大型灾害水母在线监测系统及监测方法.pdf

《大型灾害水母在线监测系统及监测方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大型灾害水母在线监测系统及监测方法.pdf（8页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010113303.X (22)申请日 2020.02.24 (71)申请人 中国科学院烟台海岸带研究所 地址 264003 山东省烟台市莱山区春晖路 17号 (72)发明人 董志军王方晗 (74)专利代理机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 代理人 马国冉 (51)Int.Cl. G06Q 50/26(2012.01) H04L 29/08(2006.01) G16Y 20/10(2020.01) G16Y 20/20(2020.01) G16Y 40/10(。

2、2020.01) G16Y 40/20(2020.01) G06K 9/00(2006.01) G06K 9/62(2006.01) (54)发明名称 一种大型灾害水母在线监测系统及监测方 法 (57)摘要 本发明公开了一种大型灾害水母在线监测 系统及监测方法， 其中， 该在线监测系统包括： 视 频监测装置、 水质监测装置、 风速监测装置、 水文 监测装置、 信息处理装置、 大型水母漂移集合监 测装置和在线监控平台。 该监测系统能够采集大 型灾害水母的活动图像、 水质参数、 风场数据、 流 场数据， 并能够根据采集的水母图像和数据对灾 害水母数量、 分布以及环境因子等进行实时在线 监测， 可在。

3、大型水母灾害暴发前提供预警， 为滨 海发电厂、 滨海核电站和海水浴场管理部门防灾 减灾提供技术支撑。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 111127281 A 2020.05.08 CN 111127281 A 1.一种大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 包括： 视频监测装置、 水质监测装置、 风速监测装置、 水文监测装置、 信息处理装置、 大型水母漂移集合监测装置和在线监控平 台。 2.根据权利要求1所述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 所述视频监测装置 包括： 摄像机、 卤素泛光灯和光感应器， 其中， 摄像机安装在固定架上， 位于海面之上， 用来 实时采集海面附近。

4、水母的活动视频， 卤素泛光灯和光感应器也安装在固定架上， 并且均设 置在摄像机的旁边， 卤素泛光灯的开关受光感应器的控制。 3.根据权利要求1所述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 所述水质监测装置 包括： 水质监测仪， 所述水质监测仪固定于锚定浮标上。 4.根据权利要求3所述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 所述水质监测仪包 括： 温度传感器和盐度传感器。 5.根据权利要求1所述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 所述风速监测装置 包括： 风速风向仪， 所述风速风向仪安装于固定架上， 位于海面之上。 6.根据权利要求1所述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 。

5、所述水文信息监测 装置包括： 海流计和验潮仪， 其中， 所述海流计安装于锚定浮标上， 位于海面之下。 7.根据权利要求1所述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 所述信息处理装置 包括： 视频信息处理模块和环境信息处理模块。 8.根据权利要求1所述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 所述在线监控平台 具有多个监控终端， 每个监控终端均具有电子海图显示模块。 9.一种利用权利要求1至8任意一项所述的大型灾害水母在线监测系统监测的水母灾 害的方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 利用前述视频监测装置实时采集海面附近水母的活动视频， 利用前述水质监测 装置实时采集海水水质参数。

6、数据， 利用前述风速监测装置实时采集风速和风向数据， 利用 前述水文监测装置实时采集海流和水位数据； 步骤2： 前述视频监测装置、 水质监测装置、 风速监测装置和水文监测装置分别将实时 监测到的水母视频数据、 水质数据、 风速数据和海流数据以无线方式发送至信息处理装置 中； 步骤3： 前述信息处理装置中的视频信息处理模块处理水母视频数据， 然后从监控视频 中抓取记录有水母活动情况的图片， 并从抓取到的图片中提取水母数量和种类特征， 最后 根据提取的水母数量、 种类特征进行分类汇总水母数据； 与此同时， 前述信息处理装置中的 环境信息处理模块处理水质数据、 风速数据和海流数据； 步骤4： 前述信。

7、息处理装置将收集得到的海水环境数据和处理后的水母汇总数据以无 线方式发送至大型水母漂移集合监测装置； 步骤5： 前述大型水母漂移集合监测装置根据提供的海水环境参数数据和水母汇总数 据进行大型水母漂移集合监测分析， 并将包括大型水母数量和种类、 风场和流场数据、 水质 参数浓度值和预设水母数量参数上限值在内的监测结果显示在在线监控平台上。 10.根据权利要求9所述的方法， 其特征在于， 当监测到的水母数量超过设定上限值时， 该在线监控平台会及时发出警告并存储事件。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111127281 A 2 一种大型灾害水母在线监测系统及监测方法 技术领域 0001 本发明涉及。

