CN109062216A - 一种生态环境监测系统 - Google Patents
一种生态环境监测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109062216A CN109062216A CN201810984391.3A CN201810984391A CN109062216A CN 109062216 A CN109062216 A CN 109062216A CN 201810984391 A CN201810984391 A CN 201810984391A CN 109062216 A CN109062216 A CN 109062216A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- environmental monitoring
- monitoring ship
- ship
- waters
- cruise
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 title claims abstract description 76
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012372 quality testing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N chloralodol Chemical compound CC(O)(C)CC(C)OC(O)C(Cl)(Cl)Cl QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/0206—Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
Abstract
本发明公开了一种生态环境监测系统，由环境监测船和岸基服务器组成；环境监测船包括通信系统、核心控制器、航行驱动装置、水质检测仪和智能避障取证模块。环境监测船采用手动遥控和自动控制巡航模式。自动控制时，由检测人员设定检测水域，环境监测船通过蚁群算法规划出路径，进行自主巡航和水文采集作业，从而减少能源损耗和避免水域的再污染。岸基服务器用于观察环境监测船的位置信息，接收分析环境监测船回传的数据，同时规划环境监测船的巡航路径，根据多点的采集数据预测该水域污染源位置；在岸基服务器的数据分析和路径规划下，环境监测船能在最优路径下完成巡航水域水文信息的采集并对该水域存在的轻微污染进行处理。
Description
技术领域
本发明涉及生态环境监测技术领域，具体地说，涉及一种生态环境监测系统。
背景技术
伴随着我国经济与科技的快速发展，人们的生活质量不断提高，带来的却是生态环境的严重破坏。据2004年我国水资源公报显示，全国总用水量已经达到5548亿立方米，水资源利用率已达70％，而某些地区，如黄河，其水资源利用率已达到92％，突破了河流承载的极限。更为严峻的是，我国的污水处理率仅有40％，由于污水和废水处理率低，再加上面源污染日趋严重，使得我国各大水系、众多湖泊以及地下水都受到不同程度的污染，随之而来的就是生态环境的日益恶化，已经严重影响到人民的日常生活，更不符合我国的可持续发展战略，生态环境监测迫在眉睫。
传统的监测方式，是操作人员进行水文样品采集，这种监测方式存在诸多弊端，如:
1、局限性较强。对于一些偏远水域，或环境较为恶劣的水域，采集水文样品耗时费力,且伴随着人身安全问题。
2、加剧生态环境的破坏。大型的水文样品采集往往需要较大的设备出行支持，这会造成水域环境的破坏。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种生态环境监测系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括环境监测船、岸基服务器，其特征在于:环境监测船包括通信系统、电源、核心控制器、航行驱动装置、水质检测仪和智能避障取证模块，环境监测船采用手动遥控和自动控制巡航模式；自动控制时，由检测人员设定检测水域，环境监测船通过蚁群算法规划出路径，进行自主巡航和采集水文样品，通信系统利用移动控制端发射2.4G信号，接收机接收的信号作为PID控制器的反馈量，PID的输出作为执行器，通过PID控制航行驱动装置中驱动马达的转速，实现环境监测船的推进、转向；岸基服务器包括数据分析模块和路径规划模块，用于观察环境监测船的位置信息，接收分析环境监测船回传的数据，同时规划环境监测船的巡航路径，根据多点的采集数据预测该水域污染源位置；在岸基服务器的数据分析和路径规划下，环境监测船在规划路径下完成巡航水域水文信息的采集并对该水域存在的轻微污染进行处理。
所述环境监测船的船体底部设置有水质采集探头，在环境监测船运行过程中实时检测水质情况。
有益效果
本发明提出的一种生态环境监测系统，由环境监测船和岸基服务器组成；环境监测船包括通信系统、核心控制器、航行驱动装置、水质检测仪、智能避障取证模块。环境监测船采用手动遥控和自动控制巡航模式。自动控制时，由检测人员指定检测水域，环境监测船通过蚁群算法规划出路径，进行自主巡航和水文采集作业，从而减少能源损耗和避免水域的再污染。岸基服务器用于观察环境监测船的位置信息，接收分析环境监测船回传的数据，同时规划环境监测船的巡航路径，根据多点的采集数据预测该水域污染源位置；在岸基服务器的数据分析和路径规划下，环境监测船能在最优路径下完成巡航水域水文信息的采集并对该水域存在的轻微污染进行处理。
本发明生态环境监测系统能有效解决传统生态环境监测方法局限性强、人员调动大、资金花费高的问题，从人工智能角度去改善环境，从而服务社会。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种生态环境监测系统作进一步的详细说明。
