CN105892327A - 水体污染物消减系统动力浮体一对多无线遥控系统 - Google Patents

Abstract

本发明水体污染物消减系统动力浮体一对多无线遥控系统，涉及一种水体污染物消减系统动力浮体一对多无线遥控系统，由无线信号发射系统和无线信号接收系统组成。无线信号发射系统包括上位机、发射信号处理器、射频信号发射器等；无线信号接收系统包括射频信号接收器、接收信号处理器和执行机构等。通过一套无线信号发射系统控制多个无线信号接收系统，即由一个控制器控制多个水体污染物消减系统动力浮体。上位机接收控制指令后，通过串口将指令传送给信号处理器，经过处理后的信号经由射频信号发射器按照通信协议发送给指定的水体污染物消减装置，由接收信号处理器提取出信号，通过执行机构的电机、舵机执行相应的指令。该发明在水体污染物处理中能够起到提高处理速度、加大处理面积的作用。

Description

水体污染物消减系统动力浮体一对多无线遥控系统

技术领域

本发明属于水污染处理和无线控制技术领域，涉及一对多无线遥控技术，具体涉及用于水体污染物消减系统动力浮体的一对多无线遥控系统。

背景技术

水是生命之源，人类的一切生活和工业活动都离不开水。随着人口的急剧膨胀和工业化巨大动力推进下城市化的快速发展，人类消耗着比以往任何时候更多的能源，排放着更多的废弃物。这些都对水资源安全造成了严重威胁，突发性水污染事故时有发生。因此提高应对水体污染的应急处理能力是保障我们水资源安全的必然要求。在突发性水污染事件发生时，传统的应对方式是将吸附物装包紧急投放至受污染的水体中。虽然吸附系统的吸附性较好，能够有效的吸附水体污染物，但是这种装包投放的方式回收很不方便，特别是在水流湍急的野外水体中，回收的困难极大，大部分都沉于水体底部。这就造成了污染源依然被保留在了自然环境中，造成二次污染。而且，大部分的污染物都悬浮在水平以下两米到四米之间，装包投放的方式并不能完成对污染物的处理。

本发明采用无线遥控技术对水体污染物消减系统动力浮体的运动状态进行远距离控制，实现动力浮体运动状态的人工调节和自主巡航，而动力浮体拖动水下的污染物吸附装置进行运动，通过吸附装置里的吸附材料实现污染水的净化处理。用一套无线信号发射控制系统，控制多个独立的无线信号接收系统，有利于增加水处理的规模，使水污染处理的效率和能力大大提高，能够广泛的应用于湖泊、水库、河流甚至游泳池的水体污染处理中。

发明内容

针对水污染处理，本发明提出了一种一对多水体污染物消减装置无线控制系统。包括一套无线信号发射控制系统和多个无线信号接收系统，其中无线信号发射控制系统为“一对多”中的“一”，多个子系统为“一对多”中的“多”，利用一套无线信号发射控制系统来控制多个无线信号接收系统。

本发明所设计的无线控制系统主要包括：

(1)无线信号发射系统

无线信号发射系统，由上位机、发射信号处理器、射频信号发射器等组成。上位机可以是笔记本电脑也可以是液晶显示的遥控器，用于远距离控制和显示各种控制信息和参数。上位机将输入的信息经过发射信号处理器的处理之后，经过射频信号发射器将遵循一定格式的无线信号发射出去。在上位机的控制界面中，能够清晰的表明被控制的设备号，以及各个动力浮体的详细运行状态，显示包括电机的转速、舵机的角度、行驶的时间和运行的路程等。

(2)无线信号接收系统

无线信号接收系统由射频信号接收器、接收信号处理器和执行机构等组成。射频信号接收器用于接收来自与无线信号发射系统中传来的信号，接收信号处理器用来处理射频信号接收器接收来的信号，将经过处理之后的信息转换成控制信号用于控制电机和舵机。执行机构又由电机、舵机、避障模块等组成。电机、舵机接收来自接收信号处理器传来的信号，执行相应的命令，从而改变电机的转速和舵机的角度。避障模块为预防污染物消减装置与装置之间、装置与岸之间的碰撞，将避障模块放在装置的最前端，当装置的前端出现障碍物(装置或岸)时，避障模块给接收信号处理器一个反馈信号，此时接收信号处理器会做出相应的响应，将电机的转速设置为零，以防止不必要的碰撞，造成装置的损害。

