水面污染物监测设备及其监测方法、存储介质与流程

1.本技术涉及海洋监测技术领域，尤其涉及一种水面污染物监测设备及其监测方法、存储介质。


背景技术：

2.石油的开采、运输、加工等环节通常是在海洋中进行的。海洋环境的复杂多变，无疑增加了油性污染物的泄漏的风险。为保护环境和人类生命财产安全，通常需要在油性污染物泄漏的高风险区域设置水面污染物监测设备。而现有的水面污染物监测设备通常采用定点式监测的方法，监测范围固定，存在监测范围小的问题。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种水面污染物监测设备及其监测方法、存储介质，以扩大现有水面污染物监测设备的监测范围。
4.第一方面，本技术实施例提供一种水面污染物监测设备，包括：
5.浮体；
6.驱动装置，设于所述浮体远离水面的一侧；
7.监测装置，所述监测装置与所述驱动装置连接，所述监测装置用于监测水面污染物；
8.其中，所述驱动装置用于驱动所述监测装置围绕第一中轴线转动，以及还用于驱动所述监测装置运动以改变所述第一中轴线与第二中轴线之间的角度值，其中，所述第一中轴线为所述浮体的中轴线，所述第二中轴线为所述监测装置的中轴线。
9.第二方面，本技术实施例提供一种监测方法，用于如本技术实施例提供的任一项所述的水面污染物监测设备，该方法包括：
10.开启所述监测装置，控制所述驱动装置驱动所述监测装置从初始位置围绕所述第一中轴线开始转动，其中，当所述驱动装置处于初始位置时，所述第二中轴线和所述第一中轴线的夹角角度为第一预设角度；
11.在所述监测装置围绕所述第一中轴线转动的过程中，通过所述监测装置获取附近水体的污染强度值；
12.若所述污染强度值小于所述监测装置的第一量程范围对应的下限阈值强度，根据所述污染强度值缩小所述第一量程范围为目标量程范围；
13.控制所述驱动装置以增加所述第二中轴线与所述第一中轴线的夹角角度，在所述夹角角度增加的过程中，通过所述监测装置获取附近水体的污染强度值，若所述污染强度值小于目标量程范围对应的下限阈值强度，停止增加所述夹角角度。
14.第三方面，本技术实施例提供一种存储介质，用于计算机可读存储，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如本技术实施例提供的任一项所述的监测方法的步骤。
15.本技术实施例提供的水面污染物监测装置，包括浮体、驱动装置、监测装置，其中，所述驱动装置设于所述浮体远离水面的一侧，所述监测装置与所述驱动装置连接，所述监测装置用于监测水面污染物，所述驱动装置用于驱动所述监测装置围绕第一中轴线转动，以及还用于驱动所述监测装置运动以改变所述第一中轴线与第二中轴线之间的角度值，其中，所述第一中轴线为所述浮体的中轴线，所述第二中轴线为所述监测装置的中轴线。该水面污染物监测设备通过所述驱动装置驱动所述监测装置围绕所述第一中轴线转动，以及驱动所述监测装置运动以改变所述第一中轴线与所述第二中轴线之间的角度值，能够调整该水面污染物监测设备的监测区域，进而扩大该水面污染物监测设备的监测范围。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例提供的水面污染物监测设备的结构示意图；
18.图2为本技术实施例提供的水面污染物监测设备的运行示意图；
19.图3为本技术实施例提供的水面污染物监测设备的监测区域示意图；
20.图4为本技术实施例提供的水面污染物监测设备的结构示意图；
21.图5为本技术实施例提供的水面污染物监测设备的探测示意图；
22.图6为本技术实施例提供的紫外线发射模块的部分结构示意图；
23.图7为本技术实施例提供的荧光接收模块的部分结构示意图；
24.图8为本技术实施例提供的主电路板的结构示意图；
25.图9为本技术实施例提供的第一种水面污染物监测设备的监测方法的示意流程图；
26.图10为本技术实施例提供的第二种水面污染物监测设备的监测方法的示意流程图；
27.图11为本技术实施例提供的水面污染物监测设备的工作环境示意图；
28.图12为本技术实施例提供的第三种水面污染物监测设备的监测方法的示意流程图；
29.图13为本技术实施例提供的第四种水面污染物监测设备的监测方法的示意流程图。
30.附图标记说明：
31.100、水面污染物监测设备；10、第一中轴线；20、第二中轴线；110、浮体；120、驱动装置；121、第一驱动机构；1211、第一壳体；1212、第一电机；1213、第一转轴；1214、第一联轴器；122、第二驱动机构；1221、第二壳体；1222、第二电机；1223、第二转轴；1224、第二联轴器；130、监测装置；131、底座；1311、第一通光孔；1312、第二通光孔；132、筒体；133、紫外线发射模块；1331、第一遮光筒；1332、紫外led灯；1333、第一安装板；1334、第一凸透镜；1335、散热器；1336、第一密封垫圈；1337、温度传感器；134、荧光接收模块；1341、遮光筒组件；1342、光信号接收器；1343、第二安装板；1344、第二凸透镜；1345、第二遮光筒；1346、第三遮光筒；1347、滤光片；1348、固定环；1349、第二密封垫圈；135、第一准直筒；136、第二准直筒；
