CN110362097A - 水质采样无人艇控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水质采样无人艇控制系统，包括采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机、抓贴模块、游艇主体及微处理器，微处理器分别与采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机及抓贴模块通信；动力模块用于控制整个系统的动力，电池模块控制电源并为控制线路板提供电力，采样模块用于采集样品，采样模块包括若干采样瓶，标签机用于生成标签，标签上带有采样点的位置坐标信息，抓贴模块抓取标签贴到对应的采样瓶上。根据采样点的需求，将采样点的位置与标签、采样瓶相对应，为后期检验人员提供便利，解决了采样点混乱的问题，管控方便，同时可满足多个采样。本发明还公开了一种水质采样无人艇控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及海洋通讯领域，尤其涉及一种水质采样无人艇控制系统及水质采样无人艇控制方法。
背景技术
目前，随着社会的飞速发展，人们对于海洋的开发越来越深入，而海洋的丰富资源也为运输、能源等方面带来了很大的助力。同时海洋带来帮助的同时，也伴随着很大的风险，海面暴风雨、海啸及海洋污染问题也一直在困扰着人们。
现有的海洋水质采样一般需要人工进行，也有简单的采样游艇，但一般采样效果不好，如申请号为CN201810353943.0的专利，公开了一种水质检测的自动充电机器人系统，包括机器人本体和充电桩，当机器人本体上的控制模块接收到电源装置反馈的电量过低信号时，控中心接收定位模块当前的数据信息，再将此数据信息与充电桩的位置进行比较计算，驱动水质检测驱动模块，使得机器人本体向充电桩的位置移动。只是单次采样，需要多次进行，没有对于采样点的标注措施，容易混乱，管控不便。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种水质采样无人艇控制系统，其能解决管控不便的问题。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种水质采样无人艇控制系统，包括采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机、抓贴模块、游艇主体及微处理器，所述微处理器分别与所述采样点选取模块、所述导航模块、所述动力模块、所述采样模块、所述电池模块、所述标签机及所述抓贴模块通信；所述采样点选取模块用于选取海域的采样点，所述导航模块用于根据选取的采样点进行线路规划，所述动力模块用于控制整个系统的动力，所述电池模块控制电源并为所述控制线路板提供电力，所述采样模块用于采集样品，所述采样模块包括若干采样瓶，所述标签机用于生成标签，所述标签上带有采样点的位置坐标信息，所述抓贴模块抓取标签贴到对应的采样瓶上。
进一步地，所述采样模块还包括滑轨、采样管及扫描器，所述扫描器安装于所述采样管，若干个所述采样瓶安置于所述采样管下方，所述水质采样无人艇控制系统到达指定采样点后，所述采样管沿所述滑轨滑动，所述扫描器扫描到采样瓶上的标签，直至所述标签的信息与当前采样点的位置坐标信息一致，采样管将海水样品流入当前所述采样瓶。
进一步地，所述电池模块包括蓄电池及太阳能光伏组件，所述太阳能光伏组件与所述蓄电池连接，所述蓄电池为整个系统提供电力。
进一步地，所述水质采样无人艇控制系统还包括气压监测模块及通信模块，所述通信模块与远程终端通信连接，当所述气压监测模块检测到海上气压过低时，所述通信模块将位置坐标发送到所述远程终端。
进一步地，所述动力模块包括障碍检测模块，所述障碍检测模块采用激光雷达避障控制法检测出障碍物位置，并反馈到所述导航模块。
一种水质采样无人艇控制方法，包括以下步骤：
提供一水质采样无人艇控制系统，包括采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机、抓贴模块、游艇主体及微处理器，微处理器分别与采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机及抓贴模块通信；采样点选取模块用于选取海域的采样点，导航模块用于根据选取的采样点进行线路规划，动力模块用于控制整个系统的动力；
海域选点步骤：通过采样点选取模块选取采样点，导航模块根据采样点生成行驶路径；
标签抓贴步骤：根据采样点的坐标信息进行编号，标签机生成标签，抓贴模块将若干标签贴到采样瓶上；
移动步骤：动力模块运作移动到采样点附近海域，进行位置确认，当确认无误后，采样模块进行采样；
采样步骤：采样模块扫描对应标签直至与采样点坐标相匹配，并将采样水导入对应的采样瓶内。
进一步地，在所述海域选点步骤中，导航模块根据采样点指定路程最短的路线。
进一步地，在所述移动步骤中，障碍检测模块实时检测前方障碍物，实时微调规划的路径以避免碰撞。