8、一种监测系统及监测方法， 具体涉及一种大型灾害水母在线监测系统 及监测方法， 属于海洋生态环境监测设备技术领域。 背景技术 0002 近年来由于人类活动和气候变化等原因， 我国黄渤海海域出现大型灾害水母暴发 现象， 并有逐年加重的趋势， 对近海海洋渔业、 沿海工业、 滨海旅游业的发展和海洋生态安 全造成了严重危害。 我国近海海域沙海蜇、 白色霞水母大量繁殖， 导致沿岸各地渔民的渔获 量锐减。 青岛、 威海、 秦皇岛等沿岸水域海月水母暴发， 导致滨海发电厂冷却系统堵塞， 严重 影响用电供应。 同时， 大型灾害水母如沙海蛰和白色霞水母等刺细胞中含有水母毒素， 在滨 海海水浴场蜇伤游客严重危害人身安。

9、全。 0003 大型灾害性水母频繁发生， 对滨海发电站等重大设施安全运行、 海水浴场公共安 全、 海洋经济可持续发展造成严重威胁。 因此， 准确监测大型水母数量分布并对水母灾害及 时预警对于保障渔业生产正常开展、 海滨旅游安全以及滨海发重大设施正常运转具有重要 意义， 是滨海发电厂、 滨海核电站和海水浴场管理部门的迫切需求。 0004 目前， 对大型灾害性水母的监测方法有拖网采样监测、 水下摄像监测、 声呐成像监 测等， 均需要租用船只进行人工监测， 耗时耗力， 并且无法进行长期实时监测大型灾害水母 的出现并预警。 因此， 构建大型灾害性水母及其环境参数实时监测在线监测系统具有重要 的科学意义。

10、和应用价值。 发明内容 0005 为填补大型灾害水母实时在线监测设备技术领域的空白， 本发明目的在于提供一 种大型灾害水母在线监测系统及监测方法， 该监测系统能够采集大型灾害水母的活动图 像、 水质参数、 风场数据、 流场数据， 并能够根据采集的水母图像和数据对灾害水母数量、 分 布以及环境因子等进行实时在线监测， 可在大型水母灾害暴发前提供预警， 为滨海发电厂、 滨海核电站和海水浴场管理部门防灾减灾提供技术支撑。 0006 为了实现上述目标， 本发明采用如下的技术方案： 0007 一种大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 包括： 视频监测装置、 水质监测装 置、 风速监测装置、 水文监测。

11、装置、 信息处理装置、 大型水母漂移集合监测装置和在线监控 平台。 0008 前述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 前述视频监测装置包括： 摄像 机、 卤素泛光灯和光感应器， 其中， 摄像机安装在固定架上， 位于海面之上， 用来实时采集海 面附近水母的活动视频， 卤素泛光灯和光感应器也安装在固定架上， 并且均设置在摄像机 的旁边， 卤素泛光灯的开关受光感应器的控制。 0009 前述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 前述水质监测装置包括： 水质监 测仪， 前述水质监测仪固定于锚定浮标上。 说明书 1/5 页 3 CN 111127281 A 3 0010 前述的大型灾害水母在。

12、线监测系统， 其特征在于， 前述水质监测仪包括： 温度传感 器和盐度传感器。 0011 前述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 前述风速监测装置包括： 风速风 向仪， 前述风速风向仪安装于固定架上， 位于海面之上。 0012 前述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 前述水文信息监测装置包括： 海 流计和验潮仪， 其中， 前述海流计安装于锚定浮标上， 位于海面之下。 0013 前述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 前述信息处理装置包括： 视频信 息处理模块和环境信息处理模块。 0014 前述的大型灾害水母在线监测系统， 其特征在于， 前述在线监控平台具有多个监 控终端，。

13、 每个监控终端均具有电子海图显示模块。 0015 一种利用前述的大型灾害水母在线监测系统监测的水母灾害的方法， 其特征在 于， 包括以下步骤： 0016 步骤1： 利用前述视频监测装置实时采集海面附近水母的活动视频， 利用前述水质 监测装置实时采集海水水质参数数据， 利用前述风速监测装置实时采集风速和风向数据， 利用前述水文监测装置实时采集海流和水位数据； 0017 步骤2： 前述视频监测装置、 水质监测装置、 风速监测装置和水文监测装置分别将 实时监测到的水母视频数据、 水质数据、 风速数据和海流数据以无线方式发送至信息处理 装置中； 0018 步骤3： 前述信息处理装置中的视频信息处理模块。

