(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210604038.4 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 河海大学 地址 210000 江苏省南京市 鼓楼区西康路1 号 (72)发明人 袁海钰　金光球　唐洪武　钱竹隐　 张凯文　田宇航　马冉　邹宇灏　 (74)专利代理 机构 南京先科专利代理事务所 (普通合伙) 32285 专利代理师 缪友菊 (51)Int.Cl. G01N 1/04(2006.01) H04L 67/1095(2022.01) H04N 5/225(2006.01) C12M 1/26(2006.01)C12M 1/00(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12R 1/89(2006.01) (54)发明名称 一种藻类分层采样系统及其控制方法 (57)摘要 本发明提供一种藻类分层采样系统及其控 制方法， 包括： 取样系统、 摄像系统、 监测系统、 运 动系统和控制系统； 其中， 所述运动系统用于调 节所述取样系统、 摄像系统和监测系统相对于水 体的运动轨迹； 所述控制系统用于控制所述取样 系统、 摄像系统、 监测系统、 运动系统。 本发明通 过合理的功能设计和模块集 成， 利用两种不同的 运行模式， 实现自动化的水下藻类实时分层监控 以及种类精 准识别， 为藻类的生长预测模型的建 立以及藻类爆发预警提供有力的技术支持， 具有 较强的现实应用意 义。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115032012 A 2022.09.09 CN 115032012 A 1.一种藻类分层采样系统,其特征在于， 包括： 取样系统、 摄像系统、 监测系统、 运动系 统和控制系统； 其中， 所述运动系统用于调节所述取样系统、 摄像系统和监测系统相对于水 体的运动轨 迹； 所述控制系统用于控制所述取样系统、 摄 像系统、 监测系统、 运动系统。 2.根据权利要求1所述的藻类分层采样系统， 其特征在于， 所述取样系统设有取样器， 所述取样器连接样品存 储装置。 3.根据权利要求1所述的藻类分层采样系统， 其特征在于， 所述摄像系统设有相机、 显 微放大镜头和辅助光源， 所述相机连接防抖云台。 4.根据权利要求3所述的藻类分层采样系统， 其特征在于， 所述防抖云台设置为可升降 式。 5.根据权利要求1 ‑4任一项所述的藻类分层采样系统， 其特征在于， 所述监测系统设有 藻密度探 头和水质探 头。 6.根据权利要求1 ‑4任一项所述的藻类分层采样系统， 其特征在于， 所述运动系统设有 支撑件和滑轨， 所述取样系统、 摄 像系统、 监测系统通过滑轨与所述支撑件可滑动连接 。 7.根据权利要求6所述的藻类分层采样系统， 其特征在于， 所述运动系统还设有机械 臂， 所述取样系统、 摄 像系统、 监测系统通过机 械臂与所述滑轨可相对运动连接 。 8.根据权利要求7所述的藻类分层采样系统， 其特征在于， 所述运动系统还设有流速探 头， 所述流速探头用于探测水体流速， 并传输至控制系统， 通过运动 偏移调制模块调节机械 臂抓取角度及运动速度， 对所述取样系统、 摄 像系统、 监测系统位置进行补偿。 9.一种基于权利要求1 ‑8任一项所述藻类分层采样系统 的控制方法， 其特征在于， 包括 下述步骤： S1、 根据水体的深度， 通过运动系统调节取样系统、 摄像系统、 监测系 统至水下预设位 置； 预设摄 像系统的拍摄频率， 及监测系统的数据采集频率； S2、 摄像系统获取若干图片作为本层的样本图片， 传输至控制系统， 通过图像识别 模块 对样本图片进 行分析， 根据样本图片亮度， 通过光源控制模块调节辅助光源的补光 强度， 直 至样本图片满足图像识别模块需求； S3、 摄像系统对水下藻类进行拍摄获取本层的藻类图片， 通过CSI接口传输至控制系 统， 通过图像处理模块对藻类图片进行修正， 通过图像识别模块对修正后的藻类图片进行 识别， 修正的藻类图片及识别结果 通过网络模块传输 至终端服 务器； S4、 监测系 统获取本层的藻密度数据、 水质数据， 传输至控制系 统， 通过网络模块传输 至终端服 务器； S5、 每间隔一段时间， 通过 取样系统对水 下藻类进行采集和存 储； S6、 通过运动系统调 节取样系统、 摄像系统、 监测系统至下一层预设位置， 重 复步骤2‑5 直至完成若干层藻类的采样。 10.一种基于权利要求1 ‑8任一项所述藻类分层采样系统的控制方法， 其特征在于， 包 括下述步骤： S1、 常态化运行时， 预设采样周期， 每周期开始时， 通过运动系统调 节取样系统、 摄像系 统在水面以下不同深度进行运动， 通过 取样系统完成采样； S2、 通过摄像系统 的显微放大镜头对取得的样本进行显微拍摄， 传输至控制系统， 通过 智能图像识别模块获取不同水深的藻类情况， 后关闭显微 放大镜头；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115032012 A 2S3、 每周期内， 通过摄像系统的摄像头定时对水下藻类进行分层拍摄， 在周期结束后， 通过CSI接口将数据传输 至控制系统， 通过网络模块传输 至终端服 务器； S4、 将显微拍摄获得的藻类情况与分层拍摄到的图片进行比对， 通过图像处理模块修 正分层拍摄的图片存在的误差； S5、 若进行图像处理和识别时， 发现藻类密度达到阈值， 停止对水下藻类进行分层拍 摄， 仅通过取样系统进行采样， 并通过摄像系统的显微放大镜头和摄像头实现更加精确的 藻类情况监测。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115032012 A 3