一种水资源与水环境监测预警装置

本发明涉及水质监测设备，尤其涉及一种水资源与水环境监测预警装置。

背景技术：

1、一种水资源与水环境监测预警装置是一种集成化的监测，分析，预警和管理系统，能够对水体环境进行连续实施全面准确的监测，及时掌握水环境状况，帮助决策者制定合理的水资源管理政策，防范水污染事件，保障水环境的可持续发展，要求准确的提取特定时间和空间位置处的水体样本，通过观察水体样本是否发生变化，来达到对水资源与水环境监测预警。

2、经检索，中国专利号为cn114814141a的发明专利，公开了一种水资源与水环境监测预警装置，包括支座，排列设置的多个漂浮筒，漂浮筒均对称设置在安装支座的下端面减震弹簧，与各漂浮筒相对应设置，减震弹簧连接在安装支座与漂浮筒之间，插接杆为排列设置的多个，插接杆均垂直安插在河床内，与现有技术相比，该中国专利号为cn114814141a发明能够通过插接杆上连接连接绳段，连接绳段的一端与安装支座相连接，上固定躯件，固定在所述安装支座的上端面，多方位取液组件，竖直可相对偏转的设置在上固定躯件上，多方位取液组件能够对指定水域内进行多点位取液抽样，水质检测装置，固定在所述上固定躯件上，以及警示装置安装在上固定躯件上，对水域面积中不同深度水体进行取样，从而方便对深层水质进行实时监测。

3、但上述一种水资源与水环境监测预警装置在实际使用的过程中，需要安装机器浪费人力物力，且同时不能非常及时的取样且不能够及时做出分析，因此需要一种能够节约成本且及时取样的水资源与水环境监测预警装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在需要安装机器浪费人力物力，且同时不能非常及时的取样且不能够及时做出分析的缺点，而提出的一种水资源与水环境监测预警装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种水资源与水环境监测预警装置，包括基于matlab平台设计程序运行对所拍得水资源和水环境图像进行处理与变换，得到基于matlab的水资源和水环境监测预警装置设计系统，所述基于matlab的水资源和水环境监测预警装置设计系统通过提取不同的特征图，进行目标监测，所述特征图依次为图像灰度化，图像增强，图像滤波，图像二值化等预处理。

4、上述技术方案进一步包括：

5、水资源与水环境监测预警装置设计系统包括以下步骤，步骤1，采集多个正常情况下的水资源与水环境图像步骤2，定时采集水资源与水环境图像，步骤3，提取目标区域的特征参量值，步骤4，对所述提取目标区域的特征参量值进行分析，计算出正常情况下水面参数值的范围，步骤5，对比所述参数值的范围，做出监测预警。

6、所述的步骤1与步骤2中，对水资源与水环境图像采集，1，获取水面的实时视频数据，并对实时视频数据进行帧截取，得到初始水面图像，2，对初始水面图像进行定义和预处理，得到预处理后水面图像，3，剔除预处理后水面图像中的非水面区域，得到最终可用的水面图像；对得到的水面图像进行一系列的处理，可以得到比较准确的效果。

7、所述的步骤3初始水面图像进行的定义包括图像定义和数据标记，对初始水面图像进行的处理，进行图像灰度化处理；对得到的图像进行灰度化处理，可以提高水面图像的精度，提高水面图像的处理速度。

8、所述的步骤3初始水面图像进行的定义包括图像定义和数据标记，对初始水面图像进行的处理，进行图像增强处理；图像增强处理是有目的地强调图像的整体或局部特性，将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大图像中不同物体特征之间的差别，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要。

9、所述的步骤3初始水面图像进行的定义包括图像定义和数据标记，对初始水面图像进行的图像二值化处理；图像二值化处理就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果的过程。

10、将最终水面图像的所有像素点的灰度值进行映射，得到像素点的初始映射灰度阈值，并获取所有像素点在临近像素区域的初始临近灰度阈值，将最终水面图像的所有像素点的灰度值映射至范围(0，255)；将256个亮度等级的灰度图像通过适当的阈值选取而获得仍然可以反映图像整体和局部特征的二值化图像。在数字图像处理中，二值图像占有非常重要的地位，首先，图像的二值化有利于图像的进一步处理，使图像变得简单，而且数据量减小，能凸显出感兴趣的目标的轮廓。其次，要进行二值图像的处理与分析，首先要把灰度图像二值化，得到二值化图像。所有灰度大于或等于阈值的像素被判定为属于特定物体，其灰度值为255表示，否则这些像素点被排除在物体区域以外，灰度值为0，表示背景或者例外的物体区域。

