CN1364999A - 海洋赤潮及湖泊蓝绿藻遥测*** - Google Patents

海洋赤潮及湖泊蓝绿藻遥测*** Download PDF

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Abstract

一种海洋赤潮及湖泊蓝绿藻遥测***,子站由一台大于200万象素的CCD数字相机、一台CDMA或GSM手机,子站控制部分及水样自动采集清洗部分组成,遥测控制中心站包括一台CDMA或GSM手机与一台计算机,以及由GIS电子地图、图像识别软件和照片数据库三部分所组成的支持***,子站与中心站之间利用CDMA数字移动通信网络或通过GSM数字移动通信网络建立公共性无线通信网络。本发明建设成本及运行成本都很低,维护管理简单,可对水域的藻类进行直视性遥测,预警,对可能成为“富营养化灾害”的发生到消亡的全过程进行监视,不受各种自然条件的影响和限制,实现高可靠性、高精度的直接遥测。

Description

海洋赤潮及湖泊蓝绿藻遥测***
技术领域：
本发明涉及一种海洋赤潮及湖泊蓝绿藻遥测***，通过对海洋、湖泊及水库等水体中的藻类遥测、监视和预警，实现水体富营养化灾害防治，属于水环境保护技术领域。
背景技术：
现行海洋、湖泊等水环境的“富营养化灾害”的遥感、监视***，由地球环境卫星、卫星地面接收站、水域实测参照监测点、计算机数据库及卫星照片图象解析装置等组成，采用遥感、地理信息和全球定位技术来进行。其原理为：利用搭载有水色传感器的环境卫星定期经过对象海洋或湖泊上空，采集该水域表面的某种特定波长的卫星照片，水域中异常爆发的藻类将引起卫星照片上相应的色调变化。另一方面，通过对卫星照片中某一区域水面的藻类种类和数量进行实际监测，再将该点的优势藻类的数量输进上述卫星照片的解析装置，从而得到该水域中引起“富营养化灾害”藻类数量的时空变化信息。
从上述技术***的描述中能够理解到：①现行的遥感技术***是通过水域表面的水色变化来间接地推算藻类的数量，由于水体中存在着多种藻类，存在有从藻类到高级动物的整个生态系；同时水体中不同的优势种藻类自己的颜色不同；同种藻类在新生期、衰老期时表面颜色不同；水色受其他浮游动、植物，水域的水深，光照，云层的厚度、颜色，甚至底泥及外来污染物的影响，其技术的可靠性较差。②环境卫星的空间分辨率(即栅格数据)为百米以上，对于较小面积的湖泊、水库或大水域中的某一富营养化严重的部分测点过少，不能准确遥测，即精确度差。③环境卫星一般以0.5～2次/天的频度扫描水域一次，如果地球卫星通过之时为阴雨天，将出现数据空缺，不能适时在线监测。④当藻类在大爆发之前的数量一般性增加时，不能引起卫星照片上的色调变化，即灵敏性差。⑤上述③、④决定了该技术***只能进行藻类异常爆发后的灾害监视，不能作为之前的灾害预警。⑥从该***的基本组成来看，其建设成本、运转成本均较高，难于在省、市一级监测、管理部门中普及。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的上述缺点，提供一种海洋赤潮及湖泊蓝绿藻遥测***，直接对引起海洋、湖泊及水库“富营养化灾害”的藻类的数量和生长状况进行高精度低成本的适时在线遥测，并在此基础上进行“富营养化灾害”预警。
为实现这样的目的，本发明的技术方案中，***的基本组成包括子站和遥测控制中心站，子站采用一台大于200万象素的CCD数字相机与一台CDMA或GSM手机，遥测控制中心站采用一台CDMA或GSM手机与一台计算机。子站可以设在水域中无人固定监测站内或航标上，也可以作为船载、车载等移动监测。子站与中心站之间利用CDMA数字移动通信网络(或通过GSM数字移动通信网络)建立公共性无线通信网络，中心站通过该公共性无线通信网络，远程控制子站***，达到自动遥测或适时在线遥测的目的。一个中心站可以自动循环遥测数百个子站，形成一个水域或一个国家的遥测***；也可以连续24小时定点监测特定的某一个子站，形成一个特定水域的“富营养化灾害”的形成、发生到消亡的监视、预警***。
子站的组成除CCD数字相机和CDMA或GSM手机之外，还包括子站控制部分、水样自动采集和清洗部分。子站控制部分通过通信端口连接到手机上，通过手机接受来自中心站的指令，自动或特定地启动水样采集、清洗，而后CCD数字相机摄取水样中藻类的彩色照片电子信息，再将照片按中心站的指令通过手机传输到中心站。
中心站包括CDMA或GSM手机，计算机及由GIS电子地图、图像识别软件和照片数据库三部分所组成的支持***。手机通过数字移动通信网络来传递控制子站的操作指令及接收子站传来的藻类的电子信息；计算机将藻类的电子信息转换成彩色照片；图像识别软件对彩色照片中的藻类的种类、数量及生长状态进行识别；照片数据库和GIS电子地图将对彩色照片，藻类的种类、数量及生长状态的时空变化等信息进行处理、储存、预警查询及决策管理。
与现有***利用水域表面水色、色调的变化，间接推算藻类数量的技术相比较，本发明直接对水域的藻类进行直视性遥测，不受水深、外来污染物、底泥的影响，不受其它浮游性动、植物的影响，不受云层、太阳照度等气象条件的影响，不受夜间不能遥测的限制。可直接对藻类的数量进行统计，对藻类的种类进行判别，对藻类的生长状态进行识别，实现高可靠性、高精度的直接遥测。
