本发明专利技术提供一种水下藻类监测装置，包括支撑杆，所述支撑杆自上而下依次设有控制及供能箱、液氮储存箱和监测箱；所述控制及供能箱的内部设有控制系统和电源；所述液氮储存箱的内部设有液氮罐；所述监测箱与所述支撑杆可滑动连接；所述监测箱的内部设有储水箱和显微拍摄装置；所述储水箱的内部设有解冻装置；所述储水箱的内部通过输水管与水体相连通，所述输水管上设有水泵；所述储水箱的内部通过输氮管和排氮管与所述液氮罐相连通，所述输氮管和排氮管上均设有控制阀；所述显微拍摄装置可绕所述储水箱作圆周运动。本发明专利技术能够实现藻类状态的连续原位监测，并为藻类爆发预警提供重要技术支撑。支撑。支撑。
【技术实现步骤摘要】
一种水下藻类监测装置及其监测方法
[0001]本专利技术涉及水下藻类监测
，具体是一种水下藻类监测装置及其监测方法。
技术介绍
[0002]藻类在河湖水体中的大量繁殖，对自然环境和经济社会都会产生较大影响，因而对于藻类的研究仍是水利工程和环境工程领域的重点研究项目之一。
[0003]受限于藻类的微小体积以及藻类在水中复杂的运动状态，传统的对于藻类的监测方法，仍是首先获取水样，然后进行室内人工实验为主，数据采集效率低，时效性差；而且目前仍旧缺乏在水下原位获取小尺度上高清晰度的藻类图像数据的水下摄像装置，采集的图像也仅为二维的图片，难以生成三维模型。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术，本专利技术提出一种水下藻类监测装置及其监测方法，能够针对藻类图像进行水下采集与三维生成，从而实现藻类状态的连续原位监测，并为藻类爆发预警提供重要技术支撑。
[0005]本专利技术提供的一种水下藻类监测装置，包括支撑杆，所述支撑杆自上而下依次设有控制及供能箱、液氮储存箱和监测箱，所述支撑杆的底部设有用于与水体底泥进行固定的固定件；所述控制及供能箱的内部设有控制系统和电源；所述液氮储存箱的内部设有液氮罐；所述监测箱与所述支撑杆可滑动连接；所述监测箱的内部设有储水箱和显微拍摄装置；所述储水箱的内部设有解冻装置；所述储水箱的内部通过输水管与水体相连通，所述输水管上设有水泵；所述储水箱的内部通过输氮管和排氮管与所述液氮罐相连通，所述输氮管和排氮管上均设有控制阀；所述显微拍摄装置可绕所述储水箱作圆周运动。
[0006]优选地，所述监测箱的内部还设有补光灯，所述补光灯置于所述储水箱的上方。
[0007]优选地，所述支撑杆包括左支杆和右支杆，所述左支杆和右支杆上分别设有左导轨和右导轨，所述监测箱的外壁设有连接板，所述连接板与所述左导轨和右导轨相连接。
[0008]优选地，所述固定件包括主固定杆和数个侧固定杆，所述主固定杆设于所述支撑杆的下端，所述数个侧固定杆分布于所述支撑杆的底周部，所述主固定杆和侧固定杆的底部均设置为锥形结构。
[0009]优选地，所述监测箱与所述储水箱之间设置为真空。
[0010]优选地，所述解冻装置为多层的弧形解冻板。
[0011]优选地，所述监测箱的内部位于所述储水箱的下方设有固定底座，所述固定底座的上端设有转杆，所述转杆与从动旋转齿轮活动连接，所述从动旋转齿轮通过主动旋转齿轮与旋转电机相连接，所述从动旋转齿轮的上端设有旋转盘，所述显微拍摄装置设于所述
旋转盘上。
[0012]本专利技术还提供一种所述的水下藻类监测装置的监测方法，包括下述步骤：S1、将支撑杆通过固定件固定于水体中；根据水体的深度,通过控制系统调节监测箱在支撑杆上移动，使得监测箱至水下预设位置；预设显微拍摄装置的拍摄频率，使显微拍摄装置处于旋转状态；S2、通过控制系统控制水泵将外界水体吸入储水箱中，吸水停止后，通过控制系统打开控制阀，使液氮罐中的液氮输入储水箱中，储水箱中的水体冷冻凝固；S3、通过显微拍摄装置获取若干图片并传输至控制系统,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补光灯的光强；S4、补光灯调节至最适后，显微拍摄装置继续进行拍摄，获取若干图片并传输至控制系统，控制系统内三维成像模块对样本图片进行分析，并利用三维成像算法实现藻类的三维建模，成像结果通过控制系统内的无线网卡传输至服务端；S5、一次三维成像完成后，通过控制系统控制电源，使解冻装置被供电，温度升高，使得储水箱体中的水体解冻，调节监测箱向上移动，使得输水管露出水面，控制系统控制水泵将储水箱中的水排出；S6、重复步骤1
‑
5，水下深度可自由调节，多次进行水体藻类三维成像，获取不同藻类信息。
[0013]优选地，所述三维成像算法包括下述步骤：S1、用显微摄像装置对被测藻类在多个角度拍摄多张照片；S2、使用数字图像处理算法对得到的照片进行像素级的处理和识别，找出大量特征点；S3、使用匹配算法对不同照片上的大量特征点进行匹配，找出不同照片上的同一个点；S4、构建场景坐标系，通过解高次方程组方法反演推算每张照片对应的拍摄位置和角度，对每张照片拍摄时的显微摄像装置进行定位；S5、根据显微摄像装置的相对空间坐标和方向以及同名点数据，利用测量学算法求出所有同名点的空间三维坐标；S6、大量同名点构成点云，将点连接起来构成面，将照片贴在面上，形成三维模型。