11、对得到的水面图像，进行一系列分析后，得到参数，进行对比，判断监测预警水资源与水面环境；对比参数，观察水面是否发生变化，从而判断水资源与水环境是否发生污染。

12、本发明具备以下有益效果：

13、1、本发明中：通过运用matlab，对所得到的图像进行一系列的处理，对比出图像参数的范围，从而来判断水面环境是否受到污染，分析出水面环境的受污染情况，节省了大量的人力物力。

14、2、本发明中：通过运用matlab非常快速的分析出水资源与水环境的环境状况，能够及时取样，且能够及时做出分析。

技术特征：

1.一种水资源与水环境监测预警装置，其特征在于：基于matlab平台设计程序运行对所拍得水资源和水环境图像进行处理与变换，得到基于matlab的水资源和水环境监测预警装置设计系统，所述基于matlab的水资源和水环境监测预警装置设计系统通过提取不同的特征图，进行目标监测，所述特征图依次为图像灰度化，图像增强，图像滤波，图像二值化等预处理。

2.根据权利要求1所述的一种水资源与水环境监测预警装置，其特征在于：水资源与水环境监测预警装置设计系统包括以下步骤，步骤1，采集多个正常情况下的水资源与水环境图像，步骤2，定时采集水资源与水环境图像，步骤3，提取目标区域的特征参量值，步骤4，对所述提取目标区域的特征参量值进行分析，计算出正常情况下水面参数值的范围，步骤5，对比所述参数值的范围，做出检测和预警。

3.根据权利要求2所述的一种水资源与水环境监测预警装置，其特征在于：所述的步骤1与步骤2中，对水资源与水环境图像采集，1，获取水面的实时视频数据，并对实时视频数据进行帧截取，得到初始水面图像，2，对初始水面图像进行定义和预处理，得到预处理后水面图像，3，剔除预处理后水面图像中的非水面区域，得到最终可用的水面图像。

4.根据权利要求2所述的一种水资源与水环境监测预警装置，其特征在于：所述的步骤3初始水面图像进行的定义包括图像定义和数据标记，对初始水面图像进行的处理，进行图像灰度化处理。

5.根据权利要求2所述的一种水资源与水环境监测预警装置，其特征在于：所述的步骤3初始水面图像进行的定义包括图像定义和数据标记，对初始水面图像进行的处理，进行图像增强处理。

6.根据权利要求2所述的一种水资源与水环境监测预警装置，其特征在于：所述的步骤3初始水面图像进行的定义包括图像定义和数据标记，对初始水面图像进行的处理，进行图像滤波处理。

7.根据权利要求2所述的一种水资源与水环境监测预警装置，其特征在于：所述的步骤3初始水面图像进行的定义包括图像定义和数据标记，对初始水面图像进行的图像二值化处理。

8.根据权利要求2所述的一种水资源与水环境监测预警装置，其特征在于：将最终水面图像的所有像素点的灰度值进行映射，得到像素点的初始映射灰度阈值，并获取所有像素点在临近像素区域的初始临近灰度阈值，将最终水面图像的所有像素点的灰度值映射至范围(0，255)。

9.根据权利要求2所述的一种水资源与水环境监测预警装置，其特征在于：对得到的水面图像，进行一系列分析后，得到参数，进行对比，判断监测预警水资源与水面环境。

技术总结
本发明公开了一种水资源与水环境监测预警装置，包括MATLAB平台，通过MATLAB平台，对所拍得水资源和水环境图像进行处理与变换，其中包括图像灰度化，图像增强，图像滤波，图像二值化等预处理，保留水资源和水环境图像前后参数，通过对比参数，得出水资源和水环境问题所在，达到监测预警效果。本发明中：在拍得水资源和水环境图像后，通过MATLAB平台，进行程序设计，对图像进行一系列的处理，最后得出参数，通过对比水资源和水环境正常情况下的数据与水资源和水环境发生变化情况下的数据，达到监测预警的效果，通过此种方法，不仅能精细准确的判断水资源和水环境是否发生变化，还能节省人力物力。

技术研发人员：田雨露,宋进喜,郭家骅,许丁雪,孙昊田,司绍诚
受保护的技术使用者：西北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15