CN111007225A - 一种自动环境水质监测船和水质监测系统 - Google Patents

一种自动环境水质监测船和水质监测系统 Download PDF

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CN111007225A CN201911406040.5A CN201911406040A CN111007225A CN 111007225 A CN111007225 A CN 111007225A CN 201911406040 A CN201911406040 A CN 201911406040A CN 111007225 A CN111007225 A CN 111007225A
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Abstract

本发明公开了一种自动环境水质监测船，包括：储存器、处理器和程序；所述储存器储存所述程序；所述处理器执行所述程序；所述程序被编辑为执行如下步骤：将所述自动环境水质监测船导航至目标水域；当所述自动环境水质监测船处于目标水域时，进行水样采集；对采集的所述水样进行分析，得到包括位置信息、环境指标信息和/或水文指标信息的分析数据；步骤所述将所述自动环境水质监测船导航至目标水域为通过北斗定位技术、移动通信基站定位技术和/或惯性导航定位技术进行导航；当检测到卫星信号较弱时，采用移动通信基站定位技术；当完全没有信号的地方，采用惯导定位技术。

Description

一种自动环境水质监测船和水质监测系统
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，特别是涉及一种自动环境水质监测船和水质监测系统。
背景技术
伴随着国内外工农业的快速发展，水质污染问题也日益严重，这在一定程度上提高了对水质检测处理技术的应用要求。我国水资源相对匮乏，人均水资源占有量极低，随着工业污水和生活用水排量的逐渐增高，我国地下水和地表水的污染问题日益严重。因此，如何对水资源进行保护和治理是当今社会经济发展的一个十分重要的现实问题。目前，国内一些河流水域面积广，水域状况极为复杂，还有多处暗流，船只比较大，吃水较深，无法靠近岸边和浅滩区域。船只小虽然吃水比较浅，灵活方便，但比较危险，特别是在水流比较急的区域。可见多数水域不宜人类进行勘测与水质的检测。目前亟待提供一种水质检测方法解决地理因素造成的困扰。
发明内容
本发明提供了一种自动环境水质监测船，能够控制自动环境水质监测船进入人类不宜勘测的水域进行检测，从而有效解决地理因素造成的困扰。
本发明中一种自动环境水质监测船，具体包括：
储存器、处理器和程序；
所述储存器储存所述程序；
所述处理器执行所述程序；
所述程序被编辑为执行如下步骤：
将所述自动环境水质监测船导航至目标水域；
当所述自动环境水质监测船处于目标水域时，进行水样采集；
对采集的所述水样进行分析，得到包括位置信息、环境指标信息和/或水文指标信息的分析数据；
步骤所述将所述自动环境水质监测船导航至目标水域为通过北斗定位技术、移动通信基站定位技术和/或惯性导航定位技术进行导航；
当检测到卫星信号较弱时，采用移动通信基站定位技术；
当完全没有信号的地方，采用惯导定位技术。
可选的，包括：
激光雷达1，用于实时发送雷达数据；
摄像头2，用于发送图像数据；
数据处理器3，用于对所述雷达数据和所述图像数据进行处理，得到处理结果，所述自动环境水质监测船根据所述处理结果进行避障。
可选的，所述程序被编辑为执行如下步骤：
通过最短路径优先算法进行计算，得到最短路径指令，所述自动环境水质监测船根据所述最短路径指令移动。
可选的，包括：
太阳能电池板4和蓄电池5；
太阳能电池板4能够将采集的光能转换为稳定的电能，储存在蓄电池5内。
可选的，所述程序被编辑为执行如下步骤：
当光照条件满足所述自动环境水质监测船需求时，生成停止指令，所述自动环境水质监测船根据所述停止指令停止。
可选的，包括:
水样采集控制器6，所述水样采集控制器6被配置为采样不少于288组数据/天。
可选的，包括：
水位传感器7，用于控制采集水样的量。
可选的，
溶解氧检测器，用于对水样进行分析，得到溶解度数据；
