一种水质监测装置、方法及系统与流程

1.本发明实施例涉及水质监测技术领域，尤其涉及一种水质监测装置、方法及系统。


背景技术：

2.为了实现对整个河流、水库、湖泊、海域等宽面水域/流域的水质情况的监测，通过对宽面水域/流域中的水质参数进行监测，并根据所监测到的水质参数，确定水质参数在宽面水域/水域中的分布情况，以实现宽面水域/水域的水质监测。
3.目前，对宽面水域/流域的水质进行监测时，通常需要人工通过户外采样的方式采集宽面水域/流域中的水体样本。在实验室中，将所采集的水体样本与高光谱监测仪相结合，以确定水质参数在宽面水域/水域中的分布情况。但上述的宽面水域/流域的水质监测方式，投入了大量的人力和物力，并且，在天气发生变化时，需要重新对水体进行采样以实现水质的监测，又进一步增加了人力和物力的投入，而且，上述水质监测方式无法做到实时对宽面水域/流域的水质进行监测，水质监测方式具有滞后性。


技术实现要素：

4.鉴于此，为解决上述技术问题或部分技术问题，本发明实施例提供一种水质监测装置、方法及系统。
5.第一方面，本发明实施例提供一种水质监测装置，包括：
6.控制单元，及与所述控制单元连接的水质分析单元及高光谱监测单元；其中，
7.所述控制单元，用于下发第一控制指令；
8.所述水质分析单元，用于根据所述第一控制指令，获取目标点位的第一水质样本；对所述第一水质样本进行分析处理，以确定所述目标点位对应的水质参数；将所述水质参数通过所述控制单元发送至所述高光谱监测单元，所述目标点位设置于目标水体中；
9.所述高光谱监测单元，用于根据所述第一控制指令，确定所述目标点位对应的高光谱数据；根据所述水质参数和所述高光谱数据建立反演模型，以通过所述反演模型确定所述水质参数在所述目标水体中的分布结果；将所述分布结果发送至所述控制单元。
10.在一个可选的实施方式中，所述控制单元，还用于：
11.在达到第一监测周期时，下发所述第一控制指令；及，
12.在获取到当前所述第一监测周期对应的分布结果时，根据当前所述第一监测周期对应的分布结果和在当前所述第一监测周期之前的所有所述第一监测周期对应的分布结果，确定所述监测周期对应的调整策略；
13.根据所述调整策略，对所述第一监测周期进行调整；
14.根据调整后的所述第一监测周期，下发所述第一控制指令。
15.在一个可选的实施方式中，所述控制单元，还用于：
16.在达到第一监测周期时，下发所述第一控制指令；及，
17.在对所述目标水体的水质进行监测的过程中，获取所述目标水体所处环境的天气
信息；
18.根据所述天气信息，确定所述第一监测周期对应的调整策略；
19.根据所述调整策略，对所述第一监测周期进行调整；
20.根据调整后的所述第一监测周期，下发所述第一控制指令。
21.在一个可选的实施方式中，所述装置，还包括：与所述控制单元和所述水质分析单元连接的预处理单元；
22.所述控制单元，还用于下发所述第一控制指令至所述预处理单元；
23.所述预处理单元，用于根据所述第一控制指令，从所述目标点位中获取到第二水质样本；对所述第二水质样本进行预处理，以得到第一水质样本；将所述第一水质样本发送至所述水质分析单元中，以使得所述水质分析单元根据所述第一控制指令，对所述第一水质样本进行分析处理，得到所述目标点位对应的水质参数。
24.在一个可选的实施方式中，所述装置，还包括：与所述控制单元、所述水质分析单元、所述高光谱监测单元及所述储能单元连接的新能源供电单元；
25.所述控制单元，还用于下发所述第一控制指令至所述新能源供电单元；
26.所述新能源供电单元，用于根据所述第一控制指令对所述控制单元、水质分析单元及高光谱监测单元进行供电。
27.在一个可选的实施方式中，所述装置，还包括：与所述新能源供电单元、所述控制单元、所述水质分析单元及高光谱监测单元连接的储能单元；
28.所述新能源供电单元，还用于在所述新能源供电单元处于第一状态时，对所述储能单元输送电能，所述第一状态用于表征所述新能源供电单元的电能充足；
29.所述储能单元，用于在所述新能源供电单元处于所述第一状态时，对所述新能源供电单元所输送的电能进行储能；及用于在所述新能源供电单元处于第二状态时，对所述控制单元、水质分析单元及高光谱监测单元进行供电，所述第二状态用于表征所述新能源供电单元的电能不足。
30.在一个可选的实施方式中，所述目标水体为多个，每个所述目标水体中设置有一个所述目标点位。
31.第二方面，本发明实施例提供一种水质监测方法，应用于如上所述的水质监测装置中的控制单元，所述方法，包括：
32.下发第一控制指令至水质分析单元和高光谱监测单元，以使得所述水质分析单元根据所述第一控制指令，获取目标点位的第一水质样本，对所述第一水质样本进行分析处理，以确定所述目标点位对应的水质参数，及所述高光谱监测单元根据所述第一控制指令，确定所述目标点位对应的高光谱数据，所述目标点位设置于目标水体中；
