保护河流健康的原位实时智能生物检测装置及检测方法
【专利摘要】本发明的一种保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，包括电子舱、安装于电子舱下方的采样器、安装于采样器下方的采样网；电子舱上方安装有河流水动力与水质信息实时采集装置，电子舱内部安装有蓄电池、电动机、高压泵、微处理器和数据储存卡；采样器的内壁上安装有与高压泵相连接的高压水枪，采样器顶部安装有由微处理器控制的图像识别系统，采样器底部为开敞结构且通过牵拉绳与采样网相连；采样网包括可上下伸缩的侧网和嵌套于侧网底部的可翻转底网。本发明的一种保护河流健康的原位实时智能生物检测方法，在不破坏河底底质生态环境的前提下，能够持续进行自动化智能检测河流原位河床上指示生物的种类、数目和尺寸信息。
【专利说明】保护河流健康的原位实时智能生物检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及河流保护领域，具体涉及一种用于保护河流健康的原位实时智能生物检测装置及其检测方法。
【背景技术】
[0002]人类的生存和发展离不开河流，河流生态系统不但为人类提供生活及工农业用水，还具有众多的社会服务功能。但随着社会的发展，人类对于河流生态系统的影响越来越大，其生态结构受到极大破坏，诸多服务功能也因人类活动的干扰而逐渐丧失，具体表现在水质下降、水量减少乃至断流、生物多样性下降等方面。保护河流自然生态健康的前提是进行合理科学的监测与分析，获取第一手全面准确的河流健康表征参数数据。
[0003]传统的化学参数检测方法在水质管理方面起到重要作用，但在生态系统管控方面则存在明显局限性；例如，近年来研究发现，河流生物群落的结构和功能特性是最能够反映各环境因素对河流造成的总体胁迫程度，但常规水质理化检测技术并不能满足这一需求。生物检测是近几年发展起来的一类新方法，即通过检测一些生物或其种群的数量、生物量及其生理状态变化来分析河流健康情况。该方法一般选择单一指示物种如藻类、底栖无脊椎动物和鱼类等。底栖无脊椎动物是河流生态系统中最重要的定居动物代表类群之一，影响着河流生态系统中的物质分解和营养循环；底栖无脊椎动物种类繁多，易于捕获和辨认，同时底栖动物的分布和数量对于环境条件的改变都非常敏感，不同种类的环境耐受值差异大，因此常常被作为河流水环境监测的指示物种，如RIVPACS和AusRivAS都以底栖无脊椎动物作为河流健康的检测对象。
[0004]目前对底栖无脊椎动物的调查多采取定量采样的方式，即在野外用彼得逊采泥器、拖网，或人工基质采样器等类似器材采样，并带回实验室进行清洗和鉴别；上述的彼得逊采泥器适合于浅水湖泊和流速教缓的浅水河流，拖网适用于高水深的河流，人工基质采样器适用于普通河流和溪流中。然而，上述这些方法存在一些普遍缺点:
[0005]1、误差较大:以人工野外采样、实验室鉴别的方式为典型代表，该方法工作量大，对鉴定人员的专业性要求过高，通常过程较为繁琐，样品运输过程较长，限制了数据获取的频率，同时实验室鉴别的方式对底栖生物及群落也是一种干扰，会导致测量误差较大；
[0006]2、对河床具有破坏性:彼得逊采泥器通过自身重力作用来采样底泥，对河床的干扰较大，在指示生物密度较小时易造成较大的数据误差；拖网采样器同样不能作定点采样，只能用于底栖生物的概略调查，对河床有较大的破坏；
[0007]3、人为影响大:人工基质采样器使用的人工基质与真实的河床有偏差，且没有放生逃逸功能，进而造成采样种类及数目的偏差，在计算总量方面精度较低；
[0008]4、缺少原位实时监测分析能力:现有各类方法和采样装置，其功能仅仅是进行河流健康指示生物采集，无法单独实现河流健康指示水文、水质及生物的信息自动化采集和分析功能，不能满足原位、智能、实时的河流监控信息化过程的实际需求。
【发明内容】
