[發明專利]基于青鳉魚逐級行為模型的水質監測預警方法及系統

有效

• 申請號: 201811479985.5
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109633113B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 劉躍丹;李尚戈;潘宏偉;劉曉偉;汪浩;范中亞;楊漢杰;王文才;劉祚屹;陳相林
• 申請（專利權）人: 環境保護部華南環境科學研究所
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.基于青鳉魚逐級行為模型的水質監測預警方法，其特征是，包括：

步驟（1）：根據設定時間間隔在流水系統中加入指定濃度的多環芳烴；采集利用電極施加電場情況下青鳉魚的行為數據；根據所述行為數據與時間和多環芳烴濃度的正相關關系構建逐級響應模型；

采集利用電極施加電場情況下青鳉魚的行為數據的具體步驟為：

發射信號電極連續發射低壓正弦高頻信號，在青鳉魚行為監測區域內形成一個低壓正弦高頻信號電場，當青鳉魚在檢測區域內運動導致電場發生變化以后，接收信號電極感應電場的變化，接收信號電極將變化的電信號傳輸給控制器，控制器依據變化的電信號對青鳉魚的行為進行解析，進而實現青鳉魚行為信號的采集；控制器依據變化的電信號對青鳉魚的行為進行解析：信號接收電極在接收到改變的電信號以后，通過傅里葉快速轉換，對行為信號進行在線處理，通過A/D轉換器，實現行為強度的采集；

根據所述行為數據與時間和多環芳烴濃度的正相關關系構建逐級響應模型的具體步驟為：

根據行為數據在時間t和濃度C兩個維度上都是正相關關系，將時間和濃度統一整合為環境壓力變量E，即E=et*C 隨著時間增加，濃度增加，環境壓力也相應增加，e為常數；根據環境壓力E與行為強度的關系構建逐級響應模型；

逐級響應模型中，環境壓力E為x軸，行為強度為y軸；環境壓力分為五個階段，分別是：無效應階段、刺激階段、適應階段、調整階段和毒性效應階段；隨著階段的遞增，行為強度也逐漸增強；步驟（2）：同時，利用兩個攝像頭采集青鳉魚的視頻圖像；從視頻圖像中提取青鳉魚的運動過程中的軌跡、運動速率、運動形態和運動方向；

步驟（3）：對比步驟（1）的逐級響應模型和步驟（2）提取的數據；記錄每個階段的行為規律，根據行為規律給出水質監測結果。

2.如權利要求1所述的方法，其特征是，在所述步驟（1）之前，還包括步驟（10）：

在流水系統中對青鳉魚進行養殖，所述流水系統，包括：青鳉魚行為監測區域，青鳉魚行為監測區域為一個透明圓柱管，透明圓柱管的兩端分別設有底蓋和頂蓋，在底蓋上設有進水口，所述進水口與進水管連接；在頂蓋上設有敞開口，敞開口的側面設有溢流口，在青鳉魚行為監測區域與底蓋之間、青鳉魚行為監測區域與頂蓋之間設有帶孔硅膠墊；

在流水系統的頂部設置一個攝像頭，在流水系統的側面設置另外一個攝像頭，兩個攝像頭分別對青鳉魚進行視頻采集，兩個攝像頭將采集到的青鳉魚活動視頻傳輸給控制器；

在青鳉魚行為監測區域中設有兩組電極，兩組電極均安裝在透明圓柱管內壁上，每組電極由相對設置的兩對電極組成，其中一對為發射信號電極，另外一對為接收信號電極；電極上設有電極點，電極點通過信號線連接控制器。

3.如權利要求1所述的方法，其特征是，

根據設定時間間隔在流水系統中加入指定濃度的多環芳烴的具體步驟為：

指定濃度為0-20TU的多環芳烴分批次，每批次預定采集時間間隔分短期、中期與長期，短期為7天以下，中期為7至14天，長期多至一個月。

4.基于青鳉魚逐級行為模型的水質監測預警系統，包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成上述權利要求1-3任一項方法所述的步驟。