33.接收所述水质分析单元发送的所述水质参数；
34.将所述水质参数发送至所述高光谱监测单元，以使得所述高光谱监测单元根据所述水质参数和所述高光谱数据建立反演模型，通过所述反演模型确定所述水质参数在所述目标水体中的分布结果；
35.接收所述高光谱监测单元发送的所述分布结果。
36.第三方面，本发明实施例提供的一种水质监测系统，系统包括至少一个如上所述的水质监测装置、终端和远程监测平台，所述终端与所述水质监测装置中的控制单元和远
程监测平台连接，所述远程监测平台还与所述控制单元连接，其中，所述终端用于：
37.展示第一展示界面，所述第一展示界面中展示有第一控件，第一控件用于表征对目标水体的水质进行监测；
38.在监测到针对所述第一控件的触发操作时，获取到第一控制指令；
39.将所述第一控制指令通过所述控制单元下发至所述水质监测装置中的水质分析单元和高光谱监测单元；
40.所述控制单元用于：
41.将所述高光谱监测单元所确定的分布结果发送至所述终端，以使得所述终端在第二展示界面中展示所述分布结果；及将所述水质分析单元所确定的水质参数、所述高光谱监测单元所确定的高光谱数据和分布结果发送至所述远程监测平台，以使得所述远程监测平台在接收到所述终端发送的查看指令时，将所述水质参数、高光谱数据和分布结果发送至所述终端进行展示。
42.在一个可选的实施方式中，所述终端还用于：
43.展示第三展示界面，所述第三展示界面中展示有多个待选择的第二监测周期；
44.在监测到针对所述第三展示界面的触发操作时，获取到第二控制指令，所述第二控制指令中携带有调整后的第一监测周期，所述调整后的所述第一监测周期通过已选择的所述第二监测周期对所述第一监测周期进行调整得到的，所述第一监测周期用于表征所述控制单元下发所述第一控制指令的周期；
45.将所述第二控制指令下发至所述控制单元，以使得所述控制单元根据所述第二控制指令中的调整后的所述第一监测周期下发所述第一控制指令。本发明实施例提供的一种水质监测装置，包括：控制单元及与控制单元连接的水质分析单元及高光谱监测单元，其中，控制单元，用于下发第一控制指令；水质分析单元，用于根据第一控制指令，获取目标点位的第一水质样本；对第一水质样本进行分析处理，以确定目标点位对应的水质参数；将水质参数通过控制单元发送至高光谱监测单元，目标点位设置于目标水体中；高光谱监测单元，用于根据第一控制指令，确定目标点位对应的高光谱数据；根据水质参数和高光谱数据建立反演模型，以通过反演模型确定水质参数在目标水体中的分布结果；将分布结果发送至控制单元。通过以上方式，本发明实施例提供的一种水质监测装置，通过将水质分析单元与高光谱监测单元相结合，实现了对目标水体的水质情况的实时在线监测，降低了目标水体的水质情况监测的滞后性，以及实现了目标水体的监测预警溯源；并且，在进行水质监测时，通过高光谱监测单元反演得到水质参数在整个目标水体中的分布情况，提高了水质监测的准确性；此外，在进行水质监测时，无需人工对目标水体进行采样，减少了物力和人力的投入，降低了水质监测的成本。
附图说明
46.图1为本发明实施例提供的一个水质监测装置的结构示意图；
47.图2为本发明实施例提供的一个水质监测装置的各单元之间的安装位置示意图；
48.图3为本发明实施例提供的一个水质监测系统的结构示意图。
49.图4为本发明实施例提供的一个水质监测系统的工作过程示意图；
50.图5为本发明实施例提供的一个水质监测方法的流程示意图；
51.以上附图中：
52.100、水质监测装置、101、控制单元；102、水质分析单元；103、高光谱监测单元；104、预处理单元；105、新能源供电单元；106、储能单元；200、终端；300、远程监测平台。
具体实施方式
53.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
54.为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。
55.参考图1和图2所示，本发明实施例提供的一种水质监测装置100，包括：控制单元101、水质分析单元102、高光谱监测单元103、预处理单元104、新能源供电单元105及储能单元106。其中，控制单元101分别与水质分析单元102、高光谱监测单元103、预处理单元104、新能源供电单元105及储能单元106连接，新能源供电单元105还与水质分析单元102、高光谱监测单元103、预处理单元104及储能单元106连接，储能单元106还与水质分析单元102、高光谱监测单元103及预处理单元104连接，预处理单元104还与水质分析单元102连接。