[0009]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种方便易用、检测精准、成本低廉且环境友好的用于保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，能够在不影响河流正常功能的情况下，对河流健康指示生物的种类、种群及群落结构进行长时间的自动化原位监测，为保护河流健康提供第一手全面准确数据。
[0010]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供一种保护河流健康的原位实时智能生物检测装置及检测方法。
[0011]本发明中的保护河流健康的原位实时智能生物检测装置包括电子舱、安装于电子舱下方的采样器、安装于采样器下方的采样网；所述电子舱的上方安装有河流水动力与水质信息实时采集装置，电子舱的内部安装有蓄电池、与蓄电池相连接的电动机、连接于电动机的高压泵、微处理器和数据储存卡；所述采样器的内壁上安装有与电子舱内高压泵相连接的高压水枪，采样器的顶部安装有由电子舱内微处理器控制的图像识别系统，采样器的底部为开敞结构且通过牵拉绳与采样网相连；所述采样网包括可上下伸缩的侧网和嵌套于侧网底部的可翻转的底网。
[0012]上述的电子舱用于为整个装置提供动力、功能控制和数据处理；上述的采样器用于为数据采集提供适宜环境、图像信息摄取、辅助清洗；上述的采样网用于原生态式捕获指示生物及放生。电子舱、采样器和采样网的有机结合能够实现对保护河流健康的原位实时智能生物检测。
[0013]进一步的，所述电子舱是由抗压抗腐蚀材料制成的中空圆柱体，电子舱的侧壁上设有高压泵的进水口，为防止杂物堵塞进水口，进水口处设有过滤网；电子舱的底部预留有高压泵的出水口，所述高压泵为电动式高压往复泵且额定排出压力为4MDa，高压泵的一端与电动机相连接，另一端通过出水口与采样器中的高压水枪相连接，高压水枪可用于对采样网中的泥沙及其他杂物进行清洗，减少水体的浑浊度以方便图像的采集。
[0014]进一步的，所述电子舱的微处理器中包括牵拉绳控制模块、泥沙清洗模块、图像处理模块、对象识别模块和数据存储模块，所述牵拉绳控制模块通过操控电动机从而控制牵拉绳的上下伸缩，所述泥沙清洗模块通过控制高压泵及高压水枪从而清洗采样网中的泥沙，所述图像处理模块用于对采样器内图像传感器采集的图像进行滤波除噪、图像锐化以及增强图像的对比度，所述对象识别模块可识别采样网中的指示生物，所述数据储存模块用于通过文件格式将河流水动力与水质信息实时采集装置和图像识别系统采集的数据进行保存。
[0015]进一步的，所述电子舱上的河流水动力与水质信息实时采集装置由蓄电池供电，且包括水位传感器、流速传感器和水体理化指标传感器。
[0016]进一步的，所述采样器呈中空圆筒形，采样器中的图像识别系统由电子舱中的蓄电池供电以及由微处理器控制，具体包括脉冲激光器和图像传感器，所述脉冲激光器的功率为5W，波长为400?600nm，能够清晰的照射采样器中的指示生物。
[0017]进一步的，所述采样网的侧网呈圆筒型，侧网的上、下底边分别固定有上金属环和下金属环，上金属环通过由电动机控制的牵拉绳连接至采样器，下金属环在相垂直的A、B两端和C、D两端处各预留有圆孔，A、B两端圆孔内设有转动幅度控制凸台；所述底网为水平放置的圆形网，外圈固定有底网金属环，底网金属环嵌套于下金属环内；底网金属环径向位置上有一根转动杆，转动杆两端穿过下金属环A、B两端预留的圆孔与之相连接，转动杆两端同时设有转动楔片；转动楔片与转动幅度控制凸台配合工作，使得控制转动杆只能正向或反向旋转180度。
[0018]进一步的，所述下金属环的C、D两端预留有圆孔，初始状态底网金属环的E端与下金属环的C端相邻；由电动机控制牵拉的翻转用牵拉绳穿过下金属环C端预留的圆孔后，先系在底网金属环上的E端，再从底网下方穿过远端的下金属环D端预留的圆孔；同时，所述底网的圆心位置的两侧均设有受力凸台，使翻转用牵拉绳容易受力；在翻转时，提拉下金属环的D端翻转用牵拉绳，使底网以转动杆为轴翻转，并在转动楔片与转动幅度控制凸台配合约束下，底网只能翻转180度；反之，可提拉下金属环的C端翻转用牵拉绳使之180度反转。