图1为本发明生态环境监测系统架构框图。
图2为本发明生态环境监测系统硬件框图。
图3为本发明生态环境监测系统运作流程图。
具体实施方式
本实施例是一种生态环境监测系统。
参阅图1、图2、图3，本实施例生态环境监测系统，由环境监测船和岸基服务器组成；其中，环境监测船包括通信系统、电源、核心控制器、航行驱动装置、水质检测仪和智能避障取证模块，环境监测船采用手动遥控和自动控制巡航模式；自动控制时，由检测人员设定检测水域，环境监测船通过蚁群算法规划出路径，进行自主巡航和采集水文样品，通信系统利用移动控制端发射2.4G信号，接收机接收的信号作为PID控制器的反馈量，PID的输出作为执行器，通过PID控制航行驱动装置中驱动马达的转速，实现环境监测船的推进、转向；岸基服务器包括数据分析模块和路径规划模块，用于观察环境监测船的位置信息，接收分析环境监测船回传的数据，同时规划环境监测船的巡航路径，根据多点的采集数据预测该水域污染源位置；在岸基服务器的数据分析和路径规划下，环境监测船在规划路径下完成巡航水域水文信息的采集并对该水域存在的轻微污染进行处理。
环境监测船的通信系统包括LORA通信子模块、2.4G接收机、网桥。LORA子模块用来负责发送水质检测部分采集的水质信息，并接收岸基服务器的巡航路径设定；2.4G接收机可以接收到手持遥控端发射的控制信号，实现遥控巡航；网桥负责实时传输智能避障取证模块中摄像头的影像。
环境监测船的电源包括锂电池及DC/DC降压模块，能够为船体的正常运行和工作提供能源。
环境监测船的核心控制器包括STM32、编码器、陀螺仪以及GPS。通过GPS实时定位并与岸基服务器设定的巡航路径比对进行误差修正，控制航行驱动装置中驱动马达的转速，实现环境监测船自主航行、路径跟随。
环境监测船的航行驱动驱动装置包括无刷电调和380防水无刷电机。核心控制器向电调输出频率一定、占空比不同的PWM信号，从而控制电机的转速，实现环境监测船的推进、转向。
环境监测船的水质检测仪，在船体底部设置水质采集探头，负责在环境监测船运动过程中实时检测水质情况。
环境监测船的智能避障取证模块包括激光雷达、摄像头、超声波测距子模块。激光雷达置于环境监测船的顶部，通过向周围发射激光束来探测障碍物位置；摄像头置于环境监测船前端，实时拍摄航行方向的影像，并对污染源拍照取证，通过图像处理分析判断是否有障碍物的存在；超声波测距子模块用来测量障碍物与环境监测船的距离，将所得到的障碍物信息反馈给核心控制模块进行规避处理。
环境监测船采用手动遥控和全自动两种巡航模式。
手动遥控模式:系统带有移动控制端。在手动模式下，移动控制端采用2.4G通信原理，利用移动控制端发射2.4G信号，接收机接收的信号作为PID控制器的反馈量，PID的输出作为执行器即环境监测船驱动马达的输入，利用PID技术控制航行驱动装置中驱动马达的转速，从而实现环境监测船的推进、转向。移动控制端提供手机APP，方便用户登录并查看相关数据。
全自动模式:由检测人员设定水域，环境监测船通过蚁群算法规划出最优路径，进行自主巡航和采集水文样品，从而最大限度减少能源损耗和水域的再污染。
生态环境监测系统的流程图:
工作时，首先由人工设置航线并输入水域的电子地图。在全自动模式下，环境监测船会根据GPS全球导航系统确定自身位置并与目标位置不断进行比较，通过核心控制器来调整船的动力输出，使得航向达到遵循航线行驶。在航行的过程中水质检测仪的各个传感器开始工作，当准确率和反应速度较快的水浊度传感器检测到异常时，船停下，待其它传感器工作稳定后，通过通信系统将相关水质检测指标和位置数据传回岸基服务器。岸基服务器对接收的数据进行关联性计算处理，得出较为准确的水质分析结果。在环境监测船多次巡航完成整个水域范围后，由岸基服务器对多次采集到的大量数据及其相关信息进行数据处理，生成水域污染分布图，同时根据本次水域污染分布，在下一次路径规划的时候，岸基服务器进行基于深度学习的路径寻优自主规划出航线，并将航线发送给环境监测船。根据此航线，在一定的准确度下，环境监测船可以最短的路径尽可能的采集到污染程度最高的部分水域水质及位置，从而锁定排污点以及生态问题水域。环境监测船电源供电方式采用蓄电池，当电量不足时，环境监测船可计算往返时间，在电量耗尽前返回岸边。当采用手动遥控模式时，在岸基控制中心的相关人员可以在视频监控的辅助下，手动完成各项工作。
Claims (2)
1.一种生态环境监测系统，包括环境监测船、岸基服务器，其特征在于:环境监测船包括通信系统、电源、核心控制器、航行驱动装置、水质检测仪和智能避障取证模块，环境监测船采用手动遥控和自动控制巡航模式；自动控制时，由检测人员设定检测水域，环境监测船通过蚁群算法规划出路径，进行自主巡航和采集水文样品，通信系统利用移动控制端发射2.4G信号，接收机接收的信号作为PID控制器的反馈量，PID的输出作为执行器，通过PID控制航行驱动装置中驱动马达的转速，实现环境监测船的推进、转向；岸基服务器包括数据分析模块和路径规划模块，用于观察环境监测船的位置信息，接收分析环境监测船回传的数据，同时规划环境监测船的巡航路径，根据多点的采集数据预测该水域污染源位置；在岸基服务器的数据分析和路径规划下，环境监测船在规划路径下完成巡航水域水文信息的采集并对该水域存在的轻微污染进行处理。
2.根据权利要求1所述的生态环境监测系统，其特征在于:所述环境监测船的船体底部设置有水质采集探头，在环境监测船运行过程中实时检测水质情况。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810984391.3A CN109062216A (zh) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 一种生态环境监测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810984391.3A CN109062216A (zh) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 一种生态环境监测系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109062216A true CN109062216A (zh) | 2018-12-21 |
