[發明專利]一種基于物聯網和人工智能的水產養殖環境實時在線監測方法及大數據云平臺

在審

• 申請號: 202011640007.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112651958A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 卓喜龍
• 申請（專利權）人: 卓喜龍
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/62;G06T7/73;G06F16/583;G06Q50/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于物聯網和人工智能的水產養殖環境實時在線監測方法，其特征在于：該基于物聯網和人工智能的水產養殖環境實時在線監測方法在具體實施過程中需要用到一種基于物聯網和人工智能的水產養殖環境實時在線監測系統，該系統包括區域劃分模塊、水面圖像采集模塊、水面圖像處理模塊、漂浮物環境采集模塊、區域環境檢測模塊、智能調控模塊、信息預處理模塊、分析與處理模塊、數據庫、遠程控制中心和后臺顯示終端；

分析與處理模塊分別與水面圖像處理模塊、區域環境檢測模塊、數據庫、智能調控模塊、遠程控制中心和后臺顯示終端連接，水面圖像采集模塊分別與區域劃分模塊和水面圖像處理模塊連接、漂浮物環境采集模塊分別于與水面圖像處理模塊和信息預處理模連接；

所述區域劃分模塊用于將水產養殖水面區域按照平面網格式進行區域劃分，得到劃分的各子區域，將各子區域按照預設順序進行編號，依次標記為1，2，...，j,...m；

所述水面圖像采集模塊包括若干監測設備，其分別設置在各子區域內，按照預設的采集時間段，利用監測設備中的攝像頭對各子區域進行水面圖像采集，得到各采集時間段各子區域的水面圖像，進而構建各采集時間段各子區域水面圖像集合F_rt(F_r1,F_r2,...F_ri,...F_r6)，r表示各子區域編號，r＝1，2，...，j,...m，t表示采集時間段，t＝1,2,...i,...6,將各采集時間段各子區域水面圖像集合發送至水面圖像處理模塊；

所述水面圖像處理模塊用于接收水面圖像采集模塊發送的各采集時間段各子區域水面圖像集合，其中水面圖像處理模塊包括水面漂浮物圖像處理模塊和水面反光圖像處理模塊；

所述水面漂浮物圖像處理模塊用于對采集的各采集時間段各子區域水面圖像進行處理，進而判斷該圖像中是否存在漂浮物，其具體處理步驟為：

A1、獲取各采集時間段各子區域的水面圖像；

A2、將獲取的各采集時間段各子區域的水面圖像與該子區域標準水面圖像進行對比，分析是否存在異常，若某采集時間段某子區域的水面圖像存在異常，則該子區域記為漂浮物子區域，該采集時間段為該漂浮物出現的時間此時統計漂浮物子區域編號；

A3、將該漂浮物子區域對應的水面圖像聚焦在漂浮物所在區域，進而提取漂浮物的特征，同時獲取該漂浮物所處的地理位置，將該漂浮物所處的地理位置發送至漂浮物環境采集模塊；

A4、將該漂浮物的特征、漂浮物子區域編號和該漂浮物出現的時間發送至處理與分析模塊；

所述水面反光圖像處理模塊用于對各采集時間段各子區域水面圖像進行處理，進而判斷該圖像中是否存在反光，統計各采集時間段各子區域水面圖像中水面輪廓面積，分析是否存在異常，若某采集時間段某子區域的水面圖像存在非水面輪廓，則該子區域記為反光子區域，統計反光子區域編號，該采集時間段記為反光時間段，進而提取該反光子區域編號對應的水面圖像，該水面圖像記為反光圖像，將各反光時間段各反光子區域編號以及各反光圖像發送至分析與處理模塊；

所述漂浮物環境采集模塊用于接收水面漂浮物圖像處理模塊發送的各漂浮物所處的地理位置，其中漂浮物環境采集模塊包括若干漂浮物環境采集單元，其用于對該漂浮物子區域環境參數中的風速和風向進行采集，進而將各漂浮物所處的地理位置以及各漂浮物子區域對應的風速和風向發送至信息預處理模塊；

