[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

本公開公開了基于青鳉魚逐級行為模型的水質監測預警方法及系統，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；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。

技術領域

本公開涉及水質監測領域，特別是涉及基于青鳉魚逐級行為模型的水質監測預警方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提高了與本公開相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

目前，基于生物行為的水質監測具有檢測未知有害物、反映污染的積累效應、維護成本低等特點，已經成為一種新型的水質監測手段，并被廣泛應用。生物水質監測可以利用生物體對生態環境中污染物的種種反應，來直觀表征當前生態環境質量的好壞及受污染程度。

據發明人了解，現有表征當前水體質量的生物監測方法，存在由于環境因素、個體差異、實驗方法等帶來的假陽性預警。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本公開提供了基于青鳉魚逐級行為模型的水質監測預警方法及系統；

第一方面，本公開提供了基于青鳉魚逐級行為模型的水質監測預警方法；

基于青鳉魚逐級行為模型的水質監測預警方法，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；

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。

作為一種可能的實現方式，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。

作為一種可能的實現方式，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：

指定濃度一般為0-20TU的多環芳烴分批次測量(此處TU意指毒性單位，1TU的濃度代表相對魚的半數致死量LC50，相對應的，0.1TU就是半數致死劑量的10％)。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。

作為一種可能的實現方式，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：