(3)程序系统

为了能够准备的控制某个装置，为每个装置都编了号码，“1”、“2”等数字，且发射程序和接收程序具有一致的通信协议。通信协议由四部共七个字节组成，无线信号发射系统和无线系统接收信号都是以ASCII码实现的。第一部分为定界符，为第一个字节，只有当程序的第一个数据为“#”时，才表明这个字节为这帧数据的开始。第二部分为动力浮体号，为第二个字节，用于标识动力浮体的编号，可由“1”、“2”等数字表示。第三部分为角度信息，为第三、四、五个字节风别表示为舵机角度的百位、十位和个位。第四部分为速度信息，第六、七个字节分别为速度信号的十位和个位。只有当无线信号接收系统接收到到字节为“#”时，该帧数据后面的字节才有效。接收信号处理器提取出“#”之后的信息，当污染物消减装置中第二个字节与无线信号发射系统中发射来的信号中的第二个字节相一致时，则该污染物消减装置提取出舵机角度信号和电机转速型号，并执行。

本发明具有如下优点：

(1)系统由一套无线信号发射系统和多个独立的无线信号接收系统组成，能够完成用一套控制系统来控制多个独立的水体污染物消减系统动力浮体。各个动力浮体之间没有相互联系，且无线信号发射系统一次只能控制一个动力浮体，使无线信号发射系统能够更准确的控制动力浮体。

(2)上位机包括笔记本电脑和手持式遥控器等，能够提供清晰的可视化界面。不仅仅能显示被控制动力浮体的设备号，还能显示动力浮体的运行速度、运行角度、运行时间和运行距离。使得操控界面更加清晰，更加直观。

(3)通信协议由四部分，共七个字节组成，分别为定界符、设备号、角度信息和速度信息，通过定界符识别每段程序的起始段，使得一对多控制更为稳定。

附图说明

图1是电脑控制主界面

图2是一对多控制示意图

图3是控制原理图

图4是电脑控制系统子系统界面

图5是程序流程图

图6是通信协议

具体实施方式

图1为控制系统主界面，主界面中为部分需要控制的设备号，图中了36个设备，设备数不限于36个，可以多也可以少，设备的个数受上位机屏幕的限制。此外上位机也可以为液晶显示的遥控器，遥控器能控制的个数不受限制。如图2所示，给出了一对多的控制示意图，包括一个无线信号发射控制系统和多个无线信号接收系统，n≥2。其中，无线信号发射系统由上位机、发射信号处理器、射频信号发射器等组成。上位机可以是笔记本电脑也可以是液晶显示的遥控器，用于控制和显示各种控制信息和参数。

如图3所示，无线信号发射系统，由上位机、发射信号处理器、射频信号发射器等组成。无线信号接收系统由射频信号接收器、接收信号处理器和执行机构等组成。射频信号接收器用于接收来自与无线信号发射系统中传来的信号，接收信号处理器用来处理射频信号接收器接收来的信号，将经过处理之后的信息转换成控制信号用于控制电机和舵机。执行机构又由电机、舵机、避障模块等组成。由无线信号发射系统发出的针对某一特定设备的控制信号之后，特定的设备针对于控制信号做出响应。当选择好所需控制的设备之后，则进入如图4所示的子系统界面，此处以设备1为例。图4中子系统界面为控制具体设备的界面，包括开关、加速、减速、角度控制，分别用于控制设备1的接通和断开，电机转速的增加、电机转速的减小，舵机角度的改变。另外，图4中还有时间显示和路程显示，分别能够显示水体污染处理设备的运行时间和运行距离。