56.在本实施例中，控制单元101用于下发第一控制指令至水质分析单元102和高光谱监测单元103。第一控制指令用于指示水质分析单元102和高光谱监测单元103对目标水体的水质情况进行监测。目标水体具体可指由目标水域或/和目标流域所组成的大面积水体，目标水域或目标流域包括但不限于河流、水库、湖泊及海域等。
57.其中，本实施例中目标水体可为多个，每个目标水体中可设置有一个目标点位，目标点位为预先设置的，在进行水质监测时，预处理单元104、水质分析单元102以及高光谱监测单元103对同一目标点位的水质情况进行监测，从而得到目标水体的水质监测结果。
58.在本实施例中，水质分析单元102用于根据第一控制指令，获取目标点位的第一水质样本；对第一水质样本进行分析处理，以确定目标点位对应的水质参数；将水质参数通过控制单元101发送至高光谱监测单元103。
59.具体地说，在水质分析单元102接收到第一控制指令时，对获取到的目标点位的第一水质样本所包括的水质参数进行自动分析处理，从而得到第一水质样本的水质参数情况。为了保证最终分析处理后的结果的准确性，在水质分析单元102接收到第一控制指令时，水质分析单元102自动完成标定校准、清洗及自检等操作。在对第一水质样本进行分析处理时，可通过光度法、电极法、滴定法以及光谱法等任一种或多种组合方法对第一水质样本进行分析处理。除此之外，同样，为了保证最终分析处理后的结果的准确性，水质分析单元102所获取到的目标点位的第一水质样本由预处理单元104所输送的，预处理单元104可通过如下方式获取到目标点位的第一水质样本，包括：
60.根据第一控制指令，从目标点位中获取到第二水质样本；
61.对第二水质样本进行预处理，以得到第一水质样本；
62.将第一水质样本发送至水质分析单元102中，以使得水质分析单元102根据第一控制指令，对第一水质样本进行分析处理，得到目标点位对应的水质参数。
63.在本实施例中，在控制单元101下发第一控制指令后，将第一控制指令下发至预处理单元104中，以使得预处理单元104对目标点位进行水质采样，并对所采样的第二水质样本进行预处理。其中，对第二水质样本进行预处理具体可指：对第二水质样本中的干扰测量的因素进行沉淀、过滤及清洗等，从而得到第一水质样本，这样使得水质分析单元102对第一水质样本进行分析处理时，能够避免干扰测量的因素的影响对分析结果所造成的误差，提高了水质分析单元102所得到的水质样本的分析结果的准确性。
64.在本实施例中，高光谱监测单元103用于根据第一控制指令，确定目标点位对应的高光谱数据；根据水质参数和高光谱数据建立反演模型，以通过反演模型确定水质参数在目标水体中的分布结果；将分布结果发送至控制单元101。
65.具体地说，为了保证高光谱监测单元103能够确定目标点位对应的高光谱数据，高光谱监测单元103可架设在立杆、户外机柜、铁塔及无人机等辅助平台上，其中，图2所示的高光谱监测单元103设置于立杆上。在高光谱监测单元103进行工作时，会监测到整个目标水体的高光谱数据，为了保证通过水质分析单元102和高光谱监测单元103相结合所确定的目标水体的水质情况的准确性，从所监测到的整个目标水体的高光谱数据中确定出与目标点位对应的高光谱数据，通过目标点位对应的高光谱数据和水质参数，即可建立反演模型，通过反演模型即可确定水质参数在目标水体中的分布结果(即目标水体的水质情况)。更具体地说，水质分析单元102所分析处理得到的水质参数包括：ph、溶解氧、电导率、浊度、温度、氨氮、叶绿素a、化学需氧量、高锰酸盐指数、总磷、总氮、磷酸盐、硝酸盐氮及亚硝酸盐氮的一种或任意多种的组合。
66.具体地说，控制单元101在下发第一控制指令以实现水质情况的监测时，通过在确定每达到第一监测周期，下发第一控制指令，根据同一第一监测周期所确定的水质参数和高光谱数据确定反演模型，以实现反演模型的优化，并通过该第一监测周期所确定的反演模型，确定该第一监测周期所确定的水质参数在目标水体中的分布结果。其中，第一监测周期可根据实际需要进行设置，本实施例中对第一监测周期的具体数值不做具体限定。
67.在本实施例中，为了减少水质监测装置的能耗和提高水质监测装置的监测准确性，本实施例中通过对水质监测装置的第一监测周期进行调整所实现，其中，第一监测周期的调整可通过控制单元101实现。
68.在一个实施方式中，控制单元101，还用于：
69.在获取到当前第一监测周期对应的分布结果时，根据当前第一监测周期对应的分布结果和在当前第一监测周期之前的所有第一监测周期对应的分布结果，确定第一监测周期对应的调整策略；
70.根据调整策略，对第一监测周期进行调整；
71.根据调整后的第一监测周期，下发第一控制指令。