本发明可以对某一特定水域的藻类的数量、数量增长特性、种类变化特性、生长状态(新生态、衰老态等)特性进行数小时、数天、数周的适时在线自动遥测，可以进行数分钟一次间隔程度的高频率自动遥测，并可对海洋赤潮及湖泊蓝绿藻异常爆发发布预警，对可能成为“富营养化灾害”的发生到消亡的全过程进行监视。
本发明的子站与中心站的组成简单，并且可直接采用市售商品为组成部分，子站与中心站之间的通信手段利用CDMA或GSM公共性无线通信网络，与现行的技术***相比，不仅建设成本及运行成本都很低，同时生产、安装及维护管理极为简单，易于普及。
附图说明及具体实施方式：
图1为现行海洋“赤潮”及湖泊“蓝绿藻”遥测***示意图。
如图所示，现行的遥测***，由地球环境卫星在海洋或湖泊上空拍摄水域表面照片传送给卫星地面站，通过对这一区域水面的藻类种类和数量进行实际监测，经计算机解析得到该水域中引起“富营养化灾害”藻类数量的时空变化信息。
图2为本发明的***结构示意图。
如图所示，本发明***的基本组成包括子站和遥测控制中心站。遥测控制中心站采用一台CDMA或GSM手机与一台计算机解析设备。子站可以设在海洋、湖泊等水域中无人固定监测站内或航标上，也可以设在船上、车上，作为船载或车载等移动监测站。子站采用一台大于200万象素的CCD数字相机与一台CDMA或GSM手机。子站与中心站之间利用CDMA数字移动通信网络或通过GSM数字移动通信网络建立公共性无线通信网络，中心站通过该公共性无线通信网络，远程控制子站***，达到自动遥测或适时在线遥测的目的。
图3为本发明***中子站的基本组成示意图。
如图所示，本发明***中的子站除CCD数字相机和CDMA或GSM手机之外，还包括子站控制部分、水样自动采集和清洗部分组成。子站控制部分通过通信端口连接到手机上，通过手机接受来自中心站的指令，自动或特定地启动水样采集、清洗，而后CCD数字相机摄取水样中藻类的彩色照片电子信息，再将照片按中心站的指令通过手机传输到中心站。
图4为本发明中心站的基本组成示意图。
如图所示，中心站由CDMA或GSM手机，计算机及由GIS电子地图、图像识别软件和照片数据库三部分所组成的支持***组成。手机通过数字移动通信网络来传递控制子站的操作指令及接收子站传来的藻类的电子信息；计算机将藻类的电子信息转换成彩色照片；图像识别软件对彩色照片中的藻类的种类、数量及生长状态进行识别；照片数据库和GIS电子地图将对彩色照片，藻类的种类、数量及生长状态的时空变化等信息进行处理、储存、预警查询及决策管理。
本发明的子站与中心站的组成简单，可直接采用市售商品为组成部分。
子站部分的CCD数字相机可由一个装有数百倍的固定显微镜头及一台大于200万象素的普通数字相机改装而成，CDMA或GSM手机则为普通市售手机加接异步通信端口改装而成。目前已有设有与数字相机连接端口的手机出售。水样自动采集和清洗部分及子站控制部分均可采用国内外水质在线监测设备公司的产品。
中心站部分的CDMA或GSM手机同子站部分，计算机采用普通计算机或工作站。GIS电子地图：国内外均有利用GIS电子地图的水资源管理决策***、流域性水文信息***的实施例。图象识别软件：国外有血液中的红细胞、白细胞、淋巴细胞、血小板等图象识别软件，水果的大小、色泽、形状、甜度等实物识别软件的实施例。国内有煤矿中煤块与煤矸石的图象识别软件的实施例。照片数据库：照片储存和查询为普通数据库功能；藻类的数量、种类和生长状态的信息数据处理及预警软件为普通应用软件。
公共性无线通信环境：国内外水质在线监测设备公司多用专用短波无线电通信设备以及利用电话线的多媒体通信***。贵阳红枫湖水质自动连续监控采用了专用MODEM通过GSM数字通信网络进行D0、PH、温度的电子信息传递。本发明采用CDMA或GSM手机直接经过公共性数字移动通信网络进行藻类彩色图像电子信息传递。

Claims (4)

1、一种海洋赤潮及湖泊蓝绿藻遥测***，由子站和遥测控制中心站组成，其特征在于子站由一台大于200万象素的CCD数字相机、一台CDMA或GSM手机，子站控制部分及水样自动采集清洗部分组成，遥测控制中心站包括一台CDMA或GSM手机与一台计算机，以及由GIS电子地图、图像识别软件和照片数据库三部分所组成的支持***，子站与中心站之间利用CDMA数字移动通信网络或通过GSM数字移动通信网络建立公共性无线通信网络。
2、如权利要求1所说的海洋赤潮及湖泊蓝绿藻遥测***，其特征在于子站设在水域中无人固定监测站内或航标上。
3、如权利要求1所说的海洋赤潮及湖泊蓝绿藻遥测***，其特征在于子站为船载或车载的移动监测站。
4、如权利要求1所说的海洋赤潮及湖泊蓝绿藻遥测***，其特征在于一个中心站自动循环遥测数百个子站，形成一个水域或一个国家的遥测***，并连续24小时定点监测特定的某个子站，形成特定水域的监视、预警***。
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