PH值检测器，用于对水样进行分析，得到PH值数据；
氨氮值检测器，用于对水样进行分析，得到氨氮值数据；
温度检测器，用于对水样进行分析，得到温度数据；
浊度检测器，用于对水样进行分析，得到浊度数据；
数据分析器，用于对溶解度数据、PH值数据参数、氨氮值数据、温度数据和浊度数据进行检测分析，得出分析结果。
本发明还提供了一种水质监测系统，包括:
水质监测断面基站200和所述自动环境水质监测船100；
所述水质监测断面基站200用于接收所述自动环境水质监测船100发送的分析结果，所述分析结果被用于监控中心作为指定实施方案的指标数据。
可选的，包括:
显示器201，用于显示所述自动环境水质监测船发送的分析结果；
语音发布器202，用于语音发布所述自动环境水质监测船发送的分析结果。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
将所述自动环境水质监测船导航至目标水域；当所述自动环境水质监测船处于目标水域时，进行水样采集；对采集的所述水样进行分析，得到包括位置信息、环境指标信息和/或水文指标信息的分析数据本发明。从而能够控制自动环境水质监测船进入人类不宜勘测的水域进行检测，从而有效解决地理因素造成的困扰。
附图说明
图1为本发明一种自动环境水质监测船实施例的结构示意图；
图2为本发明一种水质监测系统的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2，本发明提供了一种自动环境水质监测船，能够控制自动环境水质监测船进入人类不宜勘测的水域进行检测，从而有效解决地理因素造成的困扰。本发明旨在于研究适应城市内河涌应用的移动自动环境水质监测船核心技术，对自动环境水质监测船的控制、定位、传感器、监测与自动采样技术等进行研究，研究数据指标监测手段和方法，实现人工智能技术与环境生态监测智能化技术的综合应用,解决生态数据采样的代表性、实时性、有效性和连续性,建立移动式城市内河涌水质监测与控制自动化技术支撑体系，实现城市内河涌生态可持续发展的数据支撑。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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发明中的具体含义。
本发明中一种自动环境水质监测船实施例，具体包括：
储存器、处理器和程序；
所述储存器储存所述程序；
所述处理器执行所述程序；
所述程序被编辑为执行如下步骤：
将所述自动环境水质监测船导航至目标水域；
当所述自动环境水质监测船处于目标水域时，进行水样采集；
对采集的所述水样进行分析，得到包括位置信息、环境指标信息和/或水文指标信息的分析数据；
步骤所述将所述自动环境水质监测船导航至目标水域为通过北斗定位技术、移动通信基站定位技术和/或惯性导航定位技术进行导航；
当检测到卫星信号较弱时，采用移动通信基站定位技术；
当完全没有信号的地方，采用惯导定位技术。
可选的，包括：
激光雷达1，用于实时发送雷达数据；
摄像头2，用于发送图像数据；
数据处理器3，用于对所述雷达数据和所述图像数据进行处理，得到处理结果，所述自动环境水质监测船根据所述处理结果进行避障。
可选的，所述程序被编辑为执行如下步骤：
通过最短路径优先算法进行计算，得到最短路径指令，所述自动环境水质监测船根据所述最短路径指令移动。
可选的，包括：
太阳能电池板4和蓄电池5；
太阳能电池板4能够将采集的光能转换为稳定的电能，储存在蓄电池5内。
可选的，所述程序被编辑为执行如下步骤：
当光照条件满足所述自动环境水质监测船需求时，生成停止指令，所述自动环境水质监测船根据所述停止指令停止。
可选的，包括:
水样采集控制器6，所述水样采集控制器6被配置为采样不少于288组数据/天。
可选的，包括：
水位传感器7，用于控制采集水样的量。
可选的，
溶解氧检测器，用于对水样进行分析，得到溶解度数据；
PH值检测器，用于对水样进行分析，得到PH值数据；
氨氮值检测器，用于对水样进行分析，得到氨氮值数据；
温度检测器，用于对水样进行分析，得到温度数据；
浊度检测器，用于对水样进行分析，得到浊度数据；
