CN103803045A

CN103803045A - 一种新型无人环境监测船

Info

Publication number: CN103803045A
Application number: CN201210443242.9A
Authority: CN
Inventors: 王悦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明公开了一种环境监测船，包括船体、船体驱动动力系统、能源供应系统、环境参数监测与显示系统、巡航驾驶控制系统、无线通讯系统和打捞系统。可监测船舶周边区域大气、水环境的各种参数及污染情况；利用太阳能光伏板和蓄电池来提供电能；通过GPS、电子罗盘和超声传感器进行定位及导航；通过GPRS与远程基站无线传输数据，实现船舶的远程控制及无线通讯，并将监测到的环境参数和船舶周边影像传回到基站或手机上，并且实现对污染源疑似地区的自动搜索和船的自动泊位。自主监测船可替代人完成偏远或恶劣环境下的全天候水域环境监测。

Description

一种新型无人环境监测船

技术领域

本发明涉及环境监测装置领域，特别是一艘以ARM7为核心控制器，可监测船舶周边区域大气、水环境的各种参数及污染情况的新型无人环境监测船。

背景技术

我国湖泊面临着严峻的环境问题。如西部湖泊萎缩、咸化、甚至干涸；东部湖泊围垦与网围养殖严重，污染加剧。我国北方和西部受自然环境的限制以及经济和社会的快速发展，水资源严重短缺；而水资源比较丰富的南方却因水环境的人为污染而造成水质性缺水，严重制约着人类的生存和区域的经济与社会发展，必须引起社会的高度重视和采取有力的措施，加强湖泊环境的保护与治理，维持人与自然的和谐和区域的可持续发展。但是内陆湖泊流域的环境监测工作一直由于工作量大、工作面广等多种因素难以进行频繁性监测，导致内陆湖泊大气水质情况的相关监测数据不能得以及时的更新。

目前国内环境监测船依然很少，主要代表有以下两种：

1）“天象一号”无人驾驶海上探测船。“天象一号”无人船气象探测系统能够提供的风速、风向、气温、湿度、水温等测量值。主要作业对象为气象情况。“天象一号”为北京奥运会的青岛奥帆赛的气象保障服务做出了很大的贡献，这也是世界上首次应用无人船进行气象探测。

2）“长江水环监2000”。（大型人工驾驶）这艘监测船能够快速、准确地进行长江水环境监测，监督、监测沿江入河排污状况，并对省界水体、重点污染河段及水污染事故实行动态监测。这艘船自2000年投入使用，在这次“长江行动”启动前，又专门配备了多套专业设备。

随着中国政府对污染物控制和节能减排的日益重视，我国环境监测领域机遇大于挑战。未来几年，在中国自动化、多功能、即时的、系统化、智能型的高附加值产品会进一步受到青睐，重点发展的产品有水质自动监测系统、烟尘和SO2在线自动监测系统、有机污染物自动连续监测系统、重点污染源监测系统和在线便携式应急监测设备等。本项目迎合了社会的发展，势必会产生一定的市场价值。

本发明提供了一种新型无人环境监测船，可以监测大气的相关的风速、风向、气温、湿度、气压、空气质量、光照、噪音、降雨量等数据，同样也可以监测水质的水温、PH值、溶氧度、氨氮等数据，而且具有数据实时传输等功能，具有很好的社会效益与价值，能为我国的环保事业作出一定的贡献。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前湖泊、海洋环境监测的需求，提供一种新型无人环境监测船，具有体积小，操作方便，对环境要求较高的景区的环境监测，更能体现其实时监测，快速作业的优势，具有很好的社会效益与价值，能为我国的环保事业作出一定的贡献。

本发明采用的技术方案是：本发明包括船体1、船体驱动动力系统、能源供应系统、环境参数监测与显示系统、巡航驾驶控制系统、无线通讯系统和打捞系统。

船体驱动动力系统提供船前进的动力，主要由螺旋桨2和驱动电机组成，从环保和零排放角度考虑，采用了直流电机驱动方式.

能源供应系统，采用以太阳能为主、蓄电池为辅的双能源供电系统，太阳能电池板7通过支柱8和支杆14固定在船体1上方，蓄电池位于船体1内部。太阳能电池是36V/100W，共3块，总功率300W；选用的蓄电池是36V/12安时，共2组；能源切换使用，实现监测船的零排污。

巡航驾驶控制系统负责船的无人驾驶控制，通过GPS、电子罗盘16和超声波传感器进行定位及导航，实现设定路线航行、漫游、污染源搜索控制和自动归航泊位等功能。自动归航泊位功能可使船定时回基站维护。可在基站或通过手机遥控机械臂，使船处于停泊或出发状态。

无线通讯系统应用双模式无线传输通讯：由GPRS模块与上位机组成接收机与船上GPRS模块15通讯或由手机与船上GPRS模块15进行通讯。两种无线传输系统共同完成监测数据的传输，实现对船舶的远程控制及将监测到的环境参数和船舶周边影像传回到基站和手机上。

