[發明專利]一種基于物聯網技術實時高效的新型水質監測系統

在審

• 申請號: 202110494738.8
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113109344A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 彭旸;陳宇超;王淑菲;侯瑋豪;何正燃;王禹;張逸彬;黃浩;胡曉翼;楊潔;孫金龍;桂冠
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N33/18;G06K9/62;G06N3/08;H04W84/18;G05D1/10
• 代理公司: 南京中盟科創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32279
• 代理人: 孫麗君

1.一種基于物聯網技術實時高效的新型水質監測系統，其特征在于，該系統包括以下組成部分：

水質監測模塊，用于對水質進行實時監測，采集生成圖像信息及水質數據并進行預處理；

固定基站，用于接收水質數據進行進一步處理，并實現信號的放大與傳遞；

檢修無人機，用于對數據異常水域的實時檢測與破舊設備回收；

處理控制中心，用于接收圖像信息與水質數據并進行處理分析，得到水質信息的參數；

顯示終端，用于將轉換得到的參數直觀進行顯示；

其中，所述水質監測模塊、所述固定基站及所述處理控制中心之間均保持無線連接，所述水質監測模塊包括主傳感器、圖像處理裝置及若干次級傳感器，所述主傳感器、所述圖像處理裝置及所述次級傳感器之間通過無線連接且形成mesh組網。

2.根據權利要求1所述的一種基于物聯網技術實時高效的新型水質監測系統，其特征在于，所述主傳感器包括數據采集模塊、初級傳輸模塊、初級通信模塊、初級數據處理模塊、定位模塊、太陽能電源管理模塊及水流檢測模塊；

其中，所述初級傳輸模塊用于接收同一mesh組網內所述圖像處理裝置及若干次級傳感器所采集的數據信息，所述初級數據處理模塊用于對采集數據信息進行預處理，篩選與過濾冗余信息和錯誤信息，再通過初級通信模塊發送至所述固定基站。

3.根據權利要求2所述的一種基于物聯網技術實時高效的新型水質監測系統，其特征在于，所述圖像處理裝置包括模型構建模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊及傳輸模塊；

其中，所述圖像處理裝置用于對采集的圖像進行處理，具體處理步驟如下：

采集多組水質圖像構建初始圖像集；

通過圖像處理模塊對初始圖像集中圖像進行標注，提取圖像中特征信息并進行分類，形成訓練圖像集；

通過模型構建模塊對訓練圖像集進行訓練并構建VGG19圖像識別模型；

通過圖像采集模塊采集實時圖像；

圖像處理模塊對實時圖像進行降噪處理，并進行特征信息的提取，再通過VGG19圖像識別模型實現對實時圖像的分析；

通過分析得到實時圖像的信息量與類別，并通過圖像處理模塊進行多次采集與分析最終取得平均值；

將獲取實時圖像的平均值進行信號轉換，通過傳輸模塊發送至所述主傳感器。

4.根據權利要求3所述的一種基于物聯網技術實時高效的新型水質監測系統，其特征在于，所述次級傳感器包括次級傳輸模塊、數據采集模塊、定位模塊與太陽能電源管理模塊，所述主傳感器、所述圖像處理裝置與所述次級傳感器之間通過Zigbee信號進行連接。

5.根據權利要求4所述的一種基于物聯網技術實時高效的新型水質監測系統，其特征在于，所述數據采集模塊用于檢測水的pH值、溶解氧、水溫、高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量和銅離子指數。

6.根據權利要求3所述的一種基于物聯網技術實時高效的新型水質監測系統，其特征在于，所述固定基站設置在相鄰兩個所述主傳感器之間，且所述固定基站包括主通信模塊、主數據處理模塊、影像處理模塊、信號放大模塊、無人機停靠模塊；

其中，所述主通信模塊用于接收所述主傳感器及所述檢修無人機發射信號及向所述處理控制中心傳遞，所述主數據處理模塊用于對接收到主傳感器的采集的水質信息數據進行處理，并篩選刪除冗余信息與錯誤信息；所述影像處理模塊用于對接收到所述檢修無人機的影像數據進行分析處理。