[0019]进一步的，上述侧网由电动机控制牵拉绳实现高度伸缩，当侧网高度与底网平齐时，指示生物可进入底网，当侧网高度提高时，可防止指示生物逃逸；可翻转的底网用于数据采集完成后将指示生物释放并在原位连续监测。
[0020]进一步的，为了确保装置在水底的稳定，采样器的侧壁上通过铰链固定有3个可折叠的支架，且采样器与电子舱的连接处设有锁扣。
[0021]进一步的，所述电子舱的上部边缘处设有若干把手，这些把手上附有绳索，绳索上可连接浮标或系在岸边固定物上，用于标示装置的位置以及整个装置的打捞回收。
[0022]本发明还公开了一种保护河流健康的原位实时智能生物检测方法，包括以下步骤:
[0023]I)装置安装:在河流健康保护水域选择床底平坦位置，使用绳索将装置缓缓放入水底直至支架平稳安置在河床上，后将绳索末端固结在浮标上，同时浮标通过绳索系在河岸固定物上；
[0024]2)沉底培养阶段:启动电子仓总开关，电动机接受指令缓慢降低牵拉绳高度，将采样网放在河床上，此时侧网为不提起状态；经过不少于2周的停留期后，采样网逐渐被泥沙覆盖，从而融入底泥的环境，河流健康指示生物(一般为底栖动物)会附到采样网上；
[0025]3)原位实时智能监测:在步骤2)沉底培养阶段结束后，启动装置各组件开始在原位对床底的河流健康致使生物进行实时智能监测，包括以下流程:
[0026]①智能启动电子舱的河流水动力与水质信息实时采集装置，开始实时测量流速、水位、透明度、PH值、溶解氧等参数数据并记录，每日早8点和晚8点各测一次，并将数据存至储存卡；
[0027]②同时，电动机接受指令缓慢带动采样网上的牵拉绳提升高度，先拉起侧网以防止指示生物从底网逃逸，然后整体提升采样网(包括侧网和底网)上升直至完全进入采样器内；
[0028]③然后，启动电子舱内的高压泵开始工作，由采样器内壁上的高压水枪对底网进行均匀喷洒冲洗去除泥沙杂质，时长为30秒；再经过2分钟后，通过采样器内的图像识别系统对底网附着生物进行信息摄取，即采集底网上的河流健康指示生物原位图像，将数据输入电子仓内的微处理器进行图像处理和对象识别，获得底网上指示生物的种类、数目和尺寸数据集；
[0029]④上述步骤③，重复进行至少3次，每次间隔时间不少于5分钟，为避免底网上生物在位置上出现重叠造成识别误差，取每次测量的各类数据的最大值作为最终结果，并将最终数据存入数据储存卡；
[0030]4)生物放生:电动机带动牵拉绳使得底网以转动杆为轴旋转翻面；高压水枪同时配合工作，将生物全释放回水中；在牵拉绳和转动楔片的共同作用下，使底网和侧网紧密结合；
[0031]5)循环工作:电动机再次通过牵拉绳将采样网放入水底,重复步骤2)-4)的工作步骤。
[0032]有益效果:本发明的一种保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，与现有技术相比具有以下优点:
[0033](I)本发明利用河流健康指示生物原位图像识别系统获取图像数据，通过微处理器进行图像处理和对象识别，最终获得河流健康指示生物的种类、种群及群落结构等数据，并通过对采样网翻面的设计，可以使装置实现长期原位检测，实现了河流健康指示水文、水质及生物的信息自动化采集和分析功能，克服了传统方法仅能手工采集数据和离线分析的不足；
[0034](2)本发明适用范围广，通过支架确保装置在水底的稳定，并在水里进行泥沙清洗和指示生物的识别，几乎不受河流水沙变化和水文气象条件的影响，并可适用于河流之外的其它地表水系统健康检测，如湖泊、水库、河口、湿地等；
[0035](3)本发明放入水底后，采样网由于重力作用将敷在底泥上，经过长时间的停留，采样网将被泥沙覆盖，从而融入底泥的环境，许多河流健康指示生物会迁移到采样网上，数据采集完又将生物释放回环境，并且由于采集过程并没有破坏河床，因此减少了对栖息环境和指示生物的干扰；