140、主电路板。
具体实施方式
32.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
33.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.石油的开采、运输、加工等环节通常是在海洋中进行的。海洋环境的复杂多变，无疑增加了油性污染物的泄漏的风险。为保护环境和人类生命财产安全，通常需要在油性污染物泄漏的高风险区域设置水面污染物监测设备。而现有的水面污染物监测设备通常采用定点式监测的方法，监测范围固定，存在监测范围小的问题。
35.为此，本技术实施例提供一种水面污染物监测设备及其监测方法、存储介质，通过调节水面污染物监测设备的监测区域来扩大水面污染物监测设备的监测范围。
36.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
37.请参阅图1，图1为本技术实施例提供的水面污染物监测设备100的结构示意图，如图1所示，水面污染物监测设备100包括浮体110、驱动装置120、监测装置130，其中，驱动装置120设于浮体110远离水面的一侧，监测装置130与驱动装置120连接，监测装置130用于监测水面污染物，驱动装置120用于驱动监测装置130围绕第一中轴线10转动，以及还用于驱动监测装置130运动以改变第一中轴线10与第二中轴线20之间的角度值，其中，第一中轴线10为浮体110的中轴线，第二中轴线20为监测装置130的中轴线。
38.其中，监测装置130可以是相机、探测器和光学仪器等设备，本技术实施例对监测装置130的具体类型不做限定，根据具体的使用场景，选择适当类型的设备来作为监测装置130，示例性地，在对河面或湖面的漂浮物进行监测时，可以选择相机作为监测设备。
39.其中，驱动装置120既可以通过转轴驱动监测装置130运动以改变第一中轴线10和第二中轴线20之间的角度值，驱动装置120还可以通过齿轮驱动监测装置130运动以改变第一中轴线10和第二中轴线20之间的角度值，本技术实施例对驱动装置120驱动监测装置130运动以改变第一中轴线10和第二中轴线20之间的角度值的方式不做限定，只要驱动装置120可以驱动监测装置130运动以改变第一中轴线10和第二中轴线20之间的角度值即可。
40.例如，如图1所示，驱动装置120通过第二转轴1223驱动监测装置130运动以改变第一中轴线10和第二中轴线20之间的角度值，可以理解地，如果将图1视为水面污染物监测设备100的主视图，则图2可视为水面污染物监测设备100的右视图，从图2可以看出驱动装置120驱动监测装置130运动时，监测装置130的运动方式。
41.在一些实施例中，驱动装置120驱动监测装置130运动时，监测装置130可以对如图
3所示的监测区域进行污染物监测。
42.本技术实施例提供的水面污染物监测设备100通过驱动装置120驱动监测装置130围绕第一中轴线10转动，以及驱动监测装置130运动以改变第一中轴线10与第二中轴线20之间的角度值，能够调整该水面污染物监测设备100的监测区域，进而扩大该水面污染物监测设备100的监测范围。水面污染物监测设备100可以用来监测海面、湖面、河面的污染物。
43.需要说明的是，由于随着第一中轴线10与第二中轴线20之间的角度值的增大，监测装置130对水面污染物监测的能力会逐渐下降，因此本技术实施例提供的水面污染物监测设备100的监测范围不可能无限大，驱动装置120驱动监测装置130围绕第一中轴线10转动，以及驱动监测装置130运动以改变第一中轴线10与第二中轴线20之间的角度值可形成如图2所示的监测区域。
44.在一些实施例中，如图1所示，驱动装置120包括第一驱动机构121、第二驱动机构122，其中，第一驱动机构121设于浮体110远离水面的一侧，第二驱动机构122与第一驱动机构121连接，第二驱动机构122还与监测装置130连接，第一驱动机构121用于驱动第二驱动机构122围绕第一中轴线10转动进而带动监测装置130围绕第一中轴线10转动，第二驱动机构122用于驱动监测装置130运动以改变第一中轴线10与第二中轴线20之间的角度值。采用两个驱动机构组成的驱动装置120可以提高驱动装置120工作时的稳定性。
45.在一些实施例中，如图1所示，第一驱动机构121包括第一壳体1211，以及设于第一壳体1211内的第一电机1212和第一转轴1213，第一电机1212驱动第一转轴1213围绕第一中轴线10转动，第二驱动机构122包括第二壳体1221，以及设于第二壳体1221内的第二电机1222和第二转轴1223，第二壳体1221与第一转轴1213连接，第二转轴1223与监测装置130连接，第二电机1222驱动第二转轴1223转动进而带动监测装置130转动。第一壳体1211可以保护第一电机1212、第一转轴1213不受外界环境的损伤，从而延长第一驱动机构121的使用寿命，第二壳体1221可以保护第二电机1222、第二转轴1223不受外界环境的损伤，从而延长第二驱动机构122的使用寿命。