[0014]相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：目前藻类拍摄成像为二维，为了克服技术的不足，以对藻类进行更全面监测，即实现藻类的三维成像，需要对水中的藻类进行多角度的拍摄，由于水中藻类微小，其在水中除了水流会导致其转动，藻类自身在水中也会进行自转，这样会使得在拍摄时可能会是多个无效角度，考虑利用液氮汽化吸热而使水体急速冷冻方法让藻类及其周边的水体瞬间凝固，通过使显微拍摄装置围绕储水箱360
°
不断转动来进行拍摄从而获得藻类的多角度图像进而达到三维图像生成的目的；最后进行解冻，利用小型水泵使水体排出，一段时间后，利用小型水泵使新的水体输入以完成水体及水体内藻类的更新，从而进行下一次的测量。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例的结构示意图。
[0016]图2
‑
4为本专利技术实施例的局部结构示意图。
[0017]图中：1、支撑杆；2、右导轨；3、主固定杆；4、侧固定杆；5、控制及供能箱；6、液氮储存箱；7、监测箱；8、输氮管；9、排氮管；10、显微拍摄装置；11、外部电源；12、控制系统；13、液氮罐；14、控制阀；15、输电线；16、储水箱；17、弧形解冻板；18、固定底座；19、小型水泵；20、输水管；21、补光灯；22、旋转电机；23、旋转盘；24、主动旋转齿轮；25、从动旋转齿轮；26、转杆；27、连接板；28、承重板。
具体实施方式
[0018]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。
实施例
[0019]一种水下藻类监测装置，如图1
‑
4所示，包括支撑杆1，支撑杆1包括左支杆和右支杆，所述左支杆和右支杆的底部通过支撑座连接形成一体，所述左支杆和右支杆上分别安装有左导轨和右导轨2，支撑杆1自上而下依次安装有控制及供能箱5、液氮储存箱6和监测箱7，支撑杆1的底部安装有用于与水体底泥进行固定的固定件，具体的，所述固定件包括主固定杆3和四个侧固定杆4，主固定杆3安装于所述支撑座的下端，四个侧固定杆4均匀分布于所述支撑座的周部，主固定杆3和侧固定杆4的底部均设置为锥形结构，以增加与水体底泥的固定效果。
[0020]进一步，控制及供能箱5使用时置于水面以上，内部安装有控制系统12和外部电源11。
[0021]进一步，液氮储存箱6使用时置于水面以上，内部安装有液氮罐13。
[0022]进一步，监测箱7与支撑杆1可滑动连接，具体的，如本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下藻类监测装置，其特征在于，包括支撑杆，所述支撑杆自上而下依次设有控制及供能箱、液氮储存箱和监测箱，所述支撑杆的底部设有用于与水体底泥进行固定的固定件；所述控制及供能箱的内部设有控制系统和电源；所述液氮储存箱的内部设有液氮罐；所述监测箱与所述支撑杆可滑动连接；所述监测箱的内部设有储水箱和显微拍摄装置；所述储水箱的内部设有解冻装置；所述储水箱的内部通过输水管与水体相连通，所述输水管上设有水泵；所述储水箱的内部通过输氮管和排氮管与所述液氮罐相连通，所述输氮管和排氮管上均设有控制阀；所述显微拍摄装置可绕所述储水箱作圆周运动。2.如权利要求1所述的水下藻类监测装置，其特征在于，所述监测箱的内部还设有补光灯，所述补光灯置于所述储水箱的上方。3.如权利要求1或2所述的水下藻类监测装置，其特征在于，所述支撑杆包括左支杆和右支杆，所述左支杆和右支杆上分别设有左导轨和右导轨，所述监测箱的外壁设有连接板，所述连接板与所述左导轨和右导轨相连接。4.如权利要求1或2所述的水下藻类监测装置，其特征在于，所述固定件包括主固定杆和数个侧固定杆，所述主固定杆设于所述支撑杆的下端，所述数个侧固定杆分布于所述支撑杆的底周部，所述主固定杆和侧固定杆的底部均设置为锥形结构。5.如权利要求1或2所述的水下藻类监测装置，其特征在于，所述监测箱与所述储水箱之间设置为真空。6.如权利要求1或2所述的水下藻类监测装置，其特征在于，所述解冻装置为多层的弧形解冻板。7.如权利要求1或2所述的水下藻类监测装置，其特征在于，所述监测箱的内部位于所述储水箱的下方设有固定底座，所述固定底座的上端设有转杆，所述转杆与从动旋转齿轮活动连接，所述从动旋转齿轮通过主动旋转齿轮与旋转电机相连接，所述从动旋转齿轮的上端设有旋转盘，所述显微拍摄装置设于所述旋转盘上。8.一种基于权利要求1
‑
7任一项所述的水下藻类监测装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜景晟，金光球，张凯文，唐洪武，宗虹蓉，颜韬，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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