[0036](4)本发明中的电子舱采用抗压抗腐蚀材料制成，且经过密封防水处理，使得本发明可在水下长期作业，不易浸水不易被压破坏不易被腐蚀，使用寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明的装置整体结构示意图；
[0038]图2为本发明的装置的采样器结构示意图；
[0039]图3为本发明的装置的底网示意图；
[0040]图4为本发明的装置的底网翻面操作示意图；
[0041]图5为图4中转动杆A处的断面示意图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0043]如图1所示，本发明的一种保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，包括电子舱1、安装于电子舱I下方的采样器2、安装于采样器2下方的采样网3 ;所述电子舱I的上方安装有河流水动力与水质信息实时采集装置4，电子舱I的内部安装有蓄电池、与蓄电池相连接的电动机、连接于电动机的高压泵、微处理器和数据储存卡；所述采样器2的内壁上安装有与高压泵相连接的高压水枪12，采样器2的顶部安装有由微处理器控制的图像识别系统，采样器2的底部为开敞结构且通过牵拉绳5与采样网3相连；所述采样网3包括可上下伸缩的侧网13和嵌套于侧网13底部的可翻转的底网14。
[0044]其中，电子舱I是由抗压抗腐蚀材料制成的直径lm、高0.4m的中空圆柱体，电子舱I的侧壁上设有高压泵的进水口一个，进水口处设有过滤网，电子舱I的底部预留有高压泵的出水口一个，高压泵为电动式高压往复泵且额定排出压力为4Mpa，高压泵的一端与电动机相连接，另一端通过出水口与采样器2中的高压水枪12相连接；电动机可选用单相电容异步电动机，功率120W，转速1400转；蓄电池选用12v、60AH的锂电池；采样器2的侧壁上通过铰链7固定有3个可折叠的支架8，且采样器2与电子舱I的连接处设有锁扣；电子舱I的上部边缘处设有四个把手6 ;电子舱I上的河流水动力与水质信息实时采集装置4由蓄电池供电，具体包括水深传感器、涡轮流速传感器和电极式水体理化指标传感器。
[0045]电子舱I中的微处理器采用51LPC系列单片机，用于控制各个设备的运行及数据处理，具体包括:
[0046]牵拉绳控制模块，通过操控电动机从而控制牵拉绳5的上下伸缩，以及控制牵拉绳(21)进而对底网(14)进行翻转；
[0047]泥沙清洗模块，通过控制高压水泵从而射出水流清洗采样网3中的泥沙；
[0048]图像处理模块，用于对采样器2的图像传感器10采集的图像进行滤波除噪、图像锐化以及图像对比度增强；
[0049]对象识别模块，用于识别采样网3中的指示生物，分析得出其种类、数目和尺寸数据；该模块工作原理是，采取生物特征识别技术，预先将常见指示生物的标准特征分布模型输入微处理器，根据标准特征分布模型和采集的图像分布数据比对匹配来判断指示生物的种类和尺寸，同时还能够将未能识别的对象作特殊标记储存，由专业人员进行离线人工鉴别；
[0050]数据储存模块，用于将各个传感器和摄像头采集的数据通过文件格式保存在数据储存卡中。
[0051]如图2所示，采样器2呈直径lm、高0.5m的中空圆筒形，采样器2中的图像识别系统由电子舱I中的蓄电池供电以及由微处理器控制，且包括脉冲激光器11和图像传感器10，脉冲激光器11的功率为5W，波长为400?600nm。
[0052]如图1所示，采样网3的侧网13呈圆筒型，由软铁丝制成，最大高度20cm，网眼大小为2cmX 2cm,侧网13的上、下底边分别固定有上金属环16和下金属环15 ;上金属环16通过由电动机控制的牵拉绳5连接至采样器2 ;下金属环15在相垂直的A、B两端和C、D两端处均预留有圆孔，AB端圆孔内设有转动幅度控制凸台20 ;所述底网14为水平放置的圆形网，夕卜圈固定有底网金属环17,底网金属环17嵌套于下金属环15内；底网金属环17径向位置上有一根转动杆18，转动杆两端穿过下金属环15A、B两端预留的圆孔与之相连接，转动杆18两端上同时设有转动楔片19 ;转动楔片19与转动幅度控制凸台20配合工作，使得控制转动杆只能旋转180度。