72.具体地说，在调整第一监测周期后，根据调整后的第一监测周期下发第一控制指令至预处理单元104、水质分析单元102和高光谱监测单元103，以使得预处理单元104、水质分析单元102和高光谱监测单元103相结合，根据调整后的第一监测周期完成分布结果的确定。其中，在控制单元101每得到第一监测周期对应的分布结果，将该第一监测周期对应的分布结果按照时间序列进行存储，所以，在当前第一监测周期之前的所有第一监测周期对应的分布结果可通过基于控制单元101进行查询得到。
73.更具体地说，根据当前第一监测周期对应的分布结果和在当前第一监测周期之前的所有第一监测周期对应的分布结果，确定第一监测周期对应的调整策略，可以理解为：
74.在当前第一监测周期之前的所有第一监测周期的个数达到第一预设阈值时，根据在当前第一监测周期之前的所有第一监测周期对应的分布结果，确定所有第一监测周期对应的平均分布结果；
75.确定平均分布结果与当前第一监测周期对应的分布结果之间的差值；
76.在确定差值小于等于第二预设阈值时，则确定调整策略为第一调整策略；
77.在确定差值大于第二预设阈值时，则确定调整策略为第二调整策略。
78.根据调整策略，对第一监测周期进行调整，可以理解为：
79.在确定调整策略为第一调整策略时，则增长第一监测周期的长度；
80.在确定调整策略为第二调整策略时，则缩短第一监测周期的长度。
81.在本实施例中，第一预设阈值和第二预设阈值可根据实际需要进行设置，本实施例中对第一预设阈值和第二预设阈值的具体数值不做限定。
82.需要说明的是，在对第一监测周期进行调整后，需根据调整后的第一监测周期得到分布结果后，继续执行根据当前第一监测周期对应的分布结果和在当前第一监测周期之前的所有第一监测周期对应的分布结果，确定第一监测周期对应的调整策略步骤，以根据实际情况，实现第一监测周期的不断调整。
83.其中，在确定调整策略为第一调整策略时，则表明目标水体的水质情况变化不大，可增长第一监测周期的长度，减小水质监测装置的监测次数，以此减少水质监测装置的能耗。在确定调整策略为第二调整策略时，则表明目标水体的水质情况变化较大，可缩短第一监测周期的长度，增加水质监测装置的监测次数，以此提高水质监测装置的监测准确性。
84.在另一个实施方式中，控制单元101，还用于：
85.在对目标水体的水质进行监测的过程中，获取目标水体所处环境的天气信息；
86.根据天气信息，确定第一监测周期对应的调整策略；
87.根据调整策略，对第一监测周期进行调整；
88.根据调整后的第一监测周期，下发第一控制指令。
89.具体地说，在调整第一监测周期后，根据调整后的第一监测周期下发第一控制指令至预处理单元104、水质分析单元102和高光谱监测单元103，以使得预处理单元104、水质分析单元102和高光谱监测单元103相结合，根据调整后的第一监测周期完成分布结果的确定。
90.更具体地说，天气信息可通过相应的服务器发送至控制单元101。根据天气信息，确定第一监测周期对应的调整策略，可以理解为；
91.根据天气信息，在确定天气信息对应的天气不为预设天气时，确定调整策略为第一调整策略；
92.根据天气信息，在确定天气信息对应的天气为预设天气时，确定调整策略为第二调整策略。
93.根据调整策略，对第一监测周期进行调整，可以理解为：
94.在确定调整策略为第一调整策略时，则增长第一监测周期的长度；
95.在确定调整策略为第二调整策略时，则缩短第一监测周期的长度。
96.在本实施例中，当环境天气较恶劣时，会对目标水体的水质产生一定的影响，所以，可通过缩短第一监测周期的长度，以增加水质监测装置的监测次数，进而提高水质监测装置监测的准确性。例如，预设天气可设置为雨天、雪天等。而当环境天气温和时，通常不会对目标水体的水质产生影响，所以，可通过增长第一监测周期的长度，以减小水质监测装置的监测次数，进而减少水质监测装置的能耗。环境天气温和具体可指，除预设天气之外的天气。预设天气可根据实际需要进行设置，本实施例中对预设天气不做具体限定。需要说明的是，获取目标水体所处环境的天气信息是实时进行的。在对目标水体的水质情况进行监测的过程中，同时执行获取目标水体环境的天气信息步骤。在对第一监测周期进行调整后，需根据调整后的第一监测周期进行分布结果确定的过程中，继续执行获取目标水体所处环境的天气信息，以根据实际情况，实现第一监测周期的不断调整。
97.在本实施例中，新能源供电单元105用于根据控制单元101下发的第一控制指令对控制单元101、水质分析单元102、高光谱监测单元103以及预处理单元104供电。其中，新能源供电单元105包括：太阳能供电单元和风能供电单元。新能源供电单元105还用于在处于第一状态时，对储能单元106输送电能，第一状态用于表征新能源供电单元105的电能充足。