46.在一些实施例中，如图1所示，第一电机1212与第一转轴1213通过第一联轴器1214连接，第二电机1222与第二转轴1223通过第二联轴器1224连接，通过联轴器将电机与转轴连接，可以减少电机与转轴在动力传动过程中引起的震动，提高电机与转轴的稳定性。
47.在一些实施例中，如图4所示，监测装置130包括底座131、筒体132、紫外线发射模块133和荧光接收模块134，底座131包括第一通光孔1311和第二通光孔1312，筒体132与底座131连接形成容纳空间，紫外线发射模块133和荧光接收模块134设于底座131并位于容纳空间内，且紫外线发射模块133与第一通光孔1311同轴设置，荧光接收模块134与第二通光孔1312同轴设置。如图3所示，在水面有油性污染物时，采用本实施例提供的监测装置130，可以对水面的油性污染物进行监测，具体地，紫外线发射模块133发出的紫外线通过第一通光孔1311照射到海面上，海面上的油性污染物被紫外线激发后产生的荧光通过第二通光孔1312被荧光接收模块134接收。优选地，将本实施例的监测装置130用于监测海面的油性污染物。
48.其中，底座131和筒体132可采用不锈钢材质制成，采用不锈钢材质制成的底座131和筒体132具有防爆、防锈的特性。
49.在一些实施例中，如图5所示，外线发射模块133发射紫外线，若监测区域存在油性
污染物，油性污染物在紫外线的照射下反射荧光，反射的荧光被荧光接收模块134接收。
50.在一些实施例中，如图4所示，紫外线发射模块133包括第一遮光筒1331、紫外led灯1332、第一安装板1333、第一凸透镜1334，第一遮光筒1331设于底座131，并与第一通光孔1311同轴设置，第一安装板1333设于第一遮光筒1331远离底座131的一侧，紫外led灯1332设于第一安装板1333靠近底座131的一侧，第一安装板1333设有散热器1335，用于对紫外led灯1332进行散热，第一凸透镜1334设于第一通光孔1311内。
51.其中，第一遮光筒1331的内壁需要进行镀黑处理，用来减少紫外光线的反射，第一遮光筒1331可通过螺钉与底座131连接，并将第一凸透镜1334抵压于第一通光孔1311内，第一安装板1333可通过螺钉与第一遮光筒1331连接，紫外led灯1332用于发射紫外线，第一凸透镜1334用于汇聚紫外led灯1332发出的紫外线，第一凸透镜1334可以是双凸径、平凸镜、凹凸镜中的任一种，第一凸透镜1334可以是石英透镜，通过散热器1335对紫外led灯1332进行散热可以提高紫外led灯1332的使用寿命。
52.在一些实施例中，紫外led灯1332的发射波段为深紫外区(深紫外区的波长范围在200nm至350nm之间)，其峰值波长为255nm，半峰宽度为15nm。
53.在一些实施例中，如图4所示，第一凸透镜1334的两侧设有第一密封垫圈1336，将第一凸透镜1334密封于第一通光孔1311内，可以对第一凸透镜1334起到一定的保护作用。
54.在一些实施例中，如图6所示，紫外线发射模块133还包括温度传感器1337，温度传感器1337安装于第一安装板1333，并与紫外led灯1332接触，温度传感器1337用于测量紫外led灯1332的温度，并将测量的温度发送给控制模块，当控制模块接收到的温度值大于预设温度值时，控制模块控制led灯降低光照强度，以降低led的温度，可以避免紫外led灯1332因温度过高而损坏。
55.需要说明的是，关于控制模块的说明在下文中有详细介绍，这里不再赘述。
56.在一些实施例中，如图4所示，荧光接收模块134包括遮光筒组件1341、光信号接收器1342、第二安装板1343和第二凸透镜1344，遮光筒组件1341设于底座131，并与第二通光孔1312同轴设置，第二安装板1343设于遮光筒组件1341远离底座131的一侧，主电路板140设于第二安装板1343远离底座131的一侧，光信号接收器1342设于主电路板140靠近底座131的一侧，光信号接收器1342与遮光筒组件1341同轴设置，第二凸透镜1344设于第二通光孔1312内。
57.其中，遮光筒组件1341的内部镀黑处理，用于减少荧光光线的反射，遮光筒组件1341可通过螺钉与底座131连接，并将第二凸透镜1344抵押于第二通光孔1312内，第二安装板1343可通过螺钉与遮光筒组件1341连接，光信号接收器1342用于接收荧光信号，并将接收到的荧光信号发送给光信号处理组件，第二凸透镜1344用于汇聚荧光光线，第二凸透镜1344可以是双凸镜、平凸镜、凹凸镜中的任一种，第二凸透镜1344可以是石英透镜。
58.在一些实施例中，如图4和图7所示，主电路板140可以通过螺钉等连接方式固定在第二安装版1343的一侧，光信号接收器1342与主电路板140连接，光信号接收器设置在主电路板140靠近第二安装板的一侧。
59.在一些实施例中，光信号接收器1342的荧光敏感波段为近紫外区，其增益区间为200nm至400nm，对大于400nm的波长完全抑制。进一步抑制杂散可见光对监测的影响，提升日间监测准确度。
60.需要说明的是，关于光信号处理组件的说明在下文有详细介绍，这里不再赘述。
