[發(fā)明專利]一種水質(zhì)監(jiān)測感知分析方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310533612.6
• 申請日: 2023-05-12
• 公開（公告）號: CN116539829A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 張瑩;趙建國;唐菊平;梁建國;方鵬程
• 申請（專利權）人: 上海航天動力科技工程有限公司
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G06F16/215;G01D21/02;H04W4/38;H04L67/12;H04W28/08;H04W28/084
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權代理有限公司 31225
• 代理人: 嚴玉丹

1.一種水質(zhì)監(jiān)測感知分析方法，其特征在于，所述監(jiān)測感知方法采用融合3S技術、LoRa和物聯(lián)網(wǎng)技術構建水質(zhì)監(jiān)測感知系統(tǒng)進行水質(zhì)的感知并通過監(jiān)測中心進行監(jiān)測，所述構建、感知和監(jiān)測的步驟如下：

通過RS遙感技術獲取遙感數(shù)據(jù)，監(jiān)測水體信息；

基于監(jiān)測水域的遙感數(shù)據(jù)時空推演得到的水質(zhì)未來變化趨勢和監(jiān)測中心提供的相關數(shù)據(jù)信息，分析判斷設置水質(zhì)監(jiān)測組網(wǎng)布設點位及各采集點設備類型；

基于布設點位和采集點各設備類型構建水質(zhì)監(jiān)測LoRa組網(wǎng)；

基于LoRa組網(wǎng)監(jiān)測設備實時獲取水質(zhì)監(jiān)測狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時基于RS遙感技術獲取遙感數(shù)據(jù)實時監(jiān)測分析水體狀態(tài)；

分類、分層對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行邊緣計算、數(shù)據(jù)加權分析、融合分析與計算綜合感知得到水質(zhì)狀態(tài)結果。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種水質(zhì)監(jiān)測感知分析方法，其特征在于，所述通過遙感技術獲取遙感數(shù)據(jù)，監(jiān)測水體信息的具體步驟包括：

通過遙感設備獲取的被監(jiān)測水域環(huán)境實時遙感數(shù)據(jù)；基于純凈水與被污染水體的不同光譜特性，基于歷史遙感影像通過水質(zhì)參數(shù)反演模型分析水質(zhì)參數(shù)，得到水體狀態(tài)信息；

所述遙感數(shù)據(jù)包括高分辨率影像、高光譜影像和環(huán)境專題地圖；所述水質(zhì)參數(shù)包括黃色物質(zhì)、浮游植物、總懸浮物和透明度；所述水體信息包括水體污染源的類型、位置分布以及水體污染的分布范圍。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種水質(zhì)監(jiān)測感知分析方法，其特征在于，所述基于遙感數(shù)據(jù)時空推演得到的水質(zhì)未來變化趨勢，構建水質(zhì)監(jiān)測LoRa組網(wǎng)，具體步驟包括：

基于歷史遙感影像通過水質(zhì)參數(shù)反演模型分析水質(zhì)參數(shù)，得到水體狀態(tài)信息；

對通過分析遙感數(shù)據(jù)獲得的水體狀態(tài)信息中的時間和空間信息進行分析，推演得到水質(zhì)未來變化趨勢；

依據(jù)水質(zhì)未來變化趨勢，設置監(jiān)測站以及監(jiān)測點位置和監(jiān)測點設備類型；

所述監(jiān)測站安裝設備包括LoRaWan網(wǎng)關設備、搭載感知分析模塊的中臺監(jiān)測設備和多個終端上位機；

所述監(jiān)測點布置設備，包括LoRa的無線水質(zhì)監(jiān)測傳感器、LoRaWan的DTU以及包括葉綠素傳感器、PH傳感器、氨氮傳感器、COD傳感器和濁度傳感器的感知設備。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種水質(zhì)監(jiān)測感知分析方法，其特征在于，所述基于監(jiān)測水域的遙感數(shù)據(jù)時空推演得到的水質(zhì)未來變化趨勢，具體步驟如下：

獲取歷史RS遙感數(shù)據(jù)；

基于歷史RS遙感數(shù)據(jù)通過水質(zhì)反演模型獲得水質(zhì)反演結果；

依據(jù)歷史遙感數(shù)據(jù)水質(zhì)反演結果，預測未來水質(zhì)趨勢；

按趨勢計算均值；

分區(qū)計算各區(qū)域水質(zhì)葉綠素、沉淀物要素的濃度占比變化趨勢。

5.根據(jù)權利要求2或3或4所述的一種水質(zhì)監(jiān)測感知分析方法，其特征在于，所述水質(zhì)參數(shù)反演模型具體如下：

通過RS遙感技術獲取遙感數(shù)據(jù)；

對遙感數(shù)據(jù)進行預處理，包括輻射標定與大氣校正；

基于光譜影像測量水面光譜，并采集水樣；

基于測量的水面光譜與采集的水樣，進行水質(zhì)指標測試；

基于采樣點的GPS導出光譜影像中對應的像素值；

基于預處理后的RS遙感數(shù)據(jù)預導出的像素值，進行點位檢測并提取對應波譜；

對提取波譜進行統(tǒng)計分析，并對監(jiān)測水域進行范圍裁剪；

在裁剪后的范圍內(nèi)進行波段計算，得到水質(zhì)反演結果。

6.根據(jù)權利要求3所述的一種水質(zhì)監(jiān)測感知分析方法，其特征在于，所述基于LoRa組網(wǎng)獲取水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行感知分析的具體步驟包括：

所述中臺監(jiān)測設備通過LoRa組網(wǎng)獲取各監(jiān)測點的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)；

所述中臺監(jiān)測設備通過感知分析模塊對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行邊緣計算得到感知分析結果；

進行數(shù)據(jù)清洗；

將LoRa組網(wǎng)感知數(shù)據(jù)與采集到的其它基礎數(shù)據(jù)一起傳送到云端；

所述邊緣計算步驟包括：

基于DTU即時分析聯(lián)動控制信號；

分析過濾多余數(shù)據(jù)；

將各監(jiān)測點的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與設置的監(jiān)測項目閾值進行實時比對。