[发明专利]一种水质监测装置及方法

权利要求书

1.一种水质监测装置，其特征在于：包括水生动物活动舱、数据处理器、伸缩杆、两个防水摄像头和浮力装置，所述水生动物活动舱为一透明箱体，顶部左侧开有一个用于放入水生动物的放置窗口，放置窗口设有可滑动的伸缩门，顶部中侧安置数据处理器，箱体除顶部外的其他五个面都分布有均匀的小孔；所述数据处理器为一内有电池板和无线传输装置的密闭防水盒，用于摄像头采集水生动物运动视频并将其无线传输到PC端；所述两个防水摄像头通过伸缩杆分别固定在上述数据处理器的正面和侧面；所述浮力装置连接在上述活动舱上方，使其悬浮于水中。

2.根据权利要求1所述的水质监测装置，其特征在于：所述无线传输装置采用NB-IOT方式进行无线数据传输。

3.采用权利要求1所述水质监测装置的监测方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）先将所述水生动物活动舱放入待测区域水中，并使箱内浸入一半体积的水，然后将待测鱼体从放置窗口放入活动舱中，关闭伸缩门；

（2）通过调整伸缩杆，使防水摄像头视角覆盖整个活动舱，以便于观察鱼体活动的整个画面，PC端记录此时伸缩杆的长度；

（3）再将整个水质监测装置推入水中，稳定后，摄像头开始采集鱼类运动视频并无线传输到PC端；

（4）对采集的视频人工截图，选择所采集到的图像，通过右侧摄像头在该时刻所采集到的鱼体图像确定鱼体此时距活动舱正面的距离，同时根据正面伸缩杆的长度经计算即可确定此时的图像比例值，对该鱼体图像进行手动标点，根据步骤(3)中得到的比例值换算可计算出体长，鳍长等多种鱼体参数并保存数据；再通过t检验算法处理已保存数据，判断数据是否满足同一分布，经归一化处理后可利用主成分分析来检验数据，随后对数据进行聚类处理，得到鱼的种类；

（5）提取步骤（3）采集的鱼类运动视频，采用CamShift算法来实现对待测鱼体实时、准确的定位跟踪，在建立的坐标轴中记录运动轨迹，保存轨迹数据，从而通过跟踪得到的轨迹数据来计算和保存鱼体的游动速度、游动高度这两个基本行为参数的测量值，结合步骤（4）中得出的鱼的种类，利用决策树算法对新数据进行处理，同时从预先建立的数据库中提取该类鱼体在不同水质下的运动行为参数，经过分析对比后，当鱼体运动行为参数的变化超出正常范围时，立即触发水质污染预警警报。