阅读说明：本技术 一种水环境监测台站透明度实时自动监测装置及其使用方法 (A kind of monitoring water environment station transparency real-time automatic monitoring device and its application method ) 是由 樊祥科 钟非 邹宏海 郑浩 任明星 梅佳祺 张莉 杨振 陆尚明 张朝晖 于 2019-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种水环境监测台站透明度实时自动监测装置,包括浮板、支撑杆和移动支架,支撑杆下端插入水底,上端固定在平台上；浮板套在支撑杆上,并放置有图像采集模块；移动支架套在支撑杆上并可上下移动,移动支架两端设有传感器和塞氏盘。本发明通过固定阈值法与神经网络模型,实现了塞氏盘黑白色块边缘自动分辨,降低临界点人为判断误差,并可自动补光,降低因自然光线变化造成的影响,通过传感器获取移动支架至浮板与水底的距离,得到了透明度、水深及淤泥深度等重要数据,相比于现有透明度测试装置与方法,实现了水体透明度数据自动实时获取,简单方便,准确度高。(The present invention relates to a kind of monitoring water environment station transparency real-time automatic monitoring devices, including kickboard, support rod and mobile bracket, and the insertion of support rod lower end is water-bed, and upper end is fixed on platform；Kickboard covers on support rod, and is placed with image capture module；Mobile support casing on support rod and can move up and down, and mobile bracket both ends are equipped with sensor and Sai Shi disk.The present invention passes through fixed threshold method and neural network model, Sai Shi disc black white block edge is realized to differentiate automatically, reduce the artificial error in judgement of critical point, and can automatic light-supplementing, reduce because available light variation caused by influence, through sensor acquisition movement bracket to kickboard at a distance from the bottom, the significant datas such as transparency, the depth of water and mud depth have been obtained, compared to existing transparency test device and method, water transparency data has been realized and obtains in real time automatically, simple and convenient, accuracy is high.)

一种水环境监测台站透明度实时自动监测装置及其使用方法

技术领域

本发明属于环境工程领域，特别是涉及一种水环境监测台站透明度实时自动监测装置。

背景技术

水体透明度是水环境指标中的一项重要参数，是湖库水体营养状况指数(TSI)评价法通常采用的三个关联指标之一，在水环境质量评估中具有重要意义。目前，大部分水环境指标检测均配备相应仪表，可以实现实时、自动监测，便于及时掌握水环境质量变化情况。然而，水体透明度的测定仍然采用相对原始的人工塞氏盘测定法，即测试人员通过连接绳将塞氏盘垂直放入水中，直到分不清黑白色块界限为止，此时塞氏盘对应的深度就叫透明度。现有透明度的测定需要人为判断(肉眼无法分清塞氏盘上的黑白色块界限)，并根据绳上的标记大致判断透明度。实际使用时，由于水流影响塞氏盘与肉眼铅直状态、自然光照变化与肉眼差异影响黑白色块界限判读，及人员对绳上标记的读数误差，测量精度往往较低，且无法实现实时自动监测。

中国专利201910071824.0公开了一种水深透明度塞氏盘直读仪，结合水压传感器与水深传感器分别测定透明度盘所在深度与距离水底距离，换算出透明度深度与水深。然而，塞氏盘黑白色块界限消失的临界点仍需要人为判断。另外，该装置需要L型支架，支架本身具有一定高度，难以在透明度较低水域进行测量。中国专利201810588692.4公开了基于透明度盘的水体透明度准确测量结构，虽然使用摄像头对塞氏盘进行监视，但是测量人员仍然需要在显示器进行观察并人工判读水体透明度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水环境监测台站透明度实时自动监测装置，具有实时测定、结构简单、模块化组装等优点，能实时测定湖泊、河流水体的透明度值。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水环境监测台站透明度实时自动监测装置，包括支撑杆、浮板和移动支架，支撑杆下端***水底，并使用水下桩基固定，上端固定在平台上；浮板设有两个圆形开口，其中一个圆形开口套在支撑杆上，并用第一卡环将浮板与支撑杆卡合，避免浮板在水面转动，另一个圆形开口用于放置图像采集模块；移动支架套在支撑杆上并可上下移动，移动支架两端分别设有传感器卡槽、第二卡环和卡板，传感器卡槽放置有向上与向下的超声波传感器，第二卡环用于放置塞氏盘，并使用所述卡板固定，塞氏盘位于图像采集模块的正下方。