进一步地，在所述采样步骤中，在所述采样步骤中，所述采样模块设置有油膜厚度监测器，油膜厚度监测器检测当前采样点石油泄漏的油膜厚度和坐标信息并反馈到微处理器，微处理器发送至远程终端，通过GIS技术做差值分析，绘制污染空间分布，为后续处理提供建议。
进一步地，所述水质采样无人艇控制方法还包括巡航步骤：按照规划线路，移动到下一采样点。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
所述电池模块控制电源并为所述控制线路板提供电力，所述采样模块用于采集样品，所述采样模块包括若干采样瓶，所述标签机用于生成标签，所述标签上带有采样点的位置坐标信息，所述抓贴模块抓取标签贴到对应的采样瓶上。根据采样点的需求，将采样点的位置与标签、采样瓶相对应，为后期检验人员提供便利，解决了采样点混乱的问题，提高检测效率，管控方便，同时可满足多个采样点测量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明水质采样无人艇控制系统中一较佳实施例的模块图；
图2为图1所示水质采样无人艇控制系统的另一模块图；
图3为图1所示水质采样无人艇控制系统的局部结构图；
图4为一种水质采样无人艇控制方法的流程图。
图中：10、采样瓶；20、标签；30、扫描器；40、采样管；50、滑轨。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1-3，一种水质采样无人艇控制系统，包括采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机、抓贴模块、游艇主体及微处理器，所述微处理器分别与所述采样点选取模块、所述导航模块、所述动力模块、所述采样模块、所述电池模块、所述标签机及所述抓贴模块通信；所述采样点选取模块用于选取海域的采样点，所述导航模块用于根据选取的采样点进行线路规划，所述动力模块用于控制整个系统的动力，所述电池模块控制电源并为所述控制线路板提供电力，所述采样模块用于采集样品，所述采样模块包括若干采样瓶，所述标签机用于生成标签，所述标签上带有采样点的位置坐标信息，所述抓贴模块抓取标签贴到对应的采样瓶上。根据采样点的需求，将采样点的位置与标签、采样瓶相对应，为后期检验人员提供便利，解决了采样点混乱的问题，提高检测效率，管控方便，同时可满足多个采样点测量。
优选的，请参阅图3，所述采样模块还包括滑轨50、采样管40及扫描器30，所述扫描器30安装于所述采样管40，若干个所述采样瓶10安置于所述采样管40下方，所述水质采样无人艇控制系统到达指定采样点后，所述采样管40沿所述滑轨50滑动，所述扫描器扫描到采样瓶10上的标签，直至所述标签20的信息与当前采样点的位置坐标信息一致，采样管40将海水样品流入当前所述采样瓶10。既可以根据需求调整采样瓶10的数量，进一步提高了采样效率，同时又可以灵活移动，扫描器检测到标签上的位置坐标与当前位置符合后，采样管40再将样品流入当前采样瓶10。
在实际运作过程中，采样管40的移动方式可通过丝杆和电机的方式进行，即滑块与采样管40固定，滑块与丝杆螺接，电机带动丝杆转动从而调节位置，这种传动方式稳定性好。且水质采样无人艇控制系统设置有下沉装置，当到达指定地点后，下沉装置中的电机带动采样模块下层，使采样管40的上端位于海面以下，来进行采样。下沉装置与微处理器通信，当采样管40中的水流出完成后，触发ok指令，并反馈到微处理器，下沉装置使采样模块上升到初始位置。
优选的，所述电池模块包括蓄电池及太阳能光伏组件，所述太阳能光伏组件与所述蓄电池连接，所述蓄电池为整个系统提供电力。解决了续航问题。
优选的，所述水质采样无人艇控制系统还包括气压监测模块及通信模块，所述通信模块与远程终端通信连接，当所述气压监测模块检测到海上气压过低时，所述通信模块将位置坐标发送到所述远程终端。提高了海域预警能力，当暴风雨或恶劣天气来临时，气压会出现偏低的状况，提供海域预警。
优选的，所述动力模块包括障碍检测模块，所述障碍检测模块采用激光雷达避障控制法检测出障碍物位置，并反馈到所述导航模块。解决了触碰损伤问题。
请参阅图4，一种水质采样无人艇控制方法，包括以下步骤：
提供一水质采样无人艇控制系统，包括采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机、抓贴模块、游艇主体及微处理器，微处理器分别与采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机及抓贴模块通信；采样点选取模块用于选取海域的采样点，导航模块用于根据选取的采样点进行线路规划，动力模块用于控制整个系统的动力；
海域选点步骤：通过采样点选取模块选取采样点，导航模块根据采样点生成行驶路径；
在所述海域选点步骤中，导航模块根据采样点指定路程最短的路线。
标签抓贴步骤：根据采样点的坐标信息进行编号，标签机生成标签，抓贴模块将若干标签贴到采样瓶上；