14、处理水母视频数据， 然后从监控 视频中抓取记录有水母活动情况的图片， 并从抓取到的图片中提取水母数量和种类特征， 最后根据提取的水母数量、 种类特征进行分类汇总水母数据； 与此同时， 前述信息处理装置 中的环境信息处理模块处理水质数据、 风速数据和海流数据； 0019 步骤4： 前述信息处理装置将收集得到的海水环境数据和处理后的水母汇总数据 以无线方式发送至大型水母漂移集合监测装置； 0020 步骤5： 前述大型水母漂移集合监测装置根据提供的海水环境参数数据和水母汇 总数据进行大型水母漂移集合监测分析， 并将包括大型水母数量和种类、 风场和流场数据、 水质参数浓度值和预设水母数量参数上限值在内。

15、的监测结果显示在在线监控平台上。 0021 前述的方法， 其特征在于， 当监测到的水母数量超过设定上限值时， 该在线监控平 台会及时发出警告并存储事件。 0022 本发明具有以下优点： 0023 (1)本发明通过对监测海域大型水母出现的种类及数量实时进行在线监测， 监测 结果更准确、 时效性更好， 填补大型灾害水母实时在线监测设备技术领域的空白， 可为相关 应急部门提供及时有效的水母灾害监测信息。 0024 (2)本发明构建了一体化的大型灾害水母在线监测系统， 在实现海域大型水母实 时在线监测的同时， 可对水母暴发灾害的发生进行及时预警， 为滨海发电厂、 滨海核电站和 海水浴场防范大型水母灾害。

16、提供技术支撑， 为相关应急部门提供充足的准备时间。 0025 (3)本发明将水母种类、 数量、 分布等特征与环境因子结合监测分析， 能够为相关 领域如大型水母行为学特征及水母暴发机制等科学研究提供数据支持。 说明书 2/5 页 4 CN 111127281 A 4 附图说明 0026 图1是本发明提供的一种大型灾害水母在线监测系统的组成示意图。 具体实施方式 0027 以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。 0028 参照图1， 本发明提供的一种大型灾害水母在线监测系统包括： 视频监测装置、 水 质监测装置、 风速监测装置、 水文监测装置、 信息处理装置、 大型水母漂移集合监测装置和 。

17、在线监控平台。 0029 1、 视频监测装置 0030 视频监测装置包括： 摄像机、 卤素泛光灯和光感应器。 0031 摄像机安装在固定架上， 位于海面之上， 用来实时采集海面附近水母的活动视频。 摄像机优选配有自动虹膜镜头的500万像素高清网络摄像机。 0032 卤素泛光灯和光感应器也安装在固定架上， 并且均设置在摄像机的旁边， 卤素泛 光灯是用于夜间照明的， 光感应器是用于感受周围光线强度的， 卤素泛光灯的开关受光感 应器的控制， 当周围光线的强度下降至夜间水平时， 光感应器控制卤素泛光灯打开。 0033 卤素泛光灯优选Fael OKAY 1000W卤素泛光灯， 光传感器优选LXD/GB5。

18、-A1E光敏传 感器。 0034 2、 水质监测装置 0035 水质监测装置包括： 固定于锚定浮标上的水质监测仪， 水质监测仪用于监测水质 参数。 0036 水质监测仪包括温度和盐度多参数传感器， 水质监测仪优选DS5X水质多参数传感 器。 0037 3、 风速监测装置 0038 风速监测装置包括： 安装于固定架上的风速风向仪， 风速风向仪位于海面之上， 用 于监测海洋表面的风速和风向。 0039 风速风向仪具有多个， 优选Gill WindSonic超声波风速风向仪。 0040 4、 水文监测装置 0041 水文信息监测装置包括： 海流计和验潮仪， 海流计用于监测海洋中水流的流速和 流向， 。

19、验潮仪用于监测水位。 0042 海流计安装于锚定浮标上， 位于海面之下， 具有多个， 优选Valeport106自记式海 流计。 0043 验潮仪具有多个， 优选TD304型潮位仪。 0044 5、 信息处理装置 0045 信息处理装置包括： 环境信息处理模块和视频信息处理模块。 0046 环境信息处理模块是用来收集水质监测装置采集到的海水水质参数数据、 风速监 测装置采集到的风速数据、 水文监测装置采集到的海流数据， 这些数据后续会以无线方式 发送到大型水母漂移集合监测装置中。 0047 视频信息处理模块是用来处理视频监测装置采集到的水母活动情况的视频， 水母 视频数据经视频信息处理模块处理。