98.具体地说，新能源供电单元105的电能充足可以理解为，控制单元101、水质分析单元102、高光谱监测单元103以及预处理单元104供电无法完全消耗掉新能供电单元的电能，在新能源供电单元105处于第一状态时，将多余的电能输出至储能单元106进行储存。
99.在本实施例中，储能单元106用于在新能源供电单元105处于第一状态时，对新能源供电单元105所输送的电能进行储能；及用于在新能源供电单元105处于第二状态时，对控制单元101、水质分析单元102、高光谱监测单元103及预处理单元104进行供电，第二状态用于表征新能源供电单元105的电能不足。
100.具体地说，新能源供电单元105的电能不足可以理解为：新能源供电单元105的单元不够控制单元101、水质分析单元102、高光谱监测单元103以及预处理单元104的消耗。在新能源供电单元105处于第二状态时，通过储能单元106和新能源供电单元105相结合对控制单元101、水质分析单元102、高光谱单元及预处理单元104进行供电。本实施例中通过将新能源供电单元105和储能单元106相结合以对水质监测装置100进行供电，避免了在水质监测装置100设置在偏远地区而不易布设市电的问题，同时，节省了能源。
101.更具体地说，当水质监测装置100所设置的地区易布设市电时，本实施例提供的一种水质监测装置100，还包括：市电供电单元，市电供电单元用于在储能单元106处于第三状态时，对控制单元101、水质分析单元102、高光谱监测单元103及预处理单元104进行供电。其中，第三状态用于表征储能单元106的电能不足。其中，在储能单元106处于第三状态时，通过控制市电供电单元进行供电。
102.本实施例提供的一种水质监测装置，通过将水质分析单元与高光谱监测单元相结合，实现了对目标水体的水质情况的实时在线监测，降低了目标水体的水质情况监测的滞后性，以及实现了目标水体的监测预警溯源；并且，在进行水质监测时，通过高光谱监测单元反演得到水质参数在整个目标水体中的分布情况，提高了水质监测的准确性；此外，在进行水质监测时，无需人工对目标水体进行采样，减少了物力和人力的投入，降低了水质监测的成本。
103.参考图3，图3为本发明实施例提供的一个水质监测系统的结构示意图。本发明实
施例提供的一种水质监测系统，包括如上所述的水质监测装置100、终端200和远程监测平台300。其中，终端200与水质监测装置100中的控制单元101和远程监测平台300连接，远程监测平台300还与控制单元101连接。
104.终端200可用于获取第一控制指令，并将第一控制指令下发至水质监测装置100中的控制单元101中。其中，终端200可通过如下方式获取第一控制指令：
105.展示第一展示界面，第一展示界面中展示有第一控件，第一控件用于表征对目标水体的水质进行监测；
106.在监测到针对第一控件的触发操作时，获取到第一控制指令；
107.将第一控制指令通过控制单元101下发至水质分析单元102和高光谱监测单元103。
108.具体地说，当需要对目标水体的水质情况进行监测时，用户通过第一展示界面对目标水体进行选择，在选择了目标水体后，即可生成第一控制指令，将第一控制指令通过控制单元101下发至水质分析单元102和高光谱监测单元103，即可通过水质分析单元102和高光谱监测单元103的相结合，实现目标水体的水质情况进行实时监测。
109.在本实施例中，为了便于用户对目标水体的水质情况进行查看，并能够根据所第二展示界面所展示的情况，及时做出响应，在控制单元101获取到高光谱监测单元103所确定的分布结果后，将分布结果上传至终端200，以使得终端200在第二展示界面中展示分布结果。
110.具体地说，在用户通过终端200进行目标水体的水质情况的查看时，为了保证用户通过终端200能够始终查看最新的目标水体的水质情况，可预先设置第一监测周期，在控制单元101确定达到第一监测周期时，下发第一控制指令至预处理单元104、水质分析单元102及高光谱监测单元103中，使得预处理单元104、水质分析单元102及高光谱监测单元103相结合，以按照第一监测周期完成目标水体的水质情况的监测。其中，在控制单元101每得到一个第一监测周期对应的分布结果，将该第一监测周期对应的分布结果按照时间序列进行存储。
111.为了减少水质监测装置100的能耗和提高水质监测装置100的监测准确性，本实施例中通过对水质监测装置100的第一监测周期进行调整所实现，其中，第一监测周期的调整可通过终端实现。
112.展示第三展示界面，第三展示界面中展示有多个待选择的第二监测周期；
