[發明專利]基于海空無人采集裝備的近岸海域水質采樣網絡規劃方法

有效

• 申請號: 201810524815.8
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN109086957B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 唐宇;雷歡;鐘震宇;駱少明;侯超鈞;莊家俊;郭琪偉
• 申請（專利權）人: 仲愷農業工程學院;廣東省智能制造研究所
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26;G06F16/29
• 代理公司: 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙) 44446
• 代理人: 周鄭奇;林名欽

1.一種基于海空無人采集裝備的近岸海域水質采樣網絡規劃方法，其特征在于，其中，海空無人采集裝備包括利用無人機和無人船搭載的海洋環境信息采集儀，用于采集海洋氣象、水色及水質參數數據，包括如下步驟：

S1.收集反映研究海域水質狀況的歷史采樣數據，并將所述歷史采樣數據映射到地理信息系統GIS中；

S2.基于地理信息系統GIS對歷史采樣數據進行插值處理，以獲取研究海域的水質分布；

S3.采用基于網格的多密度聚類算法對研究海域的水質分布進行聚類，劃分出若干不同水質的監測海域；

S4.根據聚類后的海域劃分結果對固定采集設備布設點進行規劃；

S5.以固定采集設備布設點為參考點，建立三角網格生長數學模型，對無人船采集裝備的巡航點位置進行規劃；

S6.結合陸源入海排污口分布情況、固定采集設備布設點及無人船采集裝備巡航點規劃結果，對無人機采集裝備固定巡航點進行設定，同時根據無人船采集裝備在巡航點海域的在線水質監測狀況，動態設定無人機采集裝備臨時應急巡航點；

S7.對固定采集設備布設點、無人船采集裝備的巡航點、無人機采集裝備固定巡航點及

無人機采集裝備應急巡航點規劃結果進行整理分析，形成海空一體化海洋環境信息采樣網絡；

步驟S5中，以固定采集設備布設點為參考點，建立三角網格生長數學模型，對無人船采集裝備的巡航點位置進行規劃，具體過程如下：

第k個三角網格生長長度計算公式定義為：

l_k＝αC_kl₀(3)

其中為當前海域的平均水質指標與第一類水質指標濃度的差異度，α為常量系數，l₀為初始長度，K為當前海域的樣本點數據個數；當前海域為當前生長區域以l₀為半徑的海域；采樣點i的水質指標濃度為C_i＝(c_i1，c_i2，…，c_im)；w_j為第j個水質指標的權重；為第1類水質第j個指標標準值；

首先以固定采集設備布設點B_i作為中心點，向外擴展等邊三角形ΔT_i1T_i2T_i3，其中B_i到三角形3個頂點的距離均為l_i1；以B_i為頂點，以B_iT_i1為角平分線，向外擴展等腰三角形ΔB_iT_i4T_i5，其中T_i1到三角形底邊頂點T_i4、T_i5的距離為l_i2；以B_i為頂點，以B_iT_i2為角平分線，向外擴展等腰三角形ΔB_iT_i6T_i7，其中T_i2到三角形底邊頂點T_i6、T_i7的距離為l_i3；將生長的頂點與該頂點所在等腰三角形內的點的連線作為角平分線，將該等腰三角形內的點作為頂點，以此為規則繼續生長等腰三角形，最終生長成以固定采集設備布設點B_i為參考點的三角網格，其頂點集合為{T_i1，T_i2，…，T_iM}，該頂點集合為無人船采集裝備的巡航點。

2.根據權利要求1所述的一種基于海空無人采集裝備的近岸海域水質采樣網絡規劃方法，其特征在于：

利用無人機搭載的海洋環境信息采集儀包括氣象儀和多光譜儀，用于采集水色、風速、風向、溫濕度參數數據；通過多光譜儀進行多光譜水色分析，以定性判別海洋水質狀況并檢測突發性海洋水體污染；通過氣象儀進行氣象參數分析，以估計海面風場、海浪場、海流場影響海洋污染擴散遷移的海洋環境因素；

利用無人船搭載的海洋環境信息采集儀包括水質多參數檢測儀和營養鹽監測儀，用于采集DO、COD、pH、水溫、鹽度、總磷、總氮參數數據，實現海洋水質參數的在線監測分析。