如图5所示，以装置“1”为例，通过在主控制面板和子控制面板中的调节，控制信号通过上位机的串口传至发射信号处理器，经过发射信号处理器对上位机传来信号的处理，将处理后的数字信号发送给射频信号发射器，每20μs为一个循环周期，射频信号发射器从发射信号处理器实时的获取当前上位机的指令，向空间发射射频信号。与此同时，无线信号接收系统中的射频信号接收器也是每20μs为一个循环周期实时扫描由外部空间传来的无线信号，毕竟将无线信号经过接收信号处理器的处理，由接收信号处理器将控制电机的数据信号和控制舵机的数字信号提取出来，用于控制电机的转速和舵机的转向。

为了使得主控制界面能够准确的控制多个水体污染物消减装置，设定统一的无线信号识别通信协议。软件主要由两部分组成，包括无线信号发射系统中的无线信号发射软件和无线信号接收系统中的无线信号接收软件。无线信号发射软件再一对多水体污染物消减装置无线控制系统中为单独的一套软件，用于发送对多个无线信号接收系统的控制信号，每个污染物消减装置之间遵循规定的通信协议，且每个装置之间根据协议中程序的不同数据来决定设备的设备号、电机转速信息和舵机角度信息。如图6所示，为了能够准备的控制某个装置，为每个装置都编了号码，“1”、“2”等数字，且发射程序和接收程序具有一致的通信协议。通信协议由四部共七个字节组成，无线信号发射系统和无线系统接收信号都是以ASCII码实现的。第一部分为定界符，为第一个字节，只有当程序的第一个数据为“#”时，才表明这个字节为这帧数据的开始。第二部分为设备号，为第二个字节，用于标识设备的编号，可由“1”、“2”等数字表示。第三部分为角度信息，为第三、四、五个字节风别表示为舵机角度的百位、十位和个位。第四部分为速度信息，第六、七个字节分别为速度信号的十位和个位。只有当无线信号接收系统接收到到字节为“#”时，该帧数据后面的字节才有效。接收信号处理器提取出“#”之后的信息，当污染物消减装置中第二个字节与无线信号发射系统中发射来的信号中的第二个字节相一致时，则该污染物消减装置提取出舵机角度信号和电机转速型号，并执行。

此外，在接收装置上，还安装有红外避障模块。当设备处于无人控制状态时，污染物消减装置会按照设定好的电机速度和设定好的舵机转角运行。当受到波浪、风和外界可能因素影响的情况下，装置的运行轨迹会随之改变，很可能会撞到其他的装置或岸边，导致装置造成不必要的损害。安装避障模块之后，当装置与装置之间，或者装置与岸之间靠近时，距离可以设定为40cm以上，红外避障模块给接收信号处理器反馈一个高电平信号，使接收信号处理器产生一个控制信号，控制电机停转或者反转，使得设备的损伤降低至最小。

水体污染物消减系统动力浮体一对多无线遥控系统，在水体污染处理时，能够使更多的设备参与进去，并且每个设备“各司其职”，都能按照各自给定的命令去执行，增加了水处理的速度也增加了水处理的规模，提高了效率并减少了水处理的时间，在将来的水处理中将会发挥重要的作用。

Claims (2)

1.水体污染物消减系统动力浮体一对多无线遥控系统，其特征在于：系统由一套无线信号发射系统和多个独立的无线信号接收系统组成，能够完成用一套控制系统远距离的控制多个独立的水体污染物消减系统动力浮体。各个动力浮体之间没有相互联系，且无线信号发射系统一次只能控制一个动力浮体。

2.水体污染物消减系统动力浮体一对多无线遥控系统，其特征在于：通信协议由四部共七个字节组成，无线信号发射系统和无线系统接收信号都是以ASCII码实现的。第一部分为定界符，为第一个字节，只有当程序的第一个数据为“#”时，才表明这个字节为这帧数据的开始。第二部分为设备号，为第二个字节，用于标识设备的编号，可由“1”、“2”等数字表示。第三部分为角度信息，为第三、四、五个字节分别表示为舵机角度的百位、十位和个位。第四部分为速度信息，第六、七个字节分别为速度信号的十位和个位。只有当无线信号接收系统接收到字节为“#”时，该帧数据后面的字节才有效。接收信号处理器提取出“#”之后的信息，当水体污染物消减系统动力浮体中第二个字节与无线信号发射系统中发射来的信号中的第二个字节相一致时，则该污染物消减装置提取出舵机角度信号和电机转速型号，并执行。