Family
ID=64757340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810984391.3A Pending CN109062216A (zh) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 一种生态环境监测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109062216A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109839932A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-04 | 南通大学 | 基于惯性测量单元与gps的自动导航方法 |
| CN110262601A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-09-20 | 解玉梅 | 一种生态环境监测系统及方法 |
| CN110406638A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-11-05 | 中国水利水电科学研究院 | 一种用于监测浅水沼泽湿地水生态的无人监测船及其监测方法 |
| CN111007225A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-14 | 广东长天思源环保科技股份有限公司 | 一种自动环境水质监测船和水质监测系统 |
| CN112034108A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-04 | 上海市环境科学研究院 | 区域污染情况的分析装置、方法及计算机可读存储介质 |
| CN112423254A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-26 | 上海海洋大学 | 一种适用于调查船作业的在线海洋水质数据采集系统及方法 |
| CN112964844A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-15 | 中国船舶科学研究中心 | 一种城市水体移动在线监测系统 |
| CN114088885A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-02-25 | 安徽中科大赛悟科技有限公司 | 一种大气污染物走航检测系统 |
| CN114371268A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-19 | 江苏大学 | 悬浮式自平衡自巡航水质在线监测装置、监测与评估方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090251314A1 (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-08 | National Taiwan University | Back-end host server unit for remote ecological environment monitoring system |
| KR20130047049A (ko) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | (주)컨벡스 | 부표형 카메라로봇 |
| CN106595775A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-04-26 | 福建强闽信息科技有限公司 | 海岸带生态环境动态监测与预警系统的实现方法及其装置 |
| CN108303508A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-07-20 | 武汉理工大学 | 基于激光雷达和深度学习路径寻优的生态预警系统及方法 |
-
2018
- 2018-08-28 CN CN201810984391.3A patent/CN109062216A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090251314A1 (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-08 | National Taiwan University | Back-end host server unit for remote ecological environment monitoring system |
| KR20130047049A (ko) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | (주)컨벡스 | 부표형 카메라로봇 |
| CN106595775A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-04-26 | 福建强闽信息科技有限公司 | 海岸带生态环境动态监测与预警系统的实现方法及其装置 |