20、后得到水母汇总数据， 这些数据后续也会以无线方式发 说明书 3/5 页 5 CN 111127281 A 5 送到大型水母漂移集合监测装置中。 0048 具体的， 视频信息处理模块包括： 视频图像抓取子模块、 特征数据提取子模块和分 类统计子模块。 0049 视频图像抓取子模块： 从监控视频中抓取记录有水母活动情况的图片。 0050 特征数据提取子模块： 从抓取到的图片中提取水母数量和种类特征。 0051 分类统计子模块： 根据提取的水母数量、 种类特征进行分类汇总水母状况数据。 0052 6、 大型水母漂移集合监测装置 0053 大型水母漂移集合监测装置根据信息处理装置提供的海水环境参数数据。

21、和水母 汇总数据进行大型水母漂移集合监测分析。 0054 大型水母漂移集合监测装置采用的监测模型可以为现有的大型水母漂移集合预 测模型， 该模型考虑水母的自主运动等生活习性， 基于业务化运行的海洋大气动力环境场， 集合预报方案和拉格朗日质子追踪方法， 自动搜素水母所在区域， 缩小模式计算范围， 可以 快速预测水母漂移可能的轨迹、 方向和影响范围。 0055 7、 在线监控平台 0056 大型水母漂移集合监测装置的监测结果显示在在线监控平台上， 在线监控平台具 有多个监控终端， 每个监控终端均具有电子海图显示模块。 0057 电子海图显示模块显示的内容包括： 大型水母数量和种类、 风场和流场数据。

22、、 水质 参数浓度值和预设水母数量参数上限值。 0058 当监测到的水母数量超过设定上限值时， 该监测系统会及时发出警告并存储事 件。 0059 此外， 一种利用上述大型灾害水母在线监测系统监测水母的方法， 包括以下步骤： 0060 步骤1： 利用视频监测装置实时采集海面附近水母的活动视频， 利用水质监测装置 实时采集海水水质参数数据， 利用风速监测装置实时采集风速和风向数据， 利用水文监测 装置实时采集海流和水位数据。 0061 步骤2： 视频监测装置、 水质监测装置、 风速监测装置和水文监测装置分别将实时 监测到的水母视频数据、 水质数据、 风速数据和海流数据以无线方式(北斗卫星或CDMA。

23、/ GPRS)发送至信息处理装置中。 0062 步骤3： 信息处理装置中的视频信息处理模块处理水母视频数据， 水母的图像被捕 捉到以后， 使用计算机将白色的水母伞部与较暗背景进行对比， 在图像中描绘水母特征， 然 后用CellProfiler(图像分析开源软件)对图像进行校正， 之后使用图像处理软件 Roborealm选择符合标准的对象并计数。 CellProfiler是一个可自由使用的模块化图像分 析软件， 能够处理成千上万的图像， 该软件包含已开发的许多单元类型和分析的方法。 Roborealm是一款强大的视觉软件， 用于机器视觉、 图像分析和图像处理系统。 与此同时， 信 息处理装置中的。

24、环境信息处理模块处理水质数据、 风速数据和海流数据。 0063 步骤4： 信息处理装置将收集得到的海水环境数据和处理后的水母汇总数据以无 线方式(北斗卫星或CDMA/GPRS)发送至大型水母漂移集合监测装置。 0064 步骤5： 大型水母漂移集合监测装置根据信息处理装置提供的海水环境参数数据 和水母汇总数据进行大型水母漂移集合监测分析， 监测结果显示在在线监控平台上， 显示 的内容包括： 大型水母数量和种类、 风场和流场数据、 水质参数浓度值和预设水母数量参数 说明书 4/5 页 6 CN 111127281 A 6 上限值。 当监测到的水母数量超过设定上限值时， 该在线监控平台会及时发出警告并存储 事件。 0065 可见， 本发明提供的监测系统能够采集大型灾害水母的活动图像、 水质参数、 风场 数据、 流场数据， 并能够根据采集的水母图像和数据对灾害水母数量、 分布以及环境因子等 进行实时在线监测， 可在大型水母灾害暴发前提供预警， 为滨海发电厂、 滨海核电站和海水 浴场管理部门防灾减灾提供技术支撑。 0066 需要说明的是， 上述实施例不以任何形式限制本发明， 凡采用等同替换或等效变 换的方式所获得的技术方案， 均落在本发明的保护范围内。 说明书 5/5 页 7 CN 111127281 A 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 111127281 A 8 。