移动步骤：动力模块运作移动到采样点附近海域，进行位置确认，当确认无误后，采样模块进行采样；
在所述移动步骤中，障碍检测模块实时检测前方障碍物，实时微调规划的路径以避免碰撞。
采样步骤：采样模块扫描对应标签直至与采样点坐标相匹配，并将采样水导入对应的采样瓶内。在所述采样步骤中，所述采样模块设置有油膜厚度监测器，油膜厚度监测器检测当前采样点石油泄漏的油膜厚度和坐标信息反馈到微处理器，微处理器发送到远程终端，通过GIS技术做差值分析，绘制污染空间分布图，，后续处理提供建议。具体的，可以通过遥感手段确定污染区域，并对污染区域进行网格化分，在每个网格内设置采样点进行采样然后通过采样结果绘制。在当前石油越来越重要的时代，石油的运输有时会出现漏油状况，海域污染成为重要的问题，油膜厚度监测器可初步检测油膜各采样点的油膜厚度，并反馈到远程终端，帮助管理人员初步判断污染海域的油膜厚度分布，从而根据不同区域的状况实施不同的方法，如油膜厚度过厚则安排人员进行焚烧。响应效率高。
巡航步骤：按照规划线路，移动到下一采样点。直至到达所有的采样点，实施返航规划。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种水质采样无人艇控制系统，包括采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机、抓贴模块、游艇主体及微处理器，其特征在于：所述微处理器分别与所述采样点选取模块、所述导航模块、所述动力模块、所述采样模块、所述电池模块、所述标签机及所述抓贴模块通信；所述采样点选取模块用于选取海域的采样点，所述导航模块用于根据选取的采样点进行线路规划，所述动力模块用于控制整个系统的动力，所述电池模块控制电源并为所述控制线路板提供电力，所述采样模块用于采集样品，所述采样模块包括若干采样瓶，所述标签机用于生成标签，所述标签上带有采样点的位置坐标信息，所述抓贴模块抓取标签贴到对应的采样瓶上。
2.如权利要求1所述的水质采样无人艇控制系统，其特征在于：所述采样模块还包括滑轨、采样管及扫描器，所述扫描器安装于所述采样管，若干个所述采样瓶安置于所述采样管下方，所述水质采样无人艇控制系统到达指定采样点后，所述采样管沿所述滑轨滑动，所述扫描器扫描到采样瓶上的标签，直至所述标签的信息与当前采样点的位置坐标信息一致，采样管将海水样品流入当前所述采样瓶。
3.如权利要求1所述的水质采样无人艇控制系统，其特征在于：所述电池模块包括蓄电池及太阳能光伏组件，所述太阳能光伏组件与所述蓄电池连接，所述蓄电池为整个系统提供电力。
4.如权利要求3所述的水质采样无人艇控制系统，其特征在于：所述水质采样无人艇控制系统还包括气压监测模块及通信模块，所述通信模块与远程终端通信连接，当所述气压监测模块检测到海上气压过低时，所述通信模块将位置坐标发送到所述远程终端。
5.如权利要求4所述的水质采样无人艇控制系统，其特征在于：所述动力模块包括障碍检测模块，所述障碍检测模块采用激光雷达避障控制法检测出障碍物位置，并反馈到所述导航模块。
6.一种水质采样无人艇控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一水质采样无人艇控制系统，包括采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机、抓贴模块、游艇主体及微处理器，微处理器分别与采样点选取模块、导航模块、动力模块、采样模块、电池模块、标签机及抓贴模块通信；采样点选取模块用于选取海域的采样点，导航模块用于根据选取的采样点进行线路规划，动力模块用于控制整个系统的动力；
海域选点步骤：通过采样点选取模块选取采样点，导航模块根据采样点生成行驶路径；
标签抓贴步骤：根据采样点的坐标信息进行编号，标签机生成标签，抓贴模块将若干标签贴到采样瓶上；
移动步骤：动力模块运作移动到采样点附近海域，进行位置确认，当确认无误后，采样模块进行采样；
采样步骤：采样模块扫描对应标签直至与采样点坐标相匹配，并将采样水导入对应的采样瓶内。
7.如权利要求6所述的水质采样无人艇控制方法，其特征在于：在所述海域选点步骤中，导航模块根据采样点指定路程最短的路线。
8.如权利要求6所述的水质采样无人艇控制方法，其特征在于：在所述移动步骤中，障碍检测模块实时检测前方障碍物，实时微调规划的路径以避免碰撞。
9.如权利要求6所述的水质采样无人艇控制方法，其特征在于：在所述采样步骤中，所述采样模块设置有油膜厚度监测器，油膜厚度监测器检测当前采样点石油泄漏的油膜厚度和坐标信息并反馈到微处理器，微处理器发送至远程终端，通过GIS技术做差值分析，绘制污染空间分布，为后续处理提供建议。
10.如权利要求6所述的水质采样无人艇控制方法，其特征在于：所述水质采样无人艇控制方法还包括巡航步骤：按照规划线路，移动到下一采样点。
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