进一步，卡板上方安装有水下照度计，图像采集模块设置有补光模块，水下照度计测定所在深度的水下光照强度并传输至平台内的自动控制系统用于调节图像采集模块的补光模块。

进一步，移动支架通过缆绳与平台内的绞盘连接实现移动支架的上下运动。

进一步，浮板数量为两个，每个浮板只在中央设置一个圆形开口，并使用缆绳通过设于四角的接口将两个浮板连接。

进一步，浮板可通过与四角接口连接的缆绳回收至平台。

进一步，浮板为采用热碳增韧聚合PVC材料制作的充气筏体或采用HDPE预制的空心浮体。

进一步，支撑杆外侧表面设置有深度标识。

进一步，支撑杆为金属材质的方形中空结构，一侧开口用于将缆绳、传感器线路等置入内侧。

本发明还提供一种水环境监测台站透明度实时自动监测装置的使用方法，包括以下步骤：

1)水环境监测平台内的绞盘在电机的驱动下放下缆绳，带动移动支架向下缓慢移动，同时开启水下照度计、向上与向下的超声波传感器以及图像采集模块采集数据，并将相关数据传入设于水环境监测平台内的自动控制系统；

2)自动控制系统根据水下照度计采集的光照强度信号调节图像采集模块的补光强度，并实时自动分析处理图像采集模块采集的灰度图片；

3)当采用固定阈值法无法分辨塞氏盘黑白色块边缘时，绞盘停止运转，自动控制系统记录此时超声波传感器测定的向上与向下的高度；

4)测量完成后关闭水下照度计、向上与向下的超声波传感器以及图像采集模块，电机驱动绞盘收起缆绳，带动移动支架向上回到初始位置。

本发明通过固定阈值法与神经网络模型，实现了塞氏盘黑白色块边缘自动分辨，降低临界点人为判断误差，并通过水下照度计控制图像采集模块自动补光，降低因自然光线变化造成的影响，通过超声波传感器自动获取移动支架至浮板与水底的距离，得到了透明度、水深及淤泥深度等重要数据，相比于现有透明度测试装置与方法，实现了水体透明度数据自动实时获取，简单方便，准确度高。

附图说明

图1为透明度实时自动监测装置。

1、支撑杆，2、浮板，3、第一卡环，4、图像采集模块，5、移动支架，6、传感器卡槽，7、第二卡环，8、卡板，9、水下照度计，10、塞氏盘。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本实施例包括支撑杆1、浮板2和移动支架5。支撑杆1的下端***水底，并使用水下桩基固定，上端固定在平台上，支撑杆1外侧表面设置有深度标识，支撑杆1为方形中空金属材质，外侧表面有深度标识，一侧开口用于将缆绳、传感器线路等置入内侧。

浮板2有两块，为采用热碳增韧聚合PVC材料制作的充气筏体或采用HDPE预制的空心浮体，每块浮板2的中间都设置有圆形开口，两块浮板2通过设于四角的接口使用缆绳连接。一块浮板2的圆形开口套在支撑杆1上，并用第一卡环3将此浮板2与支撑杆1卡合，避免浮板2在水面转动，另一个浮板2的圆形开口放置有图像采集模块4，图像采集模块4具有拍照功能并集成有补光模块。浮板2平时在河、湖水面漂浮，当水面风浪较大时，可将通过与四角接口连接的缆绳回收至平台。

移动支架5套在支撑杆1上浮板2以下的位置，连有缆绳，可通过平台内的绞盘来上下拖放，移动支架5两端分别设有传感器卡槽6、第二卡环7、卡板8和水下照度计9，传感器卡槽6放置有向上与向下的超声波传感器，也可用于放置其他传感器，第二卡环7用于放置塞氏盘10，并使用卡板8固定，水下照度计9安装在卡板8上方，塞氏盘10位于图像采集模块4的正下方。水下照度计测定所在深度的水下光照强度并传输至平台内的自动控制系统用于调节图像采集模块的补光模块，向上与向下的超声波传感器可以测量出移动支架至浮板与水底的距离。

本装置在使用时，水环境监测平台内的绞盘在电机的驱动下放下缆绳，带动移动支架5向下缓慢移动，同时开启水下照度计9、向上与向下的超声波传感器以及图像采集模块4采集数据，然后将采集到的数据传入设于水环境监测平台内作为自动控制系统的单片机。单片机根据水下照度计9采集的光照强度信号调节图像采集模块4的补光强度，并实时自动分析处理图像采集模块4采集的灰度图片。当采用固定阈值法无法分辨塞氏盘10的黑白色块边缘时，控制电机停止运转，单片机记录此时超声波传感器测定的向上(h1)与向下(h2)高度，h1即为水体透明度，h1+h2即为水体深度，支撑杆1外侧水面处刻度与水体深度的差值即为该站位淤泥淤积深度。测量完成后关闭水下照度计9、向上与向下的超声波传感器以及图像采集模块4，电机驱动绞盘收起缆绳，带动移动支架1向上回到初始位置。

在上述实施例中，可用一块较长的并开有两个圆形开口的浮板2来代替两块浮板2。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。