基于遠程智能水污染監控預測體系的探索研究

陳振鍇

摘要：現如今，環境污染與保護已經成為當今社會的重大問題。特別是水污染問題尤為嚴重，水是生命的起源，沒有了水人類將無法生存。人類用環境的代價換來了社會的進步。今天我們享受物質文明的同時，被污染的環境也在向我們索要代價。如何提前預測水污染，及時的進行水污染的治理將會是現在及今后最重要的課題之一。

關鍵詞：探頭；物聯網；GPS；遠程；人工智能

中圖分類號：X84 文獻標識碼：A 文章編號：1672-9129（2018）07-0065-01

Abstract： nowadays， environmental pollution and protection have become a major problem in today's society. In particular， water pollution is especially serious. Water is the origin of life. Without water， human beings will not be able to survive. The human environment has paid for the progress of society. Today， while we are enjoying the material civilization， the polluted environment is also asking us for the price. How to predict water pollution ahead of time will be one of the most important issues in the future.

Keywords： probe； Internet of things； GPS； remote； AI.

1 人工嗅覺在智能水污染監控預測體系中的應用

人工嗅覺，可以直接理解為用探測設備模擬人的鼻子，也可以稱呼為電子鼻?，F在有很多地方已經開始將電子鼻應用于生產和生活中，嗅覺神經系統電、化學信號傳遞和信息處理過程都很復雜，可能屬于非線性、非穩態和混沌過程。文中主要采用的是嗅覺探測頭，虛擬人類感應探測技術，模擬人類的呼吸，將監測的水源上方不遠處安裝多個探測頭?？諝馓綔y頭將實時吸收的空氣，進行分解，與人類所能接受的空氣指標相比較，通過模擬人類的最大呼吸量和最小呼吸量的空氣成分和濃度進行監控，根據平時的氣體分子量大小，結合天氣、自然條件等實際情況，建立常用氣味譜，利用模式識別系統設置好模式識別參數，將若干氣味樣本的氣味譜作為神經網絡輸入矩陣參數，在經過神經網絡學習后進行識別。如果，發現與平日的氣味分析不同，有一些特殊氣味產生，智能水污染監控預測體系中的嗅覺探測系統就會激活預警功能。

2 人工視覺在智能水污染監控預測體系中的應用

人工視覺，就是模擬人眼識別的機器視覺技術，是一門涉及人工智能、神經生物學、計算機科學、圖像處理、模式識別等諸多領域的交叉學科。文中擬采用的人工視覺探測頭，首先通過探測頭上的攝像頭，將圖像進行抓取。抓取后，將照片發送到圖像處理單元，由圖像處理單元進行解析和判斷，經過一系列數據化的處理過程，來進行顏色、濃度、存活量等可視化的形式的判別。

由于機器視覺系統可以快速獲取大量信息，而且易于自動處理，特別是一些人類無法監測的地區或位置，都可以用機器眼代替人工眼來進行視覺監測。一是可以通過顏色辨別來提示異常變化，按照監測水源在各個季節和天氣的變化采集固定圖像模板，一旦在相同的自然條件下，顏色發生變化，立刻進行警示，并將警示的顏色按照有可能造成這種顏色的多種情況進行分析，將分析結果傳導給系統和相關責任人。二是在監測水域可以劃分一部分小區域，在小區域范圍內飼養一部分本地水域生長的動植物進行觀測。如果發現區域內的動物有超過預設量死傷情況或者引起水內植物環境變化，將進行預測報警，提示環境監測人員進行現場監察，確定是否是由于水質污染造成的水環境變化或者動物死亡。

3 人工觸覺在智能水污染監控預測體系中的應用

首先，將觸覺探測頭根據水深及水流通過量的實際情況確定安置的位置，確定好位置后，采集當前水溫及水流速度的數據，結合四季變化及自然天氣的情況，進行采集作為比對依據。一是通過觸覺系統感應器發現水溫出現異常，會立刻觸發報警功能，通過物聯網傳導給預測體系中；二是利用水流量和水流速度的感知。結合平日的水流量及水流速度進行數據的采集進行預警。其中水量忽然降低，水流量忽然減速，都可以進行提前預警等；三是障礙物的的觸碰頻率。如果某一段時間障礙物碰觸感應器的頻率過于頻繁，超過警戒次數，也將會觸發預警功能，并將相關數據通過物聯網傳導給水污染監控預測體系中。

4 人工味覺在智能水污染監控預測體系中的應用

人工味覺，模擬人類的味覺進行感知，利用生物味覺構造和對味覺模式的識別、味覺的定量檢測等技術設計的人工味覺探測器，也可稱呼為電子舌。味覺探測頭如果探測到了類似與酸、甜、苦、辣、咸等特殊味道，會根據多個探頭監測的味道時間長短來判定，如果存留時間達到警戒值，說明是大范圍水質變化，系統會自動預警。同時，人工味覺系統會立刻自動抽取一部分水樣進行比對、檢測。將水質分別傳導至不同的試紙和不同的溶解溶液中，來判斷水的酸堿及目前水中含有的成分，并將報告通過物聯網發送至系統存儲及相關負責人手中。

5 物聯網、GPS在智能水污染監控預測體系中的應用

物聯網顧名思義就是物與物之間相連的互聯網。遠程智能水污染監控預測體系就是采用了它的定位、傳輸和嵌入式技術，并將計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術有機的融合到一起。每當嗅覺、觸覺、味覺、視覺的子系統出現預警，都將通過物聯網進行鎖定、追蹤及獲得相關數據資料，進行跟蹤追查，它也是遠程智能水污染監控預測體系的關鍵核心、橋梁和紐帶。

6 總結

本文主要目的是想利用人工智能及信息化的先進手段來提前預測水質的污染，盡可能的做到提前發現、提前治理，避免造成更大的損失和傷害，針對遠程智能水污染監控預防體系的探索和研究是十分有意義，也是十分必要的，希望今后會有更多的研究人員加入到治理水污染中，為社會造福。

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