61.在一些实施例中，如图4所示，第二凸透镜1344的两侧设有第二密封垫圈1349，将第二凸透镜1344密封于第二通光孔1312内，可以对第二凸透镜1344起到一定的保护作用。
62.在一些实施例中，如图4所示，遮光筒组件1341包括第二遮光筒1345、第三遮光筒1346、设于第二遮光筒1345及第三遮光筒1346之间的滤光片1347。
63.其中，第二遮光筒1345与第三遮光筒1346可通过螺钉连接，滤光片1347可通过固定环1348固定于第三遮光筒1346，滤光片1347用来过滤荧光接收器的敏感波段，滤光片1347的参数可以根据荧光接收器的具体类型进行选择，例如，荧光接收器为光电二极管时，滤光片1347可以选择365nm窄带滤光片1347。
64.在一些实施例中，浮体110还包括姿态获取装置(图未示)，位姿获取装置安装于监测装置130，姿态获取装置用于检测浮体110的姿态，并将检测到的姿态数据发送至控制模块，以使控制模块根据姿态信息控制驱动装置120驱动监测装置130运动。
65.需要说明的是，关于控制模块根据姿态信息控制驱动装置120驱动监测装置130运动的具体方法在下文水面污染物的监测方法的实施例中有详细介绍，这里不再赘述。
66.在一些实施例中，如图4所示，监测装置130还包括第一准直筒135和第二准直筒136，第一准直筒135设于底座131远离紫外线发射模块133的一侧，并与第一通光孔1311同轴设置，第二准直筒136与第一准直筒135同侧设置，并与第二通光孔1312同轴设置。
67.其中，第一准直筒135的内部镀黑处理，用于减少紫外光线的反射，第一准直筒135还用于减少外部环境光线对紫外光线的干扰，第二准直筒136的内部镀黑处理，用于减少荧光光线的反射，第二准直筒136还用于减少外部环境光线对荧光光线的干扰，第一准直筒135和第二准直筒136可分别通过紧固件锁定于底座131。
68.在一些实施例中，如图4所示，紫外led灯1332在工作时不断散发热量，光信号接收器1342以及主电路板140的其他敏感的模拟元件容易受温度的干扰而影响测量结果。第一准直筒135和第二准直筒136的内部末端不共面，以使紫外led灯1332错开光信号接收器1342放置，有效减少紫外led灯1332的热量对光信号接收器1342的影响。
69.本技术实施例提供的水面污染物监测设备，通过所述驱动装置驱动所述监测装置围绕所述第一中轴线转动，以及驱动所述监测装置运动以改变所述第一中轴线与所述第二中轴线之间的角度值，能够调整该水面污染物监测设备的监测区域，进而扩大该水面污染物监测设备的监测范围。
70.本技术还提供了一种监测方法，该监测方法通过水面污染物的监测设备的控制装置来执行，控制装置设置于主电路板。如图8所示，主电路板承载了用于实现多种功能的电路，包括：主控电路、第一电机驱动电路、第二电机驱动电路、光电转换电路、量程调节电路、姿态检测电路和紫外led灯电路。主控电路根据本技术提供的监测方法控制其他电路实现对应的功能。
71.如图8所示，主控电路与第一电机驱动电路、第二电机驱动电路连接，第一电机驱动电路与第一电机连接，第二电机驱动电路与第二电机连接。主控电路与量程调节电路连接，量程调节电路与光电转换电路连接，光电转换电路还与光信号接收器连接。主控电路还与姿态检测电路连接，姿态检测电路是姿态检测装置的一部分，姿态检测电路包括传感器和支持传感器工作的外围电路。主控电路还与紫外led灯电路连接，紫外led灯电路又与紫
外led模块连接。
72.主控电路为逻辑控制组件，主控电路包括控制器和支持控制器工作的外围电路。控制器可以是能够被人工编程的、可以执行所编程序的、实现电路控制功能的任何类型电子器件。包括但不限于中央处理器、微型处理器、微型控制器、可编程逻辑控制器等。
73.根据姿态调节的功能，还可以在设备中划分出姿态调节装置，姿态调节装置至少包括第一电机和第二电机。此外，姿态调节装置还包括：至少两个自由度的旋转调节器和连接部件。每个旋转调节器可以在对应的自由度内限制电机的旋转，进而控制整个监测装置的旋转。连接部件将姿态调节装置固定于被连接物体，如水面污染物监测设备的浮体等。
74.电机驱动电路的数量不少于前述旋转调节器的数量。每个电机驱动电路又与一个自由度的旋转调节器连接。主控电路通过电机驱动电路控制不同自由度的旋转调节器转动，进而驱动监测装置的姿态。
75.请参阅图9，如图9所示为本技术实施例提供的第一种水面污染物的监测方法，用于如本技术实施例提供的任一水面污染物的监测设备。该方法的具体步骤包括：s101-s104。
76.s101、开启监测装置，控制驱动装置驱动监测装置从初始位置围绕第一中轴线开始转动，其中，当监测装置处于初始位置时，第二中轴线和第一中轴线的夹角角度为第一预设角度。
77.需要说明的是，实施监测的方法、结果的形式与监测装置的类型有关，例如，当监测装置为包括紫外线发射模块和荧光接收模块的光学仪器时，控制监测装置对水面污染物进行监测的方法为：控制紫外线发射模块发出紫外线，当水面有油性污染物时，水面上的油性污染物被紫外线激发出荧光，荧光被荧光接收模块接收，结果的形式为荧光的强度。
