[發明專利]利用水生生物行為圖像提取的水源水突發污染的預警方法

無效

• 申請號: 201110159233.2
• 申請日: 2011-06-14
• 公開（公告）號: CN102339521A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 周勤;蘇彩燕;蔡展航;黃東龍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G08B21/12
• 分類號: G08B21/12;G01N33/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 靳榮舉

技術領域

本發明涉及水源污染監測，特別是涉及一種利用水生生物行為圖像提取的水源水突發污染的預警方法。

背景技術

在水源水體流域上游的任何潛在污染源都可能導致水源水質突發性污染事故，且這些突發性污染事故均具有發生時間不可預見、持續時間短、污染物不確定、污染物濃度高等特點，有可能在短時間內迅速造成城市水源地內的生態環境的破壞和供水系統的重大損失，并可能進一步觸發更嚴重城市安全問題，處理不當還會造成影響深遠的后遺癥。因此，開展水源地突發污染事件快速評估與預警方法研究，以及包含快速評估、快速預警、快速響應、應急預案、后評估在內的突發污染事件應急技術和應急機制研究成為重中之重。而常規的檢測手段根本無法達到以上這些要求。即使采用先進的精密儀器，也由于毒物的種類繁多且檢測方法各不相同等原因而無法快速檢測，且這些檢測一般都是由實驗室里的設備完成的，進行在線現場監測預警難度更大。至今，我國幾乎沒有規范的、較為科學完善的自動連續監測方法來快速監測預警水源水有毒物質污染事故。

低等水生生物對于污染的反應靈敏，尤其是敏感生物的行為，生理生化指標可以幫助提早發現污染，因此可以起到快速判斷水質是否受到污染，達到及時預警的目的。然而過于低等的生物如水蚤、發光細菌等進行預警時卻由于其過于靈敏，誤報警率高。從運行效果看，其行為背景噪聲大，長時間跨度內的行為波動更進一步降低了這類監測器的可靠性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供可實現連續采樣，連續監測，自動預警、報警，誤報低的利用水生生物行為圖像提取的水源水突發污染的預警方法。

本發明利用斑馬魚具有非常敏銳的嗅覺、味覺、視覺、側線等感覺器官能力，能夠在感受水源受到污染后，主動離開受污染區域，游向未污染區域，并表現出明顯的行為，該行為可通過CCD攝像頭實時拍攝，本發明采用斑馬魚作為指示生物，結合計算機視覺技術，通過實時長期監測指示生物的行為變化，獲取指示生物的多項行為參數，通過相關指標的評價分析，可以實現水質突發性污染的及時預警。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

利用水生生物行為圖像提取的水源水突發污染的預警方法，包括如下步驟：

(1)將需要監測的原水用泵連續泵入裝有指示生物的監測容器，所述監測裝置包括透明框架、可調燈箱、監測容器、CCD攝像頭、報警裝置和計算機；監測容器設有進水口和出水口，監測容器的前端中心設有透明框架，后端設有可調燈箱，在監測容器前端50-100cm處設有CCD攝像頭，CCD攝像頭與計算機連接，計算機與報警裝置連接；監測容器內裝有經過馴化的5-8條斑馬魚作為指示魚，斑馬魚體長為2.7-3cm；

(2)CCD攝像頭對指示生物斑馬魚的行為進行連續拍攝，CCD攝像頭拍攝的圖像傳入計算機，計算機經過圖像提取和分析計算，得到斑馬魚的平均活動速率、平均活動高度、平均間距及平均轉身次數四個行為參數；

(3)將斑馬魚在污染水質條件下的四個行為參數與沒有污染水質條件下的四個行為參數進行綜合對比，分別按照提高幅度設定報警閾值；如果斑馬魚的四個行為參數中有不低于三個參數超過預警設置的閾值10-15分鐘，報警裝置就發出黃色報警信號，計算機將預警信息發送至指定對象；如果有出現斑馬魚死亡，報警裝置發出紅色警報信號，計算機將預警信息發送至指定對象。

為進一步實現本發明目的，所述報警閾值的設定取斑馬魚在污染水質條件下行為參數有對比沒有污染水質的行為參數，在平均活動速率、平均活動高度、平均間距及平均轉身次數四個行為參數值別提高20-50％。

所述監測容器為帶有長方形或者正方形空腔的方形結構，在方形結構的左右兩側分別設有進水口和出水口。

所述進水口處設魚缸加熱器。

所述進水口前端設置過濾裝置。

所述報警裝置包括短程報警裝置和/或遠程報警裝置；短程報警裝置采用指示燈，蜂鳴器進行報警；遠程報警裝置包括移動通訊裝置，將信息傳送到指定位置或者制定對象進行遠程報警。

相對于現有技術，本發明具有如下優點和有益效果：

本發明是一種在線生物預警系統，它能夠持續自動進行水環境質量的監測，應用斑馬魚的應激行為變化預警水源水突發性污染，具有響應速度迅速、靈敏度高、準確率高等特點，是常規監測手段所無法達到的。本裝置可廣泛應用于衛生防疫、環保、自來水公司、水廠等部門對水體的自動連續監測和應急預警等領域。

附圖說明