[0053]如图4和图5所示，下金属环15的C、D两端预留有圆孔，初始状态底网金属环17的E端与下金属环15的C端相邻；由电动机控制牵拉的牵拉绳21穿过下金属环15C端预留的圆孔后，先系在底网金属环17上的E端，再从底网下方穿过远端的D端预留的圆孔；同时，所述底网14的圆心位置的两侧均设有受力凸台22，使牵拉绳21容易受力；在翻转时，提拉下金属环15的D端牵拉绳21，使之以转动杆18为轴翻转，并在转动楔片19与转动幅度控制凸台20配合约束下，底网14只能翻转180度；反之，可提拉下金属环15的C端牵拉绳21使之180度反转。
[0054]具体工作原理如下:
[0055]当需要进行河流健康保护相关数据采集时，首先将本发明中的装置缓慢沉入水下并逐渐靠近河床，使用支架8支撑增加稳定性，然后由电动机通过牵拉绳5将采样网3放入水底，经过长时间的停留，采样网3将被泥沙和卵石覆盖，从而融入底泥的环境，原位附近的指示生物会不断附到采样网3上；
[0056]经过预留培养时间后，由电动机通过牵拉绳5将采样网3拉进采样器2里，其中侧网13会提前拉起预防指示生物逃逸，随后高压水枪12先对采样网3进行冲洗，待采样器2中环境稳定后启动采样器2的河流健康指示生物原位图像识别系统，利用脉冲激光器11发射辐射脉冲照射底网14上的目标，一定延迟时间后传感器快门打开并快速关闭，确保图像传感器10只接受目标反射后的光束；图像传感器10接受目标反射光后将视频信号转换为数字信号，并将数据输入微处理器进行图像处理和对象识别；
[0057]为避免出现指示生物上下重叠情况造成识别误差，为了确保数据的准确性，由高压水枪12再次进行冲洗，河流健康指示生物原位图像识别系统再次工作获取数据，将此步骤重复三次，取各类数据的最大值作为结果；最终将数据存入储存卡。
[0058]经过上述数据采集后，由电动机带动牵拉绳21使底网14翻面，高压水枪12同时配合工作，将上一步骤中捕捉的指示生物重新释放；当近底水流恢复平稳后，在牵拉绳21和转动楔片19的共同作用下，使底网14和侧网13紧密结合，再次放下采样网3，进行下一次米集。
[0059]本发明的一种保护河流健康的原位实时智能生物检测方法，包括以下检测步骤:
[0060]I)装置安装:在河流健康保护水域选择床底平坦位置，使用绳索将装置缓缓放入水底直至支架8平稳安置在河床上，后将绳索末端固结在浮标上，同时浮标通过绳索系在河岸固定物上；
[0061]2)沉底培养阶段:启动电子仓总开关，电动机接受指令缓慢降低牵拉绳5高度，将采样网3放在河床上，此时侧网13为不提起状态；经过不少于2周的停留期后，采样网逐渐被泥沙和卵石覆盖，从而融入底泥的环境，河流健康指示生物(一般为底栖动物)会附到采样网3上；
[0062]3)原位实时智能监测:在步骤2沉底培养阶段结束后，启动装置各组件开始在原位对床底的河流健康致使生物进行实时智能监测，包括以下流程:
[0063]①智能启动电子舱I的河流水动力与水质信息实时采集装置4，开始实时测量流速、水位、透明度、PH值、溶解氧等参数数据并记录，每日早8点和晚8点各测一次，并将数据存至储存卡；
[0064]②同时，电动机接受指令缓慢带动采样网3上的牵拉绳5提升高度，先拉起侧网13以防止指示生物从底网14逃逸，然后整体提升采样网3上升直至完全进入采样器2内；
[0065]③然后，启动电子舱I内的高压泵开始工作，由采样器2内壁上的高压水枪12对底网14进行均匀喷洒冲洗去除泥沙杂质，时长为30秒；再经过2分钟后，通过采样器2内的图像识别系统对底网14附着生物进行信息摄取，即采集底网14上的河流健康指示生物原位图像，将数据输入电子仓I内的微处理器进行图像处理和对象识别，获得底网上指示生物的种类、数目和尺寸数据集；
[0066]④上述步骤三，重复进行至少3次，每次间隔时间不少于5分钟，为避免底网上生物在位置上出现重叠造成的识别误差，取每次测量的各类数据的最大值作为最终结果，并将最终数据存入数据储存卡；