78.示例性的，控制装置控制监测装置启动，具体地，主控电路向紫外led灯电路发送第一启动信号，紫外led灯电路接收到第一启动信号后，开启紫外线发射模块，驱动紫外led灯发出深紫外区波长的紫外线，若监测区域有油性危化品则会被紫外线激发出荧光。主控电路向量程调节电路发送第二启动信号，量程调节电路在接收到第二启动信号后，将量程范围设置为第一量程范围，使用第一量程范围接收光电转换电路发送的荧光信息，并在将荧光信息转化为荧光强度值后发送给主控电路，荧光强度值是主控电路能够读取的数字信息。其中，第一量程范围可以是量程调节电路的最大量程范围，还可以是接近于最大量程范围的其他数值范围。监测装置开启后，控制装置控制驱动装置启动，具体地，主控电路向第一电机驱动电路和第二电机驱动电路发送对应的复位信号，以控制第一电机和第二电机将监测装置复位至初始位置，当监测装置处于初始位置时，第二中轴线和第一中轴线的夹角角度为第一预设角度，例如，该第一预设角度为45
°
。监测装置复位之后，驱动装置驱动监测装置从初始位置围绕第一中轴线开始转动。
79.在一些实施例中，第一转动机构每次旋转预设的最小步进角度，例如，该步进角度为20
°
。具体地，主控电路控制第一电机转动旋转预设的最小步进角度，以驱动监测装置围绕第一中轴线转动，使得本技术实施例提供的监测装置的整体姿态在水平面上转动一个预设的最小步进角度。
80.s102、在监测装置围绕第一中轴线转动的过程中，通过监测装置获取附近水体的污染强度值。
81.示例性的，通过光信号接收器获取附近水体经过紫外线照射而产生的荧光，光电转换电路读取荧光信息，并将荧光信息传输至量程调节电路，量程调节电路调制荧光信息生成荧光强度值，并将荧光强度值传输给主控电路，控制装置根据荧光强度值测算出附近水体的污染强度值。
82.在一些实施例中，将监测装置转动一个最小步进角度的周期作为读取荧光强度值的周期。荧光接收模块可以将周期内的平均荧光强度值传输至控制装置，也可以将周期内的最大荧光强度值传输至控制装置。本技术实施例还可以使用其他的荧光强度值的计算方法，在此不做限定。
83.s103、若污染强度值小于监测装置的第一量程范围对应的下限阈值强度，根据污染强度值缩小第一量程范围为目标量程范围。
84.示例性的，主控电路将污染强度值和第一量程范围对应的下限阈值强度进行比较。若污染强度值小于监测装置的第一量程范围对应的下限阈值强度，给量程调节电路下发指令，以使量程调节电路缩小量程范围，这样，能够增加监测结果的精度。
85.在一些实施例中，检测装置用于执行根据污染强度值缩小第一量程范围为目标量程范围时，具体用于执行：若污染强度值小于第一量程范围对应的下限阈值强度，按照预设比例缩小第一量程范围，得到第二量程范围；重新获取污染强度值，在污染强度值大于第二量程范围对应的下限阈值强度时，将第二量程范围确定为目标量程范围。
86.示例性的，若获取到的污染强度值小于第一量程范围对应的下限阈值强度，则说明当前的量程范围太大，需要缩小量程范围以提高测量精度。预设比例为百分比序列，例如，该百分比序列为80％、60％、40％和20％，量程调节电路按照百分比序列的百分比依次缩小第一量程范围，得到第二量程范围，第二量程范围的下限强度阈值也对应地缩小。重新获取污染强度值，若污染强度值仍小于第二量程范围的下限强度阈值，则量程调节电路按照百分比序列的下一个百分比重新缩小第一量程范围，直到重新获取污染强度值大于第二量程范围的下限强度阈值，将第二量程范围确定为目标量程范围。
87.在一些实施例中，第一量程范围缩小至预设的最小量程范围后，就不会再缩小。
88.s104、控制驱动装置以增加第二中轴线与第一中轴线的夹角角度，在夹角角度增加的过程中，通过监测装置获取附近水体的污染强度值，若污染强度值小于目标量程范围对应的下限阈值强度，停止增加夹角角度。
89.示例性的，在调节到合适的量程范围之后，可以适当的调节监测装置的监测面积，具体为，主控电路向第二电机驱动电路发送控制信号，以控制第二电机驱动监测装置转动，增加第一中轴线与第二中轴线的夹角，以增加监测装置的扫描面积。在夹角角度增加的过程中，能收集到的荧光强度也会下降，因此，当主控电路检测到污染强度值小于目标量程范围对应的下限阈值强度时，停止增加夹角角度，以增加检测结果的可靠性。
90.需要说明的是，通过控制驱动装置驱动监测装置运动以改变第一中轴线、第二中轴线之间的角度值可以扩大监测装置围绕第一中轴线转动时的监测范围。
91.在一些实施例中，夹角角度增加到预设的最大夹角角度时，停止增加夹角角度。
92.在一些实施例中，s104可以在第一电机驱动监测装置转动一周后执行。
93.在一些实施例中，第二电机驱动监测装置旋转预设的最小偏转角度。具体地，主控电路通过第一电机驱动电路控制第二电机转动，使得监测装置整体姿态在竖直方向转动一
个预设的最小偏转角度。转动后，将获取到的污染强度值与目标量程范围对应的下限阈值强度进行比较，若污染强度值小于目标量程范围对应的下限阈值强度，放弃最后一次转动。
94.在一些实施例中，水面污染物监测设备还包括位姿获取装置，位姿获取装置设置于监测装置，方法包括：通过位姿获取装置获取监测装置的位姿数据；根据位姿数据确定竖直倾斜角度，竖直倾斜角度为第二中轴线与竖直方向的夹角的角度；若竖直倾斜角度大于第二预设角度，控制驱动装置驱动监测装置向减小竖直倾斜角度的方向转动。