| CN108303508A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-07-20 | 武汉理工大学 | 基于激光雷达和深度学习路径寻优的生态预警系统及方法 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109839932A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-04 | 南通大学 | 基于惯性测量单元与gps的自动导航方法 |
| CN110262601A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-09-20 | 解玉梅 | 一种生态环境监测系统及方法 |
| CN110406638A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-11-05 | 中国水利水电科学研究院 | 一种用于监测浅水沼泽湿地水生态的无人监测船及其监测方法 |
| CN110406638B (zh) * | 2019-08-09 | 2024-04-26 | 中国水利水电科学研究院 | 一种用于监测浅水沼泽湿地水生态的无人监测船及其监测方法 |
| CN111007225A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-14 | 广东长天思源环保科技股份有限公司 | 一种自动环境水质监测船和水质监测系统 |
| CN112034108A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-04 | 上海市环境科学研究院 | 区域污染情况的分析装置、方法及计算机可读存储介质 |
| CN112423254A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-26 | 上海海洋大学 | 一种适用于调查船作业的在线海洋水质数据采集系统及方法 |
| CN112964844A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-15 | 中国船舶科学研究中心 | 一种城市水体移动在线监测系统 |
| CN114088885A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-02-25 | 安徽中科大赛悟科技有限公司 | 一种大气污染物走航检测系统 |
| CN114371268A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-19 | 江苏大学 | 悬浮式自平衡自巡航水质在线监测装置、监测与评估方法 |
| CN114371268B (zh) * | 2022-01-10 | 2024-05-14 | 江苏大学 | 悬浮式自平衡自巡航水质在线监测装置、监测与评估方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109062216A (zh) | 一种生态环境监测系统 | |
| CN108303508B (zh) | 基于激光雷达和深度学习路径寻优的生态预警系统及方法 | |
| CN206991539U (zh) | 一种无人船复杂水域智能监控系统 | |
| CN113063911B (zh) | 一种用于湖泊及流域水质监测的无人船系统 | |
| CN109285389A (zh) | 一种无人船自动靠泊系统及方法 | |
| CN107918395B (zh) | 城市河道排污口巡查方法及巡查系统 | |
| CN207397097U (zh) | 城市河道排污口巡查系统 | |
| CN109515086A (zh) | 海洋探测机器人及其作业方法 | |
| CN102589531A (zh) | 水下地形测量船及制作方法和测量方法 | |
| CN209426501U (zh) | 海洋探测机器人 | |
| CN106672168A (zh) | 一种自动巡航水质监测船 | |
| CN109631857B (zh) | 一种多无人艇联合岛礁测绘系统和方法 | |
| CN109031265A (zh) | 一种污水排放溯源定位系统及方法 | |
| CN109765350B (zh) | 一种智能地域饮用水污染源检测设备 | |
| CN111272667B (zh) | 一种高密度移动监测系统 | |
| CN205139126U (zh) | 北斗导航智能水质监测双体船 | |
| CN112964844A (zh) | 一种城市水体移动在线监测系统 | |
| KR20190089647A (ko) | 수중에서 드론 간 탈착이 가능한 임무 수행 시스템 | |
| CN202120123U (zh) | 无线遥控的自动采样监测船 | |
| CN207423182U (zh) | 一种用于水文水资源调查的智能遥控测量船 | |
| CN210037782U (zh) | 一种智能监测无人船 | |
| CN104914226A (zh) | 基于dsp的水上智能机器人 | |
| CN103235097B (zh) | 一种海洋参数测定系统 | |
| CN109678253A (zh) | 移动式自动修复智能景观生态浮床及其工作方法 | |
| CN108427113A (zh) | 一种无人机的海冰厚度检测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181221 |