打捞系统包括升降机4、机械臂5、升降机轨道3和污染物舱6组成，可以将搜索到的污染源和污染物通过机械手5打捞，并装进污染物舱6，实现污染物的打捞。

无人监测船还采用红外热释电传感器、进水传感器、遇到外人侵入、障碍物和碰撞等紧急情况，能及时报警，提高监测船的安全可靠性。

使用过程中，可以根据实际的检测目标和区域，通过主控台11上的控制按键17设定轨迹和报警参数等信息。

本发明所实现的技术效果是：监测船中央控制器会判断水质污染参数的变化与船行径轨迹变化的关系，自主搜索污染源疑似位置，并向基站发送报警；将冗余技术应用于无线数据传输，与传统的人工监测船相比，提高了数据传输的可靠性，也提高了监测船工作效率；开发了自动泊位机构，真正的实现了监测船从开始工作到泊位完全无人化，为我国湖泊、风景区等水域的大气水质情况监测提供很大帮助。

附图说明

图1是监测船前视图

图2是监测船侧视图

其中：1.船体 2.螺旋桨 3.升降机轨道 4.升降机 5.机械手 6.废物舱 7.太阳能电板 8.支柱 9.摄像头 10.转盘 11.主控台 12.大气压传感器 13.空气质量传感器 14.支杆 15.GPS模块 16.电子罗盘 17.控制按键 18.显示屏 19.噪声传感器 20.湿度、温度传感器 21.水质传感器 22.伸缩杆

具体实施方式

环境参数监测与显示系统负责对水域环境参数监测，由大气压监测传感器12、空气质量传感器13、水质传感器21、湿度传感器20、噪声传感器19、摄像头9、LED显示屏18及语音模块组成。其中大气监测传感器12、空气质量传感器13、湿度传感器20、噪声传感器19安装在主控台11上；摄像头9通过转盘10安装在船头；水质传感器21通过伸缩杆22安装在船头下方，可以根据需求测量不同深度的水质质量。可监测大气环境，如风速、风向、湿度、空气质量等；水体状况，如水温、PH值、溶氧度、氨氮等，此外，监测船中央控制器会判断水质污染参数的变化与船行径轨迹的关系，自主搜索污染源疑似位置，提高了船的智能性。

该机器人可用于南方的大型湖泊和景区水域，具有很好的社会效益与价值，能为我国的环保事业作出一定的贡献。

Claims

1.一种新型无人环境监测船,其包括船体（1）、船体驱动动力系统、能源供应系统、环境参数监测与显示系统、巡航驾驶控制系统、无线通讯系统和打捞系统。

2.根据权利要求1所述的环境监测船，其特征在于：船体驱动动力系统提供船前进的动力，主要由螺旋桨（2）和驱动电机组成，且采用了直流电机驱动方式。

3.根据权利要求1或2所述的环境监测船，其特征在于：其能源供应系统，采用以太阳能为主、蓄电池为辅的双能源供电系统，太阳能电池板（7）通过支柱（8）和支杆（14）固定在船体(1)上方，蓄电池位于船体(1)内部。

4.根据权利要求3所述的环境监测船，其特征在于:太阳能电池是36V/100W，共3块，总功率300W；选用的蓄电池是36V/12安时，共2组；能源切换使用，实现监测船的零排污。

5.根据权利要求4所述的环境监测船，其特征在于：环境参数监测与显示系统负责对水域环境参数监测，由大气压监测传感器（12）、空气质量传感器（13）、水质传感器（21）、湿度传感器（20）、噪声传感器（19）、摄像头（9）、LED显示屏（18）及语音模块组成；其中大气监测传感器（12）、空气质量传感器（13）、湿度传感器（20）、噪声传感器（19）安装在主控台（11）上；摄像头（9）通过转盘（10）安装在船头；水质传感器（21）通过伸缩杆（22）安装在船头下方，可以根据需求测量不同深度的水质质量；可监测大气环境，如风速、风向、湿度、空气质量等；水体状况，如水温、PH值、溶氧度、氨氮等，此外，监测船中央控制器会判断水质污染参数的变化与船行径轨迹的关系，自主搜索污染源疑似位置，提高了船的智能性。

6.根据权利要求4或5所述的环境监测船，其特征在于：巡航驾驶控制系统负责船的无人驾驶控制，通过GPS、电子罗盘（16）和超声波传感器进行定位及导航，实现设定路线航行、漫游、污染源搜索控制和自动归航泊位等功能；自动归航泊位功能可使船定时回基站维护；可在基站或通过手机遥控机械臂，使船处于停泊或出发状态。

7.根据权利要求6所述的环境监测船，其特征在于：无线通讯系统应用双模式无线传输通讯：由GPRS模块与上位机组成接收机与船上GPRS模块（15）通讯或由手机与船上GPRS模块(15)进行通讯;两种无线传输系统共同完成监测数据的传输，实现对船舶的远程控制及将监测到的环境参数和船舶周边影像传回到基站和手机上。

8.根据权利要求7所述的环境监测船，其特征在于:打捞系统包括升降机(4)、机械臂(5)、升降机轨道(3)和污染物舱(6)组成，可以将搜索到的污染源和污染物通过机械手(5)打捞，并装进污染物舱（6），实现污染物的打捞。

9.根据权利要求8所述的环境监测船，其特征在于:无人监测船还采用红外热释电传感器、进水传感器、遇到外人侵入、障碍物和碰撞等紧急情况，能及时报警，提高监测船的安全可靠性。

10.根据权利要求9所述的环境监测船，其特征在于:使用过程中，可以根据实际的检测目标和区域，通过主控台(11)上的控制按键(17)设定轨迹和报警参数等信息。