95.在本技术实施例提供的监测方法中，通过所述驱动装置驱动所述监测装置围绕所述第一中轴线转动，在转动的过程中根据收集到的污染强度值变更量程范围，以及根据变更后的量程范围调整所述监测装置运动以改变所述第一中轴线与所述第二中轴线之间的角度值，能够调整该水面污染物监测设备的监测区域，扩大了该水面污染物监测设备的监测范围。
96.在一些实施例中，所述水面污染物监测设备还包括位姿获取装置，所述位姿获取装置设置于所述监测装置，具体地，姿态获取装置包括位姿传感器和支持位姿传感器运行的外围电路，位姿传感器和对应的外围电路可以安装于主电路板，主电路板安装于监测装置，这样位姿获取装置可以获取监测装置的位姿数据。本技术实施例提供的监测方法包括：通过所述位姿获取装置获取所述监测装置的位姿数据；根据所述位姿数据确定竖直倾斜角度，所述竖直倾斜角度为所述第二中轴线与竖直方向的夹角的角度；若所述竖直倾斜角度大于第二预设角度，控制所述驱动装置驱动所述监测装置向减小竖直倾斜角度的方向转动。
97.需要说明的是，位姿传感器可以感知其本身在三个正交轴上的旋转角。又因为位姿传感器被固定于主电路板。主电路板固定在本技术所述监测装置内部。所以，主控电路通过读取的旋转角信息可以计算出本技术所述装置在地理坐标系立体空间中的位姿数据。
98.这样，当监测设备所处的海面波涛汹涌、海况恶劣的时候，能够保持监测装置的稳定性，提高了监测的精度和准确性。
99.由于海面海况是快速变化的，因此，除了在上述过程中监测到污染强度值超出量程范围之外，还可以周期性地调整监测装置的量程范围和监测区域，以适应当前海况，从而提高监测结果的准确性和精度。
100.在一些实施例中，在控制驱动装置驱动监测装置向减小竖直倾斜角度的方向转动之后，本技术实施例提供的监测方法还包括：控制驱动装置驱动监测装置围绕第一中轴线转动预设圈数，在转动的过程中，获取附近水体的污染强度值。
101.为了更清晰地介绍本技术的技术方案，还将通过以下具体实施例对本技术的技术方案进行介绍，以下实施例仅用于对本技术进行补充说明，而不在于限制本技术。
102.请参阅图9，本技术实施例还提供第二种水面污染物的监测方法，用于如上所述的任一水面污染物监测设备。该水面污染物的监测方法的具体步骤包括：s201-s208，具体如下：
103.s201、开启监测装置，将监测装置的量程范围设置为最大量程范围。
104.可以理解地，在信号强度的量程范围太小时，可能会导致监测装置监测到的信号强度不在监测装置的量程范围内，从而使获取到的信号强度不精确，将信号强度的量程范围调节至最大值，可以防止这种情况的发生。
105.s202、控制驱动装置驱动监测装置至预设的初始位置。
106.s203、控制驱动装置驱动监测装置围绕第一中轴线转动，并实时控制监测装置对水面污染物进行监测。
107.s204、监测附近水体的污染强度值，判断污染强度值是否小于预设阈值。
108.若信号强度小于预设阈值，执行步骤s205，若信号强度不小于预设阈值，执行步骤s207。
109.s205、判断信号强度的量程范围是否是预设的最小量程范围。
110.若信号强度的量程范围是预设的最小量程范围，执行步骤s201，若信号强度的量程范围不是预设的最小量程范围，执行步骤s206。
111.可以理解地，由于随着第一中轴线与第二中轴线之间的角度值的增大，监测装置对水面污染物的监测能力会逐渐下降，监测装置检测到的信号强度会随之下降，水面污染物监测设备的监测范围不可能无限大，在所述信号强度的量程范围是预设的最小量程范围，且所述信号强度小于所述预设阈值时，水面污染物监测设备的监测范围已达到最大，需要从步骤s201开始，进行新一轮的水面污染物监测。
112.s206、按照预设的比例缩小所述信号强度的量程范围，并执行步骤s204。
113.可以理解地，在监测装置检测到的信号强度太小，而信号强度的量程范围太大时，可能会导致获取到的信号强度不准确，通过缩小信号强度的量程范围，知道，直到监测装置的量程范围达到目标量程范围，可以使获取到的信号强度更加准确。
114.s207、判断驱动装置是否已驱动监测装置围绕第一中轴线转动预设圈数。
115.若驱动装置还未驱动监测装置围绕第一中轴线转动预设圈数，例如，该预设圈数为1圈，执行步骤s203，若驱动装置已驱动监测装置围绕第一中轴线转动一周，执行步骤s208。
116.s208、控制驱动装置驱动监测装置运动以改变第一中轴线、第二中轴线之间的夹角角度。
117.s209、判断夹角角度是否为预设的最大夹角角度。
118.若判断结果为是，然后执行s203；若判断结果为否，执行步骤s208。
119.本实施例提供的水面污染物监测方法，通过驱动装置驱动监测装置围绕第一中轴线转动，以及控制驱动装置驱动监测装置运动以改变第一中轴线、第二中轴线之间的角度值，可形成如图3所示的水面污染物的监测区域，解决了现有的定点式水面污染物监测方法存在的监测范围小的问题。
120.海洋环境十分复杂，如图11所示，在波涛汹涌、海况恶劣的时候，浮体往往不能保持竖直，为此本技术实施例提供第三种水面污染物的监测方法，用于如上所述的包括位姿获取装置的水面污染物监测设备，该监测方法用于海面风浪大的情况下调整监测装置的位姿，以提高监测装置的稳定度。
