申请/专利权人：安徽新宇环保科技股份有限公司

申请日：2021-12-28

公开（公告）日：2023-10-17

公开（公告）号：CN114354872B

主分类号：G01N33/18

分类号：G01N33/18;G01D21/02;G01C21/20;G01S15/04;B64C39/02;B63B35/00;G06V20/00;G07C1/20;G08B21/24;B64U20/80;B64U20/87;B64U101/00;B64U101/31

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.10.17#授权;2022.05.03#实质审查的生效;2022.04.15#公开

摘要：本发明公开了一种无人化河长智能巡河系统，涉及巡河设备技术领域，应用于无人船，包括水质检测单元、自主巡航单元以及治理分析单元；无人船上搭载有无人机，无人机包括GPS定位航线规划单元和图像采集单元；自主巡航单元用于控制无人船按照GPS定位航线规划单元规划的巡航路线航行，并根据途经河段的治理系数调整无人船的巡航速度，合理分配巡航时间；水质检测单元用于采集巡航路线上各点的水质参数信息进行检测分析；图像采集单元用于通过GPS定位航线规划单元设定的航飞路线采集各河段的河面视频信息并传输至图像分析单元进行分析，判断对应河段是否被堵塞，以提醒监控中心的管理人员及时对河段进行治理，有效提高河流治理效率。

主权项：1.一种无人化河长智能巡河系统，应用于无人船，其特征在于，包括水质检测单元、自主巡航单元、声呐探测单元以及治理分析单元；所述无人船上搭载有无人机，所述无人机包括GPS定位航线规划单元和图像采集单元；所述GPS定位航线规划单元用于爬取流域内各河流的上下游汇水关系，并根据爬取到的数据为无人船规划巡航路线；所述自主巡航单元用于控制无人船按照GPS定位航线规划单元规划的巡航路线航行，并根据途经河段的治理系数ZL调整无人船的巡航速度；具体工作步骤如下：获取无人船的巡航路线，统计该巡航路线途经的各个河段，将当前途经的河段标记为n；自动从存储单元中获取当前河段n的治理系数ZL；设定若干个无人船的巡航速度阈值，并标记为Hm，m=1，2，…，15；且H1＞H2＞…＞H15；设定每个巡航速度阈值Hm均对应一个预设治理系数范围，具体表现为：H1对应的预设治理系数范围为（h0，h1]，…，H15对应的预设治理系数范围为（h14，h15]；其中0＜h1＜h2＜…＜h15，h0=0；当ZL∈（hm-1，hm]时，则预设治理系数范围对应的巡航速度阈值为Hm，所述自主巡航单元控制无人船按照巡航速度阈值Hm进行航行；所述水质检测单元用于采集巡航路线上各点的水质参数信息并进行检测分析，水质参数信息包括溶解氧信息、浊度信息、硫化物信息、PH值信息以及水温信息；具体分析步骤为：S1：获取当前河段的水质参数信息，将各水质参数与数据库中存储的对应水质参数的安全数据进行对比，得到对应水质参数的数据差值；若对应水质参数的数据差值小于或等于零，则表明对应水质参数不造成水污染；S2：获取大于零的各水质参数的数据差值，结合数据库中存储的各水质参数对水环境的影响因子，计算对应河段的水质影响系数；S3：将水质影响系数与水质系数阈值相比较，若水质影响系数大于水质系数阈值，则生成水污染信号；所述水质检测单元用于将水污染信号与当前河段的定位数据一并上传至监控中心，以提醒管理人员及时采集对应措施对该河段进行治理；所述GPS定位航线规划单元还用于规划无人机的航飞路线；所述图像采集单元通过GPS定位航线规划单元设定的航飞路线采集各河段的河面视频信息，并将采集的河面视频信息传输至图像分析单元；所述图像分析单元的具体分析步骤如下：从河面视频信息提取出河面图像信息；将河面图像信息转化成灰度图像，并通过图像预处理将灰度图像转化成标准图像；图像预处理包括高斯滤波、图像分割和图像增强；获取预设区域内标准图像中的像素点总数，并标记为区域面积X1；对各像素点进行识别，识别出对应的漂浮物像素点，具体为：首先将标准图像中像素点的灰度值标记为H1；再将各像素点的灰度值与预设的标准灰度值做差分运算，得到差分结果并标记为C1；若C1大于差分阈值，则认为该像素点为漂浮物像素点；统计漂浮物像素点总数并标记为漂浮物面积X2；利用公式Zx=X2X1计算得到漂浮物占比Zx；若Zx大于占比阈值，则将对应区域标记为堵塞区域；统计堵塞区域的数量为C1，将所有堵塞区域的漂浮物占比进行求和并取均值得到堵塞占比DZ；利用公式DS=C1×a1+DZ×a2计算得到对应河段的堵塞系数DS，其中a1、a2均为系数因子；将堵塞系数DS与堵塞阈值相比较，若DS大于堵塞阈值，则生成堵塞信号；图像分析单元用于将堵塞信号与当前河段的定位数据一并上传至监控中心，以提醒监控中心的管理人员及时对该河段进行治理；所述治理分析单元用于采集各个河段的治理记录并进行治理系数分析，具体分析步骤为：在预设时间内，采集同一河段的治理记录，治理记录包括治理开始时刻、治理结束时刻以及治理等级，治理等级由治理人员治理完成后根据治理过程中投入的人力物力资源进行评估并上传至监控中心；统计对应河段的治理次数为L1，将每次治理的治理时长标记为T1，将对应的治理等级标记为G1；利用公式DL=T1×d1+G1×d2计算得到治理值DL，其中d1、d2均为系数因子；将治理值DL与治理阈值相比较；统计DL大于治理阈值的次数为P1，当DL大于治理阈值时，获取DL与治理阈值的差值并进行求和得到超治总值CZ，利用公式Cd=P1×a3+CZ×a4计算得到超治系数Cd，其中a3、a4均为比例因子；将最近一次治理结束时刻与系统当前时间进行时间差计算得到缓冲时长HT；利用公式ZL=L1×d3+Cd×d4×HT计算得到对应河段的治理系数ZL，其中d3、d4为系数因子；治理分析单元用于将各个河段的治理系数ZL打上时间戳并存储至存储单元；所述声呐探测单元用于探测当前河段以及河岸是否有人，当探测到有人时，通过语音播报器播放安全提醒信息，以提醒人员远离河流；上述公式均是去除量纲取其数值计算。

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权利要求：

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