113.在监测到针对第三展示界面的触发操作时，获取到第二控制指令，第二控制指令中携带有调整后的第一监测周期，调整后的第一监测周期通过已选择的所第二监测周期对第一监测周期进行调整得到的，第一监测周期用于表征所述控制单元下发所述第一控制指令的周期；
114.将第二控制指令下发至控制单元101，以使得控制单元101根据第二控制指令中的调整后的第一监测周期下发第一控制指令。
115.具体地说，用户可基于终端200展示的分布结果，对第一监测周期进行调整，得到调整后的第一监测周期(也就是基于第三展示界面已选择的第二监测周期)，以使得预处理单元104、水质分析单元102和高光谱监测单元103根据调整后的第一监测周期完成分布结果的确定。通过以上方式，用户基于终端200进行第一监测周期的调整，提高了用户的使用
体验。
116.在本实施例中，远程监测平台300用于接收控制单元101发送的水质分析单元102所确定的水质参数、高光谱监测单元103所确定的高光谱数据和分布结果，以使得在接收到终端200发送的查看指令时，将水质参数、高光谱数据和分布结果发送至终端200进行展示。
117.具体地说，通过控制单元101将每个第一监测周期所确定的水质参数、高光谱数据和分布结果上传至远程监测平台300进行存储，以便于用户通过终端200查看时，远程监测平台300可将相关的水质参数、高光谱数据和分布结果下发至终端50进行展示或者控制单元101调用使用。在控制单元101每得到一个第一监测周期对应的水质参数、高光谱数据和分布结果时，将第一监测周期对应的水质参数、高光谱数据和分布结果按照时间序列存储至远程监测平台300，在控制单元101使用时，通过远程监测平台300下发至控制单元101。需要说明的是，还可通过远程监测平台300进行分布结果的确定，而无需控制单元101进行分布结果的确定，具体如下：
118.在高光谱监测单元103确定目标点位对应的高光谱数据后，将高光谱数据发送至控制单元101，由控制单元101将高光谱数据和水质参数一并上传至远程监测平台300，由远程监测平台300根据高光谱数据和水质参数建立反演模型，以通过反演模型确定水质参数在目标水体中的分布结果，并将分布结果下发至终端200进行展示。其中，远程监测平台300确定分布结果的步骤与高光谱监测单元103进行分布结果确定时的步骤一致，均是根据水质分析单元102所确定的水质参数和高光谱监测单元103所确定的高光谱数据进行分布结果的确定。
119.下面作为一个示例，具体介绍一下上述水质监测系统的工作过程，具体可参考图4所示。
120.终端200下发第一控制指令至控制单元101，由控制单元101将第一控制指令下发至预处理单元104、水质分析单元102及高光谱监测单元103。
121.预处理单元104在接收到第一控制指令后对目标点位进行水体采样处理，得到第一水质样本，并将第一水质样本发送至水质分析单元102中，以使得水质分析单元102根据第一控制指令对第一水质分析样本进行分析处理，得到目标点位对应的水质参数。
122.高光谱监测单元103在接收到第一控制指令后，对目标水体进行光谱扫描分析，得到目标点位对应的高光谱数据。
123.水质分析单元102将水质参数发送至控制单元101。
124.控制单元101可将水质参数发送至高光谱监测单元103，以使得高光谱监测单元103根据水质参数和高光谱数据建立反演模型，以及根据反演模型确定水质参数在目标水体中的分布结果；或控制单元101接收高光谱监测单元103发送的高光谱数据，并将高光谱数据和水质参数发送至远程监测平台300，以使得远程监测平台300根据水质参数和高光谱数据建立反演模型，以及根据反演模型确定水质参数在目标水体中的分布结果。
125.控制单元101在接收到高光谱监测单元103发送的分布结果后将分布结果发送至终端200进行显示；或在远程监测平台300确定分布结果后，将分布结果下发至终端200进行显示。
126.在对水质进行监测的过程中，控制单元101根据所确定的分布结果或目标水体所处环境的天气信息，对第一监测周期进行调整，根据调整后的第一监测周期下发第一控制
指令。
127.参考图5，图5为本实施例提供的一个水质监测方法的流程示意图。本实施例提供的一种水质监测方法，应用于如上所述的水质监测装置中的控制单元，方法包括如下步骤：
128.s101：下发第一控制指令至水质分析单元和高光谱监测单元，以使得水质分析单元根据第一控制指令，获取目标点位的第一水质样本，对第一水质样本进行分析处理，以确定目标点位对应的水质参数，及高光谱监测单元根据第一控制指令，确定目标点位对应的高光谱数据，目标点位设置于目标水体中；
129.s102：接收水质分析单元发送的水质参数；
130.s103：将水质参数发送至高光谱监测单元，以使得高光谱监测单元根据水质参数和高光谱数据建立反演模型，通过反演模型确定水质参数在目标水体中的分布结果；