[0067]4)生物放生:电动机带动牵拉绳21使得底网14以转动杆18为轴旋转翻面；高压水枪12同时配合工作，将生物全释放回水中；在牵拉绳21和转动楔片19的共同作用下，使底网14和侧网13紧密结合；
[0068]5)循环工作:电动机再次通过牵拉绳5将采样网3放入水底，重复步骤2) _4)的工作步骤。
[0069]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，其特征在于:包括电子舱(I)、安装于电子舱⑴下方的采样器⑵、安装于采样器⑵下方的采样网⑶；所述电子舱⑴的上方安装有河流水动力与水质信息实时采集装置(4)，电子舱(I)的内部安装有蓄电池、与蓄电池相连接的电动机、连接于电动机的高压泵、微处理器和数据储存卡；所述采样器(2)的内壁上安装有与高压泵相连接的高压水枪(12)，采样器(2)的顶部安装有由微处理器控制的图像识别系统，采样器(2)的底部为开敞结构且通过牵拉绳(5)与采样网(3)相连；所述采样网(3)包括可上下伸缩的侧网(13)和嵌套于侧网(13)底部的可翻转的底网(14)。
2.根据权利要求1所述的保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，其特征在于:所述电子舱(I)是由抗压抗腐蚀材料制成的中空圆柱体，电子舱(I)的侧壁上设有高压泵的进水口，进水口处设有过滤网，电子舱(I)的底部预留有高压泵的出水口，所述高压泵为电动式高压往复泵且额定排出压力为4Mpa，高压泵的一端与电动机相连接，另一端通过出水口与采样器⑵中的高压水枪(12)相连接。
3.根据权利要求1所述的保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，其特征在于:所述电子舱(I)的微处理器中包括牵拉绳控制模块、泥沙清洗模块、图像处理模块、对象识别模块和数据存储模块，所述牵拉绳控制模块通过操控电动机从而控制牵拉绳(5)的上下伸缩以及控制牵拉绳(21)进而对底网(14)进行翻转，所述泥沙清洗模块通过控制高压水泵和高压水枪(12)从而射出水流清洗采样网(3)中的泥沙，所述图像处理模块用于对图像传感器(10)采集的图像进行滤波除噪、图像锐化以及图像对比度增强，所述对象识别模块可识别采样网(3)上的指示生物的种类、数目和尺寸，所述数据储存模块用于对河流水动力与水质信息实时采集装置(4)和图像识别系统采集的数据进行保存。
4.根据权利要求1所述的保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，其特征在于:所述河流水动力与水质信息实时采集装置(4)由蓄电池供电，且包括水位传感器、流速传感器和水体理化指标传感器。
5.根据权利要求1所述的保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，其特征在于:所述采样器(2)呈中空圆筒形，采样器(2)中的图像识别系统由电子舱(I)中的蓄电池供电以及由微处理器控制，具体包括脉冲激光器(11)和图像传感器(10)，所述脉冲激光器(11)的功率为5W，波长为400~600nm。
6.根据权利要求1所述的保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，其特征在于:所述侧网(13)呈圆筒型，侧网(13)的上、下底边分别固定有上金属环(16)和下金属环(15);所述上金属环(16)通过由电动机控制的牵拉绳(5)连接至采样器(2);所述下金属环(15)在相垂直的A、B两端和C、D两端处均预留有圆孔，AB端圆孔内设有转动幅度控制凸台(20);所述底网(14)为水平放置的圆形网，外圈固定有底网金属环(17)，底网金属环(17)嵌套于下金属环(15)内；底网金属环(17)径向位置上有一根转动杆(18)，转动杆两端穿过下金属环(15)A、B两端预留的圆孔与之相连接，转动杆(18)两端上同时设有转动楔片(19);转动楔片(19)与转动幅度控制凸台(20)共同控制转动杆只能旋转180度。