所述區域環境檢測模塊包括若干霧氣傳感器，用于對各采集時間段各子區域內的霧氣濃度進行監測，各霧氣傳感器分別安裝在各區域攝像頭表面，通過各霧氣傳感器對各采集時間段各子區域內的霧氣濃度進行監測，獲取各采集時間段各子區域的霧氣濃度，進而構建各采集時間段各子區域內霧氣濃度集合W_rt(W_r1,W_r2,...W_ri,...W_r6)，r表示各子區域編號，t表示采集時間段，t＝1,2,...i,...6,將各采集時間段各子區域內霧氣濃度集合發送至分析與處理模塊；

信息預處理模塊用于接收漂浮物環境采集模塊發送的各漂浮物所處的地理位置以及各漂浮物子區域對應的風速和風向，將該漂浮物子區域的風速記為V,統計工作人員所在位置與該漂浮物所處地理位置的距離，從而獲取該工作人員預計到達該漂浮物所處地理位置的時間，并記為T，通過該漂浮物子區域的風速以及工作人員預計到達該區域的時間，進而預估該漂浮物在工作人員到達該位置時所移動的距離，根據該漂浮物子區域的風向和該漂浮物預估移動的距離，進而預估該漂浮物的位置，將該漂浮物的預估位置發送至遠程控制中心；

所述分析與處理模塊用于接收水面漂浮物圖像處理模塊發送的該漂浮物的特征、漂浮物子區域編號和該漂浮物出現的時間，將該漂浮物的特征與數據庫中存儲的水面漂浮物種類特征進行對比，進而篩選出漂浮物子區域中該漂浮物對應的漂浮物種類，將該漂浮物對應的漂浮物種類、該漂浮物出現的時間以及漂浮物子區域編號發送至遠程控制中心；

所述分析與處理模塊用于接收水面反光圖像處理模塊發送的各反光時間段各反光子區域編號以及各反光圖像，通過各反光時間段各反光子區域反光圖像中反光區域與反光圖像的占比，獲取該反光圖像中反光區域的面積，并記為X_rt，進而統計各反光時間段反光子區域的反光系數，將各反光時間段反光子區域反光系數與該子區域對應的標準反光系數進行對比，若某反光子區域某反光時間段的反光系數大于該子區域的標準反光系數閾值，則該反光子區域記為反光調控子區域，該反光時間段記為反光調控時間段，此時統計反光調控子區域編號及對應的反光調控時間段，進而將反光調控子區域編號、該反光調控子區域對應的反光調控時間段和該反光調控子區域在該反光調控時間段對應的反光系數發送至智能調控模塊；

所述分析與處理模塊用于接收區域環境檢測模塊發送的各采集時間段各子區域霧氣濃度集合，將各采集時間段各子區域的霧氣濃度與各采集時間段各子區域對應的標準霧氣濃度進行對比，構建各采集時間段各子區域霧氣濃度對比集合ΔW_rt(ΔW_r1,ΔW_r2,...ΔW_ri,...ΔW_r6)，ΔW_rt表示第t個采集時間段內第r個區域的霧氣濃度與第t個采集時間段內第r個區域對應的標準霧氣濃度的差值，r表示編號，t表示采集時間段，t＝1,2,...i,...6,進而統計各采集時間段各子區域的可視系數，將各采集時間段各子區域可視系數該子區域標準可視系數進行對比，若某子區域某采集時間段的可視系數小于該子區域的標準可視系數，則該子區域記為焦距調控子區域，該采集時間段記為焦距調控時間段，此時統計焦距調控子區域編號及對應的焦距調控時間段，進而將焦距調控子區域編號、該焦距調控子區域對應的焦距調控時間段和該焦距調控子區域在該焦距調控時間段對應的可視系數發送至智能調控模塊；

