[发明专利]一种湖水水质分析系统

权利要求书

1.一种湖水水质分析系统，其特征在于：包括水质检测终端、图像采集模块、特征提取模块、数据库、分析云平台和显示终端；分析云平台分别与水质检测终端、图像采集模块、特征提取模块、数据库和显示终端连接，特征提取模块分别与图像采集模块和数据库连接；

水质检测终端包括若干水质检测设备，所述水质检测设备分别安装在湖水中的各检测子区域内，用于实时检测湖水中的水体PH值、水温、浑浊度、透明度、溶氧量、化学需氧量、生化需氧量，并将检测的水体PH值、水温、浑浊度、透明度、溶氧量、化学需氧量、生化需氧量发送至分析云平台；

图像采集模块用于对养殖虾的湖水以及湖水内藻类进行图像获取，并将获取的湖水图像发送至管理服务器，将获取的湖水内藻类的图像发送至特征提取模块；

特征提取模块用于接收图像采集模块发送的湖水内藻类的图像信息，对接收的藻类图像信息进行放大，并将放大后的藻类图像进行划分，划分成m个面积相同的子图像，对各子图像按照设定的顺序进行编号，分别为1,2,...,j,...,m，并对各子图像信息中藻类的特征与数据库中存储的不同藻类种类对应的特征进行对比，得到该子图像中的藻类的特征，获得的各子图像中藻类的特征，并将各子图像中藻类的特征发送至分析云平台，且各子图像中藻类的特征构成藻类特征集合A_j(a_j1,a_j2,...,a_jk,...,a_jh)，a_jk表示为第j个子图像中第k个藻类特征；

数据库用于存储各藻类种类对应的藻类特征以及各藻类种类的比例分别对虾养殖的水质环境的辅助影响系数，存储不同湖水水色对应标准湖水图像，以及不同湖水水色对应的养殖水色系数，并存储虾在不同养殖阶段对应的标准水质参数，不同的水色对应不同的养殖水色系数，若水体中水色为红棕色、淡绿色、淡黄色，则对应的养殖水色系数为0.85，若水体中水色为黑褐色或白浊色，则对应的养殖水色系数为0.336，其中，各藻类种类对应的藻类特征构成品种藻类特征集合B_s(b_s1,b_s2,...,b_si,...,b_sg)，b_si表示为第s个藻类种类对应的第i个特征，品种藻类特征集合中各藻类特征的排序分别为藻类叶子形状、藻类形状、藻类颜色和茎叶尺寸，且藻类特征对比的比重分别为yb_s1,yb_s2,...,yb_si,...,yb_sg，yb_s1＞yb_s2＞...＞yb_si＞...＞yb_sg，且yb_s1+yb_s2+...+yb_si+...+yb_sg＝1；

分析云平台接收图像采集模块发送的湖水图像信息，对湖水图像信息与数据库中存储的不同湖水水色对应的标准湖水图像信息进行对比，以确定湖水的水色以及水色对应的养殖水色系数；

分析云平台接收特征提取模块发送的各子图像中藻类的特征，将接收的各子图像中的所有藻类特征与数据库中各藻类种类对应的特征进行对比，得到藻类特征对比集合B′_js(b′_js1,b′_js2,...,b′_jsi,...,b′_jsg)，b′_jsi表示第j个子图像中的所有藻类特征与第s个藻类种类对应的第i个藻类特征的对比值，若第j个子图像中的所有藻类特征中有第s个藻类种类对应的第i个藻类特征，则b′_jsi等于固定数值R，R＞0,若第j个子图像中的所有藻类特征中没有第s个藻类种类对应的第i个藻类特征，则b′_jsi等于0，分析云平台根据藻类特征对比集合B′_js统计第j个子图像中存在第s个藻类种类的匹配吻合系数Q_js；

分析云平台对获得的藻类吻合系数与设定的标准吻合系数进行对比，剔除藻类吻合系数小于标准吻合系数的藻类种类，并累计统计图像采集模块发送的各图像信息中各子图像对应的大于标准吻合系数的藻类种类，同时累计该藻类种类在各图像信息中各子图像中出现的次数，按照各藻类种类在子图像中出现的次数由高到低顺序对各藻类种类进行排序，分别为1,2,...,t,...,p,并形成藻类种类频率集合C(c1,c2,...,cx,...,xp),cx表示为第x个藻类种类在所有子图像中出现的次数，分析云平台根据藻类种类频率集合统计湖水中各藻类种类占湖水中所有藻类种类的比例根据各藻类种类对应的比例系数与数据库中对应的各藻类种类对应的比例系数进行对比，以确定各藻类种类对应的比例系数对虾养殖的水质环境的辅助影响系数，所述辅助影响系数指某一藻类种类对湖水水质的影响系数；

同时，分析云平台接收各水质检测终端发送的水体PH值、水温、浑浊度、透明度、溶氧量、化学需氧量、生化需氧量，并输入湖水中虾所在的养殖阶段，将获取的水体PH值、水温、浑浊度、透明度、溶氧量、化学需氧量、生化需氧量分别与数据库中存储的该虾养殖阶段对应的水体PH值范围、水温范围、浑浊度范围、透明度范围、溶氧量范围、化学需氧量范围和生化需氧量范围进行逐一对比，并判断水体PH值 是否在该虾养殖的水体PH值范围内，若在，则取水体PH值 对比差为0，若小于水体PH值范围的最小值，则将该水体PH值 与标准水体PH值的最小值进行做差，并将差值与标准水体PH值的最小值进行做比较，且取绝对值，反之，则将该水体PH值 与标准水体PH值的最大值进行做差，并将差值与标准水体PH值的最大值做比较，得到水体PH差对比值，依次类推，分别对湖水中检测的水温、浑浊度、透明度、溶氧量、化学需氧量和生化需氧量进行分析、统计，以获得水温差对比值、浑浊度差对比值、透明度差对比值、溶氧量差对比值、化学需氧量差对比值和生化需氧量差对比值；

分析云平台根据湖水水色对应的养殖水色系数、各藻类种类对应的比例系数对虾养殖的水质环境的辅助影响系数以及湖水中水体PH差对比值、水温差对比值、浑浊度差对比值、透明度差对比值、溶氧量差对比值、化学需氧量差对比值和生化需氧量差对比值，以统计湖水中各参数对虾养殖的水质符合满意度系数U，水质云平台将统计的湖水满足度符合系数以及发送水体PH差对比值、水温差对比值、浑浊度差对比值、透明度差对比值、溶氧量差对比值、化学需氧量差对比值和生化需氧量差对比值至显示终端；

显示终端用于接收分析云平台发送的湖水水质符合满意度系数以及水体PH差对比值、水温差对比值、浑浊度差对比值、透明度差对比值、溶氧量差对比值、化学需氧量差对比值和生化需氧量差对比值，并进行显示。