7.根据权利要求1或6所述的保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，其特征在于:所述下金属环(15)的C、D两端预留有圆孔，初始状态时底网金属环(17)的E端与下金属环(15)的C端相邻，由电动机控制牵拉的牵拉绳(21)穿过下金属环(15)C端预留的圆孔后，先系在底网金属环(17)上的E端，再从底网下方穿过远端的D端预留的圆孔，同时底网(14)的圆心位置的两侧均设有受力凸台(22);在翻转时，提拉下金属环(15)的D端牵拉绳(21)，使下金属环(15)以转动杆(18)为轴翻转，并在转动楔片(19)与转动幅度控制凸台(20)配合约束下底网(14)只能翻转180度；并且可提拉下金属环(15)的C端牵拉绳(21)使下金属环(15) 180度反转。
8.根据权利要求1所述的保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，其特征在于:所述采样器(2)的侧壁上通过铰链(7)固定有3个可折叠的支架(8)，且采样器(2)与电子舱(I)的连接处设有锁扣(9)。
9.根据权利要求1所述的保护河流健康的原位实时智能生物检测装置，其特征在于:所述电子舱(I)的上部边缘处设有若干把手(6)。
10.一种利用权利要求1-9任一项所述保护河流健康的原位实时智能生物检测装置进行检测的方法，其特征在于包括以下步骤: 1)装置安装:在河流健康监测水域选择床底平坦位置，使用绳索将装置缓缓放入水底直至支架(8)平稳安置在河床上，后将绳索末端固结在浮标上，同时浮标通过绳索系在河岸固定物上； 2)沉底培养阶段:启动电子舱(I)总开关，电动机接受指令缓慢降低牵拉绳(5)高度，将采样网(3)放在河床上，此时侧网(13)为不提起状态；经过不少于2周的停留期后，采样网逐渐被泥沙覆盖，从而融入底泥的环境，河流健康指示生物会附到采样网(3)上； 3)原位实时智能监测:在步骤2)沉底培养阶段结束后，启动装置各组件开始在原位对床底的河流健康致使生物进行实时智能监测，包括以下流程: ①智能启动电子舱(I`)的河流水动力与水质信息实时采集装置(4)，开始实时测量流速、水位、透明度、PH值、溶解氧等参数数据并记录，每日早8点和晚8点各测一次，并将数据存至储存卡； ②同时，电动机接受指令缓慢带动采样网(3)上的牵拉绳(5)提升高度，先拉起侧网(13)以防止指示生物从底网(14)逃逸，然后整体提升采样网(3)上升直至完全进入采样器(2)内； ③然后，启动电子舱(I)内的高压泵开始工作，由采样器(2)内壁上的高压水枪(12)对底网(14)进行均匀喷洒冲洗去除泥沙杂质，时长为30秒；再经过2分钟后，通过采样器(2)内的图像识别系统对底网(14)附着生物进行信息摄取，即采集底网(14)上的河流健康指示生物原位图像，将数据输入电子舱(I)内的微处理器进行图像处理和对象识别，获得底网上指示生物的种类、数目和尺寸数据集； ④上述步骤③重复进行至少3次，每次间隔时间不少于5分钟，为避免底网上生物在位置上出现重叠造成误差，取每次测量的各类数据的最大值作为最终结果，并将最终数据存入数据储存卡； 4)生物放生:电动机带动牵拉绳(21)使得底网(14)以转动杆(18)为轴旋转翻面，高压水枪(12)同时配合工作，将生物全释放回水中；在牵拉绳(21)和转动楔片(19)的共同作用下，使底网(14)和侧网(13)紧密结合； 5)循环工作:电动机再次通过牵拉绳(5)将采样网(3)放入水底，重复步骤2)-4)的工作步骤。
【文档编号】G01N33/18GK103675224SQ201310628367
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】戴会超, 陆航, 毛劲乔, 柯云 申请人:河海大学, 中国长江三峡集团公司