置；预设摄像系统的拍摄频率，及监测系统的数据采集频率；
[0015]S2、摄像系统获取若干图片作为本层的样本图片，传输至控制系统，通过图像识别模块对样本图片进行分析，根据样本图片亮度，通过光源控制模块调节辅助光源的补光强
度，直至样本图片满足图像识别模块需求；
[0016]S3、摄像系统对水下藻类进行拍摄获取本层的藻类图片，通过CSI接口传输至控制系统，通过图像处理模块对藻类图片进行修正，通过图像识别模块对修正后的藻类图片进行识别，修正的藻类图片及识别结果通过网络模块传输至终端服务器；
[0017]S4、监测系统获取本层的藻密度数据、水质数据，传输至控制系统，通过网络模块传输至终端服务器；
[0018]S5、每间隔一段时间，通过取样系统对水下藻类进行采集和存储；
[0019]S6、通过运动系统调节取样系统、摄像系统、监测系统至下一层预设位置，重复步骤2
‑
5直至完成若干层藻类的采样。
[0020]本专利技术还提供另一种基于所述藻类分层采样系统的控制方法，包括下述步骤：
[0021]S1、常态化运行时，预设采样周期，每周期开始时，通过运动系统调节取样系统、摄像系统在水面以下不同深度进行运动，通过取样系统完成采样；
[0022]S2、通过摄像系统的显微放大镜头对取得的样本进行显微拍摄，传输至控制系统，通过智能图像识别模块获取不同水深的藻类情况，后关闭显微放大镜头；
[0023]S3、每周期内，通过摄像系统的摄像头定时对水下藻类进行分层拍摄，在周期结束后，通过CSI接口将数据传输至控制系统，通过网络模块传输至终端服务器；
[0024]S4、将显微拍摄获得的藻类情况与分层拍摄到的图片进行比对，通过图像处理模块修正分层拍摄的图片存在的误差；
[0025]S5、若进行图像处理和识别时，发现藻类密度达到阈值，停止对水下藻类进行分层拍摄，仅通过取样系统进行采样，并通过摄像系统的显微放大镜头和摄像头实现更加精确的藻类情况监测。
[0026]相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：本专利技术设计了一种藻类分层采样系统，可通过两种不同的控制方法实现两种运行模式，其一可长期在水下分层拍摄藻类图片，监测相关水环境指标，并将数据同步上传至终端服务器；其二可以依需求采集特定层级的藻类样品，并对样品现场进行图像识别，从而实现对藻类品种的识别及其分布状态的监控。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例的结构示意图。
[0028]图2为图1中的局部结构示意图。
[0029]图中，101、取样器；102、样品存储装置；201、辅助光源；202、摄像头；203、显微放大镜头；204、防抖云台；301、藻密度探头；302、水质探头；303、流速探头；304、波高仪；401、支撑杆；402、滑轨；403、机械臂；500、控制系统；600、CSI接口；700、取样箱；800、主控箱；801、外部电源；802、充电线。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。
[0031]实施例
[0032]一种藻类分层采样系统，如图1所示，包括：取样系统、摄像系统、监测系统、运动系
统和控制系统500；其中，运动系统用于调节取样系统、摄像系统和监测系统相对于水体的运动轨迹；控制系统500用于控制取样系统、摄像系统、监测系统和运动系统。
[0033]所述藻类分层采样系统的一种控制方法，包括下述步骤：
[0034]S1、根据水体的深度，通过运动系统调节取样系统、摄像系统、监测系统至水下预设层级位置；预设摄像系统的拍摄频率，及监测系统的数据采集频率；
[0035]S2、摄像系统获取若干图片作为本层的样本图片，传输至控制系统500，通过图像识别模块对样本图片进行分析，根据样本图片亮度，通过光源控制模块调节辅助光源201的补光强度，直至样本图片满足图像识别模块需求；
[0036]S3、摄像系统对水下藻类进行拍摄获取本层的藻类图片，通过CSI接口600传输至控制系统500，可通过信号转换模块将图像信号转换为数字信号，降低控制系统500的传输和储存负荷，通过图像处理模块对藻类图片进行修正，通过图像识别模块对修正后的藻类图片进行识别，修正的藻类图片及识别结果通过网络模块传输至终端服务器；
[0037]S4、监测系统获取本层的藻密度数据、水质数据(包括特定营养盐浓度、无机盐浓度等)，传输至控制系统500，通过网络模块传输至终端服务器；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种藻类分层采样系统,其特征在于，包括：取样系统、摄像系统、监测系统、运动系统和控制系统；其中，所述运动系统用于调节所述取样系统、摄像系统和监测系统相对于水体的运动轨迹；所述控制系统用于控制所述取样系统、摄像系统、监测系统、运动系统。2.根据权利要求1所述的藻类分层采样系统，其特征在于，所述取样系统设有取样器，所述取样器连接样品存储装置。3.根据权利要求1所述的藻类分层采样系统，其特征在于，所述摄像系统设有相机、显微放大镜头和辅助光源，所述相机连接防抖云台。4.根据权利要求3所述的藻类分层采样系统，其特征在于，所述防抖云台设置为可升降式。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的藻类分层采样系统，其特征在于，所述监测系统设有藻密度探头和水质探头。6.根据权利要求1
‑
4任一项所述的藻类分层采样系统，其特征在于，所述运动系统设有支撑件和滑轨，所述取样系统、摄像系统、监测系统通过滑轨与所述支撑件可滑动连接。7.根据权利要求6所述的藻类分层采样系统，其特征在于，所述运动系统还设有机械臂，所述取样系统、摄像系统、监测系统通过机械臂与所述滑轨可相对运动连接。8.根据权利要求7所述的藻类分层采样系统，其特征在于，所述运动系统还设有流速探头，所述流速探头用于探测水体流速，并传输至控制系统，通过运动偏移调制模块调节机械臂抓取角度及运动速度，对所述取样系统、摄像系统、监测系统位置进行补偿。9.一种基于权利要求1
‑
8任一项所述藻类分层采样系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、根据水体的深度，通过运动系统调节取样系统、摄像系统、监测系统至水下预设位置；预设摄像系统的拍摄频率，及监测系统的数据采集频率；S2、摄像系统获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁海钰，金光球，唐洪武，钱竹隐，张凯文，田宇航，马冉，邹宇灏，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：