[发明专利]利用水生生物行为图像提取的水源水突发污染的预警方法无效

专利信息
申请号: 201110159233.2 申请日: 2011-06-14
公开(公告)号: CN102339521A 公开(公告)日: 2012-02-01
发明(设计)人: 周勤;苏彩燕;蔡展航;黄东龙 申请(专利权)人: 华南理工大学
主分类号: G08B21/12 分类号: G08B21/12;G01N33/18
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 靳荣举
地址: 510640 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 利用 水生 生物 行为 图像 提取 水源 突发 污染 预警 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及水源污染监测,特别是涉及一种利用水生生物行为图像提取的水源水突发污染的预警方法。

背景技术

在水源水体流域上游的任何潜在污染源都可能导致水源水质突发性污染事故,且这些突发性污染事故均具有发生时间不可预见、持续时间短、污染物不确定、污染物浓度高等特点,有可能在短时间内迅速造成城市水源地内的生态环境的破坏和供水系统的重大损失,并可能进一步触发更严重城市安全问题,处理不当还会造成影响深远的后遗症。因此,开展水源地突发污染事件快速评估与预警方法研究,以及包含快速评估、快速预警、快速响应、应急预案、后评估在内的突发污染事件应急技术和应急机制研究成为重中之重。而常规的检测手段根本无法达到以上这些要求。即使采用先进的精密仪器,也由于毒物的种类繁多且检测方法各不相同等原因而无法快速检测,且这些检测一般都是由实验室里的设备完成的,进行在线现场监测预警难度更大。至今,我国几乎没有规范的、较为科学完善的自动连续监测方法来快速监测预警水源水有毒物质污染事故。

低等水生生物对于污染的反应灵敏,尤其是敏感生物的行为,生理生化指标可以帮助提早发现污染,因此可以起到快速判断水质是否受到污染,达到及时预警的目的。然而过于低等的生物如水蚤、发光细菌等进行预警时却由于其过于灵敏,误报警率高。从运行效果看,其行为背景噪声大,长时间跨度内的行为波动更进一步降低了这类监测器的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供可实现连续采样,连续监测,自动预警、报警,误报低的利用水生生物行为图像提取的水源水突发污染的预警方法。

本发明利用斑马鱼具有非常敏锐的嗅觉、味觉、视觉、侧线等感觉器官能力,能够在感受水源受到污染后,主动离开受污染区域,游向未污染区域,并表现出明显的行为,该行为可通过CCD摄像头实时拍摄,本发明采用斑马鱼作为指示生物,结合计算机视觉技术,通过实时长期监测指示生物的行为变化,获取指示生物的多项行为参数,通过相关指标的评价分析,可以实现水质突发性污染的及时预警。

本发明的目的通过如下技术方案实现:

利用水生生物行为图像提取的水源水突发污染的预警方法,包括如下步骤:

(1)将需要监测的原水用泵连续泵入装有指示生物的监测容器,所述监测装置包括透明框架、可调灯箱、监测容器、CCD摄像头、报警装置和计算机;监测容器设有进水口和出水口,监测容器的前端中心设有透明框架,后端设有可调灯箱,在监测容器前端50-100cm处设有CCD摄像头,CCD摄像头与计算机连接,计算机与报警装置连接;监测容器内装有经过驯化的5-8条斑马鱼作为指示鱼,斑马鱼体长为2.7-3cm;

(2)CCD摄像头对指示生物斑马鱼的行为进行连续拍摄,CCD摄像头拍摄的图像传入计算机,计算机经过图像提取和分析计算,得到斑马鱼的平均活动速率、平均活动高度、平均间距及平均转身次数四个行为参数;

(3)将斑马鱼在污染水质条件下的四个行为参数与没有污染水质条件下的四个行为参数进行综合对比,分别按照提高幅度设定报警阈值;如果斑马鱼的四个行为参数中有不低于三个参数超过预警设置的阈值10-15分钟,报警装置就发出黄色报警信号,计算机将预警信息发送至指定对象;如果有出现斑马鱼死亡,报警装置发出红色警报信号,计算机将预警信息发送至指定对象。

为进一步实现本发明目的,所述报警阈值的设定取斑马鱼在污染水质条件下行为参数有对比没有污染水质的行为参数,在平均活动速率、平均活动高度、平均间距及平均转身次数四个行为参数值别提高20-50%。

所述监测容器为带有长方形或者正方形空腔的方形结构,在方形结构的左右两侧分别设有进水口和出水口。

所述进水口处设鱼缸加热器。

所述进水口前端设置过滤装置。

所述报警装置包括短程报警装置和/或远程报警装置;短程报警装置采用指示灯,蜂鸣器进行报警;远程报警装置包括移动通讯装置,将信息传送到指定位置或者制定对象进行远程报警。

相对于现有技术,本发明具有如下优点和有益效果:

本发明是一种在线生物预警系统,它能够持续自动进行水环境质量的监测,应用斑马鱼的应激行为变化预警水源水突发性污染,具有响应速度迅速、灵敏度高、准确率高等特点,是常规监测手段所无法达到的。本装置可广泛应用于卫生防疫、环保、自来水公司、水厂等部门对水体的自动连续监测和应急预警等领域。

附图说明

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