[發明專利]自動巡航的隱藏排污口快速檢測系統及方法

有效

• 申請號: 202110291155.5
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112987751B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 陳培倫;馬志堅;郭玲;朱紅生;程玉潔;吳述園
• 申請（專利權）人: 中冶華天工程技術有限公司;南京理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01V11/00
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標代理事務所(普通合伙) 11325
• 代理人: 張岱

本發明公開了一種自動巡航的隱藏排污口快速檢測系統及方法，系統包括：地面站子系統，用于規劃檢測航線、向無人船子系統發送控制信息，并從無人船子系統接收采集的數據；無人船子系統，包括主控模塊、位姿模塊、成像模塊及水質檢測模塊，主控模塊控制無人船運動及與其他模塊進行數據交互，位姿模塊用于實時采集無人船的位姿信息，成像模塊用于采集水面圖像信息，以輔助無人船行駛，并通過水溫異常區域判定等方法，初步排查排污口，水質檢測模塊用于采集水質指標的量化值，進一步確定排污口；通信模塊子系統，負責地面站和無人船之間數據和控制信號的傳輸。本發明可設置巡航的路徑、時間及次數，能夠大大提高隱藏排污口排查的效率。

技術領域

本發明涉及水體質量監測技術領域，尤其涉及一種自動巡航的隱藏排污口快速檢測系統及方法。

背景技術

近年來，國家對水質保護和水環境治理力度不斷加大，排放不達標,甚至惡意偷排污水的情況有所好轉，但是仍難以杜絕間歇性的污水偷排，導致傳統的監測手段難以勝任隱藏污水口的檢測。應用較多的定點監測雖然能實現連續測量，但監測點數量往往有限，而移動較靈活的無人船則主要用于水上測繪，環境檢測等領域。但采用采水樣進行離線檢測的方式，對隱藏排污口檢測效果并不是很明顯，且無法準確判斷污染物的排放位置。此外，人工觀測、記錄數據等局限性，使得數據的管理和跟蹤難以實施。綜上所述，行業中對于能實現靈活、快速、有效的排污口檢測的技術手段有迫切需求。

發明專利201910557938.6公開了一種無人機的河流排污目動監測分析預警系統。無人機通過圖像采集模塊對排污口進行污水采樣,以獲得排污口對應的污水樣本。但是由于無人機續航有限，難以進行長時間圖像取樣；所采集的圖像僅能獲取水面信息，無法對隱藏地下的排污口進行有效檢測。發明專利201910983757.X公開了一種基于熱紅外圖像的水域周邊排污口智能檢測方法，以無人機采集熱紅外圖像數據，再經過圖像拼接、特征點提取、閾值分割等圖像處理手段檢測溫度場異常區域，獲得排污口的地理位置。該方法的檢測能力有所增強，但復雜的算法將導致圖像處理任務無法在無人機上在線完成，時效性較差，無法對水域進行多次、快速取樣，對間歇性污水偷排現象的檢測能力有限。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自動巡航的隱藏排污口快速檢測系統及方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種自動巡航的隱藏排污口快速檢測系統，包括：

地面站子系統，由內置集成平臺岸基監控系統的上位機組成，用于規劃檢測航線、向無人船子系統發送控制信息，并從無人船子系統接收采集的數據；

無人船子系統，由主控模塊、位姿模塊、電源模塊、推進裝置、紅外熱成像儀、高清攝像頭和水質檢測模塊組成，主控模塊安裝于船體上部平臺中的箱體內，負責控制無人船運行；位姿模塊安裝于船頂用于給無人船提供位置信息；推進裝置位于船體后側兩端，用于給無人船提供動力，使其沿著預定的航線進行航行；紅外熱成像儀與高清攝像頭用于獲取預定區域圖像；

通信子系統，用于實現無人船子系統與地面子系統通信。

進一步的，地面站子系統由內置集成平臺岸基監控系統的上位機組成，能夠可視化無人船子系統采集的信息流，便于使用者及時有效的操作無人船子系統；并根據檢測點位置信息定點保存數據，以便對水質變化情況進行持續、有效的跟蹤監測。

進一步的，無人船子系統中的紅外熱成像儀與高清攝像頭，每隔a米對水面圖像進行采集，發送給主控模塊對航線各區域圖像進行色度閾值計算；航程結束后，找出閾值相較平均值差值最大的區域，判斷為溫度異常區域；無人船駛向該區域，觸發安裝在船體前外側底部的水質檢測模塊，進一步確認該區域水質情況判斷是否存在隱藏排污口；基于顏色分布法，計算高清攝像頭拍攝圖像與預設正常水面圖像的相似度，以此判斷水面是否存在障礙物，并根據此信息控制無人船行駛，確保行駛安全。