131.s104：接收高光谱监测单元发送的分布结果。
132.本实施例提供的一种水质监测方法，通过将水质分析单元与高光谱监测单元相结合，实现了对目标水体的水质情况的实时在线监测，降低了目标水体的水质情况监测的滞后性，以及实现了目标水体的监测预警溯源；并且，在进行水质监测时，通过高光谱监测单元反演得到水质参数在整个目标水体中的分布情况，提高了水质监测的准确性；此外，在进行水质监测时，无需人工对目标水体进行采样，减少了物力和人力的投入，降低了水质监测的成本。
133.本发明实施例还提供了一种存储介质(计算机可读存储介质)。这里的存储介质存储有一个或者多个程序。其中，存储介质可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如只读存储器、快闪存储器、硬盘或固态硬盘；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。
134.当存储介质中一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述的水质监测方法。
135.所述处理器用于执行存储器中存储的水质监测程序，以实现以下在水质监测设备侧执行的水质监测方法的步骤：下发第一控制指令至水质分析单元和高光谱监测单元，以使得所述水质分析单元根据所述第一控制指令，获取目标点位的第一水质样本，对所述第一水质样本进行分析处理，以确定目标点位对应的水质参数，及所述高光谱监测单元根据所述第一控制指令，确定所述目标点位对应的高光谱数据，所述目标点位设置于目标水体中；接收所述水质分析单元发送的所述水质参数；将所述水质参数发送至所述高光谱监测单元，以使得所述高光谱监测单元根据所述水质参数和所述高光谱数据建立反演模型，通过所述反演模型确定所述水质参数在所述目标水体中的分布结果；接收所述高光谱监测单元发送的所述分布结果。
136.专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
137.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的
软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
138.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种水质监测装置，其特征在于，所述装置包括：控制单元，及与所述控制单元连接的水质分析单元及高光谱监测单元；其中，所述控制单元，用于下发第一控制指令；所述水质分析单元，用于根据所述第一控制指令，获取目标点位的第一水质样本；对所述第一水质样本进行分析处理，以确定所述目标点位对应的水质参数；将所述水质参数通过所述控制单元发送至所述高光谱监测单元，所述目标点位设置于目标水体中；所述高光谱监测单元，用于根据所述第一控制指令，确定所述目标点位对应的高光谱数据；根据所述水质参数和所述高光谱数据建立反演模型，以通过所述反演模型确定所述水质参数在所述目标水体中的分布结果；将所述分布结果发送至所述控制单元。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元，还用于：在达到第一监测周期时，下发所述第一控制指令；及，在获取到当前所述第一监测周期对应的分布结果时，根据当前所述第一监测周期对应的分布结果和在当前所述第一监测周期之前的所有所述第一监测周期对应的分布结果，确定所述第一监测周期对应的调整策略；根据所述调整策略，对所述第一监测周期进行调整；根据调整后的所述第一监测周期，下发所述第一控制指令。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元，还用于：在达到第一监测周期时，下发所述第一控制指令；及，在对所述目标水体的水质进行监测的过程中，获取所述目标水体所处环境的天气信息；根据所述天气信息，确定所述第一监测周期对应的调整策略；根据所述调整策略，对所述第一监测周期进行调整；根据调整后的所述第一监测周期，下发所述第一控制指令。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：与所述控制单元和所述水质分析单元连接的预处理单元；所述控制单元，还用于下发所述第一控制指令至所述预处理单元；所述预处理单元，用于根据所述第一控制指令，从所述目标点位中获取到第二水质样本；对所述第二水质样本进行预处理，以得到第一水质样本；将所述第一水质样本发送至所述水质分析单元中，以使得所述水质分析单元根据所述第一控制指令，对所述第一水质样本进行分析处理，得到所述目标点位对应的水质参数。