[發(fā)明專利]一種無人船水質(zhì)監(jiān)控布點(diǎn)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011233963.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN112540161B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何嘉慧;李毅;招麗香
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山市禪城區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站
• 主分類號(hào): G01N33/18
• 分類號(hào): G01N33/18
• 代理公司: 北京化育知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

1.一種無人船水質(zhì)監(jiān)控布點(diǎn)優(yōu)化方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：建立無人船水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，獲取當(dāng)前流域的地形數(shù)據(jù)，并根據(jù)當(dāng)前流域的地形數(shù)據(jù)設(shè)置初始的監(jiān)控點(diǎn)；

S2：在初始的監(jiān)控點(diǎn)放置無人船；

S3：將當(dāng)前位置作為監(jiān)控點(diǎn)，無人船采集監(jiān)控點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)，并將監(jiān)控點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控中心；

S4：根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的水質(zhì)數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前的監(jiān)控布點(diǎn)是否為最優(yōu)，若是則輸出當(dāng)前的監(jiān)控布點(diǎn)，并結(jié)束優(yōu)化，否則對(duì)監(jiān)控布點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，并返回步驟S3；

當(dāng)前的監(jiān)控布點(diǎn)是否最優(yōu)的判斷依據(jù)為：相鄰的監(jiān)控點(diǎn)兩個(gè)水質(zhì)數(shù)據(jù)存在差異，并且數(shù)據(jù)異常的監(jiān)控點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)與相鄰的監(jiān)控點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)之間的差量符合要求，差量的公式為：

式中，為第i個(gè)監(jiān)控點(diǎn)第j項(xiàng)水質(zhì)數(shù)據(jù)的差量；分別為第j項(xiàng)水質(zhì)數(shù)據(jù)的最高值和最低值；分別為第i個(gè)監(jiān)控點(diǎn)和相鄰的第i+1個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的第j項(xiàng)水質(zhì)數(shù)據(jù)；i為監(jiān)控點(diǎn)指示量；j為水質(zhì)數(shù)據(jù)指示量；

具體步驟為：

S4-1：監(jiān)控中心根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)判斷是否存在兩個(gè)水質(zhì)數(shù)據(jù)類似的相鄰的監(jiān)控點(diǎn)，若是則對(duì)監(jiān)控布點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，控制兩個(gè)水質(zhì)數(shù)據(jù)類似的相鄰的監(jiān)控點(diǎn)處的無人船相互遠(yuǎn)離，并返回步驟S3，否則進(jìn)入步驟S4-2；

S4-2：監(jiān)控中心根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)判斷是否存在數(shù)據(jù)異常的監(jiān)控點(diǎn)，若是則進(jìn)入步驟S4-3，否則當(dāng)前的監(jiān)控布點(diǎn)為最優(yōu)，輸出當(dāng)前的監(jiān)控布點(diǎn)，并結(jié)束優(yōu)化；

S4-3：判斷異常水質(zhì)數(shù)據(jù)和相鄰的監(jiān)控點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)之間的差量是否小于差量閾值，若是則當(dāng)前的監(jiān)控布點(diǎn)為最優(yōu)，輸出當(dāng)前的監(jiān)控布點(diǎn)，并結(jié)束優(yōu)化，否則對(duì)監(jiān)控布點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，控制相鄰的監(jiān)控點(diǎn)處的無人船向數(shù)據(jù)異常的監(jiān)控點(diǎn)靠近，并返回步驟S3。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人船水質(zhì)監(jiān)控布點(diǎn)優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟S1中，無人船水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控中心、監(jiān)控基站以及若干無人船，所述監(jiān)控中心與監(jiān)控基站通信連接，所述監(jiān)控基站分別與若干無人船通信連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種無人船水質(zhì)監(jiān)控布點(diǎn)優(yōu)化方法，其特征在于：所述無人船設(shè)置有微處理器、定位模塊、通訊模塊、PH值傳感器、水溫傳感器、化學(xué)需氧量含量傳感器、氨氮含量傳感器、溶解氧含量傳感器以及總磷含量傳感器，所述微處理器分別與定位模塊、通訊模塊、PH值傳感器、水溫傳感器、化學(xué)需氧量含量傳感器、氨氮含量傳感器、溶解氧含量傳感器以及總磷含量傳感器通信連接，所述通訊模塊與監(jiān)控基站通信連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人船水質(zhì)監(jiān)控布點(diǎn)優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟S1中，當(dāng)前流域的地形數(shù)據(jù)包括：當(dāng)前流域所有分支點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)、當(dāng)前流域所有端點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)以及當(dāng)前流域所有支流的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人船水質(zhì)監(jiān)控布點(diǎn)優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟S1中，根據(jù)當(dāng)前流域的地形數(shù)據(jù)設(shè)置初始的監(jiān)控點(diǎn)的具體步驟為：

A-1：根據(jù)當(dāng)前流域所有分支點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)和所有端點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)確定端點(diǎn)與分支點(diǎn)之間以及相鄰分支點(diǎn)之間的支流；

A-2：根據(jù)支流的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，均勻的在各個(gè)支流設(shè)置若干個(gè)初始的監(jiān)控點(diǎn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人船水質(zhì)監(jiān)控布點(diǎn)優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟S2的具體步驟為：

S2-1：根據(jù)當(dāng)前流域所有分支點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)和所有端點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)確定擁有最多支流的分支點(diǎn)；

S2-2：在最多支流的分支點(diǎn)放置無人船水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控基站；

S2-3：監(jiān)控基站在初始的監(jiān)控點(diǎn)放置無人船。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人船水質(zhì)監(jiān)控布點(diǎn)優(yōu)化方法，其特征在于：所述水質(zhì)數(shù)據(jù)包括：PH值、水溫、化學(xué)需氧量含量、氨氮含量、溶解氧含量以及總磷含量。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人船水質(zhì)監(jiān)控布點(diǎn)優(yōu)化方法，其特征在于：所述數(shù)據(jù)異常的判斷依據(jù)為：存在一項(xiàng)水質(zhì)數(shù)據(jù)不屬于正常范圍內(nèi)，輸出當(dāng)前水質(zhì)數(shù)據(jù)異常。