121.请参阅图12，图12为本技术实施例提供的第三种水面污染物的监测方法的流程示意图，用于如上所述的包括位姿传感器的水面污染物监测设备。如图12所示，该监测方法的具体步骤包括：s301-s304，具体如下：
122.s301、获取位姿传感器检测到的位姿数据，并根据所述姿态信息计算第二中轴线与竖直方向的竖直倾斜角度。
123.s302、判断第二中轴线与竖直方向的角度是否大于第二预设角度。
124.需要说明的是，第二中轴线与竖直方向的角度是指如图11所示的θ角。
125.若竖直倾斜角度大于第二预设角度，执行步骤s303，若竖直倾斜角度不大于第二预设角度，执行如图x所示的第x种的水面污染物的监测方法。
126.s303、控制监测装置向减少竖直倾斜角度的方向转动。
127.需要说明的是，若竖直倾斜角度大于第二预设角度，说明水面上的风浪较大，浮体难以保持竖直，此时若执行如图x所示的第x种的水面污染物的监测方法，可能会使第二中轴线趋近于水平方向，而导致监测装置的监测端无法对水面污染物进行监测。
128.s304、控制监测装置对水面污染物进行监测。
129.需要说明的是，在执行s304时，还可以执行步骤s301，当触发了s302的执行条件时，中断执行s304。
130.本实施例提供的水面污染物的监测方法，在水面上的风浪较大时，控制驱动装置驱动监测装置运动，以使第二中轴线垂直于水平面，使水面污染物监测设备在水面风浪较大的情况下，依然可以对水面污染物进行监测。
131.请参阅图13，图13为本技术实施例提供的第四种水面污染物的监测方法的示意流程图，用于如上所述的包括位姿传感器的水面污染物监测设备。该监测方法的具体步骤包括：s401-s403，具体如下：
132.s401、调节信号强度的量程范围至最大值。
133.可以理解地，在信号强度的量程范围太小时，可能会导致监测装置监测到的信号强度不在信号强度的量程范围内，从而使获取到的信号强度不精确，将信号强度的量程范围调节至最大值，可以防止这种情况的发生。
134.s402、获取位姿传感器检测到的姿态信息，并根据所述姿态信息计算第二中轴线与竖直方向的竖直倾斜角度，并判断竖直倾斜角度是否大于第二预设角度。
135.若竖直倾斜角度大于第二预设角度，执行步骤s302，若竖直倾斜角度不大于第二预设角度，执行步骤s201至步骤s208。
136.需要说明的是，若竖直倾斜角度大于第二预设角度时，说明水面上的风浪较大，浮体难以保持竖直，此时若采用步骤s201至步骤s208的扩大监测范围的监测方法，可能会使第二中轴线趋近于水平方向，而导致监测装置的监测端无法对水面污染物进行监测。
137.步骤s403、控制监测装置对水面污染物进行监测，并获取监测装置对水面污染物的监测结果。
138.在本技术实施例提供的监测方法中，通过所述驱动装置驱动所述监测装置围绕所述第一中轴线转动，在转动的过程中根据收集到的污染强度值变更量程范围，以及根据变更后的量程范围调整所述监测装置运动以改变所述第一中轴线与所述第二中轴线之间的角度值，能够调整该水面污染物监测设备的监测区域，扩大了该水面污染物监测设备的监测范围。
139.应当理解，在此本技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本技术。如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
140.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关
联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
141.上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述，仅是本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种水面污染物监测设备，其特征在于，包括：浮体；驱动装置，设于所述浮体远离水面的一侧；监测装置，所述监测装置与所述驱动装置连接，所述监测装置用于监测水面污染物；其中，所述驱动装置用于驱动所述监测装置围绕第一中轴线转动，以及还用于驱动所述监测装置运动以改变所述第一中轴线与第二中轴线之间的角度值，其中，所述第一中轴线为所述浮体的中轴线，所述第二中轴线为所述监测装置的中轴线。2.根据权利要求1所述的监测设备，其特征在于，所述驱动装置包括：第一驱动机构，所述第一驱动机构设于所述浮体远离水面的一侧；第二驱动机构，所述第二驱动机构与第一驱动机构连接，所述第二驱动机构还与所述监测装置连接；其中，所述第一驱动机构用于驱动所述第二驱动机构围绕所述第一中轴线转动进而带动所述监测装置围绕所述第一中轴线转动，所述第二驱动机构用于驱动所述监测装置运动以改变所述第一中轴线与第二中轴线之间的角度值。3.根据权利要求2所述的监测设备，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一壳体，以及设于所述第一壳体内的第一电机和第一转轴，所述第一电机驱动所述第一转轴围绕所述第一中轴线转动；所述第二驱动机构包括第二壳体，以及设于所述第二壳体内的第二电机和第二转轴，所述第二壳体与所述第一转轴连接，所述第二转轴与所述监测装置连接，所述第二电机驱动所述第二转轴转动进而带动所述监测装置转动。