通過統計各反光時間段各反光子區域的反光系數和各采集時間段各子區域可視系數進而統計環境監測綜合影響系數，將環境監測綜合影響系數發送至后臺終端；

所述智能調控模塊用于接收分析與處理模塊發送的反光調控子區域編號、該反光調控子區域對應的反光調控時間段和該反光調控子區域在該反光調控時間段對應的反光系數，根據該反光調控子區域在該反光調控時間段對應的反光系數該從數據庫中調取該反光系數對應的角度調控方式，進而調取該反光調控子區域對應的攝像頭在該反光調控時間段按照該反光調控子區域在該反光調控時間段反光系數對應的角度調控方式進行自動調控；

同時所述智能調控模塊還用于接收分析與處理模塊發送的將焦距調控子區域編號、該焦距調控子區域對應的焦距調控時間段和該焦距調控子區域在該焦距調控時間段對應的可視系數，根據該焦距調控子區域在該焦距調控時間段對應的可視系數從數據庫中調取該可視系數對應的焦距調控方式，進而調取該焦距調控子區域對應的攝像頭在該焦距調控時間段按照該焦距調控子區域在該焦距調控時間段可視系數對應的焦距調控方式進行自動調控；

所述數據庫用于存儲各采集時間段各子區域對應的標準水面圖像、各漂浮物種類特征、各子區域標準反光系數、各子區域標準霧氣濃度、各子區域標準可視系數、各可視系數對應的焦距調控方式和各反光系數對應的角度調控方式；

所述遠程控制中心用于接收分析與處理模塊和信息與處理模塊發送的該漂浮物對應的漂浮物種類、該漂浮物出現時間、該漂浮物的預估位置和該漂浮物子區域編號，進而調派相關工作人員進行處理；

所述后臺終端用于接收分析與處理模塊發送的環境監測綜合影響系數，并進行實時顯示；

采用該基于物聯網和人工智能的水產養殖環境實時在線監測方法時，包括以下步驟；

S1、養殖水面區域劃分：對養殖水面進行區域劃分，得到劃分的各個子區域；

S2、水面圖像采集：在各子區域安裝監測設備，通過各監測設備采集各子區域水面圖像；

S3、水面圖像處理：提取采集的各子區域水面圖像中出現反光和漂浮物的圖像并對出現反光和漂浮物的圖像進行處理，獲取各采集時間段各子區域漂浮物圖像和各采集時間段各子區域反光圖像，進而獲取漂浮物所處區域的風向、風速、該漂浮物所在的位置、漂浮物特征圖像、漂浮物出現的時間和該漂浮物子區域編號；

S4、漂浮物環境采集，該漂浮物子區域環境參數中的風速和風向進行采集；

S5、區域環境監測：對各子區域進行環境監測，獲取各采集時間段各子區域的霧氣濃度；

S6、信息預處理：根據漂浮物所處區域的風向、風速、該漂浮物所在的位置獲取該漂浮物預估位置；

S7、分析與處理：對各采集時間段各子區域漂浮物特征圖像、各反光時間段各反光子區域的反光圖像和各采集時間段各子區域的霧氣濃度進行分析和處理，獲取各采集時間段各子漂浮物子區域對應的漂浮物種類、反光調控子區域編號、該反光調控子區域對應的反光調控時間段、該反光調控子區域在該反光調控時間段對應的反光系數、各焦距調控子區域編號、該焦距調控子區域對應的焦距調控時間段和該焦距調控子區域在該焦距調控時間段對應的可視系數；

S8、智能調控：根據反光調控子區域在該反光調控時間段對應的反光系數和焦距調控子區域在該焦距調控時間段對應的可視系數分別從數據庫中調取該反光系數對應的角度調控方式和該可視系數對應的焦距調控方式，對各需要進行反光調控和焦距調控的攝像頭，在對應的反光調控時間段和焦距調控時間段按照對應的角度調控方式和焦距調控方式分別進行自動調控；

S9、遠程控制：根據獲取的該漂浮物對應的漂浮物種類、漂浮物出現的時間、漂浮物子區域編號和漂浮物預估位置，調派相關工作人員進行處理；

S10、數據顯示：根據各反光時間段各反光子區域反光系數和各采集時間段各子區域可視系數統計環境監測綜合影響系數，并進行后臺實時顯示。