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：与所述控制单元、所述水质分析单元及所述高光谱监测单元连接的新能源供电单元；所述控制单元，还用于下发所述第一控制指令至所述新能源供电单元；所述新能源供电单元，用于根据所述第一控制指令对所述控制单元、水质分析单元及高光谱监测单元进行供电。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：与所述新能源供电单元、所述控制单元、所述水质分析单元及高光谱监测单元连接的储能单元；所述新能源供电单元，还用于在所述新能源供电单元处于第一状态时，对所述储能单元输送电能，所述第一状态用于表征所述新能源供电单元的电能充足；
所述储能单元，用于在所述新能源供电单元处于所述第一状态时，对所述新能源供电单元所输送的电能进行储能；及用于在所述新能源供电单元处于第二状态时，对所述控制单元、水质分析单元及高光谱监测单元进行供电，所述第二状态用于表征所述新能源供电单元的电能不足。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标水体为多个，每个所述目标水体中设置有一个所述目标点位。8.一种水质监测方法，其特征在于，应用于如权利要求1～7任一项所述的水质监测装置中的控制单元，所述方法，包括：下发第一控制指令至水质分析单元和高光谱监测单元，以使得所述水质分析单元根据所述第一控制指令，获取目标点位的第一水质样本，对所述第一水质样本进行分析处理，以确定所述目标点位对应的水质参数，及所述高光谱监测单元根据所述第一控制指令，确定所述目标点位对应的高光谱数据，所述目标点位设置于目标水体中；接收所述水质分析单元发送的所述水质参数；将所述水质参数发送至所述高光谱监测单元，以使得所述高光谱监测单元根据所述水质参数和所述高光谱数据建立反演模型，通过所述反演模型确定所述水质参数在所述目标水体中的分布结果；接收所述高光谱监测单元发送的所述分布结果。9.一种水质监测系统，其特征在于，所述系统包括至少一个如权利要求1～7任一项所述的水质监测装置、终端和远程监测平台，所述终端与所述水质监测装置中的控制单元和远程监测平台连接，所述远程监测平台还与所述控制单元连接，其中，所述终端用于：展示第一展示界面，所述第一展示界面中展示有第一控件，第一控件用于表征对目标水体的水质进行监测；在监测到针对所述第一控件的触发操作时，获取到第一控制指令；将所述第一控制指令通过所述控制单元下发至所述水质监测装置中的水质分析单元和高光谱监测单元；所述控制单元用于：将所述高光谱监测单元所确定的分布结果发送至所述终端，以使得所述终端在第二展示界面中展示所述分布结果；及将所述水质分析单元所确定的水质参数、所述高光谱监测单元所确定的高光谱数据和分布结果发送至所述远程监测平台，以使得所述远程监测平台在接收到所述终端发送的查看指令时，将所述水质参数、高光谱数据和分布结果发送至所述终端进行展示。10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述终端还用于：展示第三展示界面，所述第三展示界面中展示有多个待选择的第二监测周期；在监测到针对所述第三展示界面的触发操作时，获取到第二控制指令，所述第二控制指令中携带有调整后的第一监测周期，所述调整后的所述第一监测周期通过已选择的所述第二监测周期对所述第一监测周期进行调整得到的，所述第一监测周期用于表征所述控制单元下发所述第一控制指令的周期；将所述第二控制指令下发至所述控制单元，以使得所述控制单元根据所述第二控制指令中的调整后的所述第一监测周期下发所述第一控制指令。

技术总结
本发明实施例涉及一种水质监测装置、方法及系统，装置包括：控制单元，用于下发第一控制指令；水质分析单元，用于根据第一控制指令，获取目标点位的第一水质样本；对第一水质样本进行分析处理，以确定目标点位对应的水质参数；目标点位设置于目标水体中；高光谱监测单元，用于根据第一控制指令，确定目标点位对应的高光谱数据；根据水质参数和高光谱数据建立反演模型，以通过反演模型确定水质参数在目标水体中的分布结果；将分布结果发送至控制单元。由此，本发明实施例实现了对目标水体的水质情况的实时在线监测，减少了物力和人力的消耗，降低了目标水体的水质情况监测的滞后性，以及实现了目标水体的监测预警溯源。现了目标水体的监测预警溯源。现了目标水体的监测预警溯源。


技术研发人员：乐文志 谢文凯 付凯
受保护的技术使用者：云洋智海产业科技（深圳）有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/18