4.根据权利要求1所述的水面污染物监测设备，其特征在于，所述监测装置包括：底座和筒体，所述底座包括第一通光孔和第二通光孔，所述筒体与所述底座连接形成容纳空间；紫外线发射模块和荧光接收模块，所述紫外线发射模块和所述荧光接收模块设于所述底座并位于所述容纳空间内，且所述紫外线发射模块与所述第一通光孔同轴设置，所述荧光接收模块与所述第二通光孔同轴设置。5.根据权利要求4所述的水面污染物监测设备，其特征在于，所述紫外线发射模块包括：第一遮光筒，所述第一遮光筒设于所述底座，并与所述第一通光孔同轴设置；紫外led灯和第一安装板，所述第一安装板设于所述第一遮光筒远离所述底座的一侧，所述紫外led灯设于所述第一安装板靠近所述底座的一侧，所述第一安装板设有散热器，用于对所述紫外led灯进行散热；第一凸透镜，所述第一凸透镜设于所述第一通光孔内。6.根据权利要求5所述的水面污染物监测设备，其特征在于，所述紫外线发射模块还包括温度传感器，所述温度传感器安装于所述第一安装板，并与所述紫外led灯接触，所述温度传感器用于测量所述紫外led灯的温度。7.根据权利要求4所述的水面污染物监测设备，其特征在于，所述荧光接收模块包括：遮光筒组件，所述遮光筒组件设于所述底座，并与所述第二通光孔同轴设置；光信号接收器和第二安装板，所述第二安装板设于所述遮光筒组件远离所述底座的一
侧，所述光信号接收器设于所述第二安装板靠近所述底座的一侧；第二凸透镜，所述第二凸透镜设于所述第二通光孔内。8.根据权利要求7所述的水面污染物监测设备，其特征在于，所述遮光筒组件包括第二遮光筒、第三遮光筒、设于所述第二遮光筒及所述第三遮光筒之间的滤光片。9.根据权利要求4至8任一项所述的水面污染物监测设备，其特征在于，所述水面污染物监测设备还包括位姿获取装置，所述位姿获取装置安装于所述监测装置。10.根据权利要求5所述的水面污染物监测设备，其特征在于，所述监测装置还包括第一准直筒和第二准直筒，所述第一准直筒设于所述底座远离所述紫外线发射模块的一侧，并与所述第一通光孔同轴设置，所述第二准直筒与所述第一准直筒同侧设置，并与所述第二通光孔同轴设置。11.一种监测方法，其特征在于，用于如权利要求1至10任一项所述的水面污染物监测设备，所述方法包括：开启所述监测装置，控制所述驱动装置驱动所述监测装置从初始位置围绕所述第一中轴线开始转动，其中，当所述驱动装置处于初始位置时，所述第二中轴线和所述第一中轴线的夹角角度为第一预设角度；在所述监测装置围绕所述第一中轴线转动的过程中，通过所述监测装置获取附近水体的污染强度值；若所述污染强度值小于所述监测装置的第一量程范围对应的下限阈值强度，根据所述污染强度值缩小所述第一量程范围为目标量程范围；控制所述驱动装置以增加所述第二中轴线与所述第一中轴线的夹角角度，在所述夹角角度增加的过程中，通过所述监测装置获取附近水体的污染强度值，若所述污染强度值小于目标量程范围对应的下限阈值强度，停止增加所述夹角角度。12.如权利要求11所述的监测方法，其特征在于，所述根据所述污染强度值缩小所述第一量程范围为目标量程范围，包括：若所述污染强度值小于所述第一量程范围对应的下限阈值强度，按照预设比例缩小所述第一量程范围，得到第二量程范围；重新获取所述污染强度值，在所述污染强度值大于所述第二量程范围对应的下限阈值强度时，将所述第二量程范围确定为目标量程范围。13.如权利要求11所述的监测方法，其特征在于，所述水面污染物监测设备还包括位姿获取装置，所述位姿获取装置设置于所述监测装置，所述方法包括：通过所述位姿获取装置获取所述监测装置的位姿数据；根据所述位姿数据确定竖直倾斜角度，所述竖直倾斜角度为所述第二中轴线与竖直方向的夹角的角度；若所述竖直倾斜角度大于第二预设角度，控制所述驱动装置驱动所述监测装置向减小所述竖直倾斜角度的方向转动。14.如权利要求13所述的监测方法，其特征在于，在控制所述驱动装置驱动所述监测装置向减小所述竖直倾斜角度的方向转动之后，所述方法还包括：控制所述驱动装置驱动所述监测装置围绕所述第一中轴线转动预设圈数，在转动的过程中，获取附近水体的污染强度值。
15.一种存储介质，用于计算机可读存储，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求11-14任一项所述的监测方法的步骤。

技术总结
本申请提供一种水面污染物监测设备，包括：浮体；驱动装置，设于浮体远离水面的一侧；监测装置，监测装置与驱动装置连接，监测装置用于监测水面污染物；其中，驱动装置用于驱动监测装置围绕第一中轴线转动，以及还用于驱动监测装置运动以改变第一中轴线与第二中轴线之间的角度值，其中，第一中轴线为浮体的中轴线，第二中轴线为监测装置的中轴线。第二中轴线为监测装置的中轴线。第二中轴线为监测装置的中轴线。


技术研发人员：陈总威 庞志 徐丽君 杨建洪 张文杰 刘昌伟
受保护的技术使用者：深圳市朗诚科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/6/27