数据分析器，用于对溶解度数据、PH值数据参数、氨氮值数据、温度数据和浊度数据进行检测分析(上述检测器设置在船舱内在图中未示出)，得出分析结果下面对本发明中一种自动环境水质监测船实施例进行进一步说明：
自动环境水质监测船导航至目标水域为通过北斗定位技术、移动通信基站定位技术和/或惯性导航定位技术进行导航。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒，完全可以满足城市内河定位需求。
LBS基站定位技术是基于位置的服务，通过电信、移动运营商的无线电通讯网络获取移动终端用户的位置信息。
惯性导航(inertial navigation)通过测量飞行器的加速度，并自动进行积分运算，获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，易受到干扰，是一种自主式导航系统。
需要说明的是，该自动环境水质监测船采用北斗定位技术、移动通信基站定位技术以及惯性导航定位技术相结合的定位技术，避免城市内河涌运动过程中的卫星信号异常导致无法定位的问题。在有卫星信号较弱的地方，采用LBS基站定位作为补充。对于完全没有信号的地方，采用惯导定位技术。
下面对本发明中一种自动环境水质监测船实施例进行进一步说明：
所述将所述自动环境水质监测船导航至目标水域过程中：
实时获取自身激光雷达发送的雷达数据；
实时获取自身摄像头拍摄的图像数据；
对所述雷达数据和所述图像数据进行处理，得到处理结果，根据所述处理结果控制所述自动环境水质监测船进行避障。
下面对本发明中一种自动环境水质监测船实施例进行进一步说明：
系统通过最短路径优先算法进行计算，得到最短路径指令，根据所述最短路径指令控制所述自动环境水质监测船移动。
所述自动环境水质监测船通过太阳能和/或蓄电池供电，太阳能电池板能够将采集的电能转换为稳定的电压。
当光照条件满足所述自动环境水质监测船需求时，生成用于控制所述自动环境水质监测船停止的停止指令。
下面对本发明中一种自动环境水质监测船实施例进行进一步说明：
所述进行水样采集为采样不少于288组数据/天。从替代传统监测模式和工作量上，1天至少可替换288组快速检测数据的采样工作投入，按每组数据人工检测成本30元/组(仅采样)可减少投入8640元/天，1年可带来的经济效益为315.26万元。另外，自动环境水质监测船可复制性强，如果每条河涌均采用同样的监测技术，仅禅城区35条河涌，可节约的监测费用为1.1亿元，经济效益巨大。采样基于大数据的城市河涌水环境生态监测技术，应用于城市内河涌生态修复方案有效性评估、生态可持续能力保持等，由于其高敏感指标体系及可装配的自动调水等方法，可以对城市生态环境持续优化提供科学手段，是解决城市河涌黑臭问题的一种新思路。
该自动环境水质监测船设行吊8与微型船9配合，当遇到浅滩，行吊8将微型船9放入水中，微型船9用于水样采集，采集水样后在由行吊8进行回收。
另外，该自动环境水质监测船设置通道和爬梯10，用于修理工人行走和登高。
下面对本发明中一种自动环境水质监测船实施例进行进一步说明：
所述进行水样采集为通过抽水泵进行水样采集，利用水位传感模块控制采集水样的量。
所述对采集的所述水样进行分析包括通过传感器对采集水样的溶解氧、PH值、氨氮值、温度或浊度等参数进行检测分析，得出分析结果。
本发明还提供了一种水质监测系统，包括:
水质监测断面基站200和上述自动环境水质监测船100；
所述水质监测断面基站200用于接收所述自动环境水质监测船发送的分析结果，所述分析结果被用于监控中心作为指定实施方案的检测指标数据。
可选的，包括:
显示器201，用于显示所述自动环境水质监测船发送的分析结果；
语音发布器202，用于语音发布所述自动环境水质监测船发送的分析结果。
本实施例中，水质监测断面基站200通过对自动环境水质监测船发送的分析结果进行校核，生成指标数据，并将指标数据发送到监测中心，监测中心根据该指标数据指定实施方案。方案包括但不限于以环境监测防治为目的的部门协同、人员调度、物资分配、资金分配等措施。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

Claims (10)

1.一种自动环境水质监测船，其特征在于，其本体包括：
储存器、处理器和程序；
所述储存器储存所述程序；
所述处理器执行所述程序；
所述程序被编辑为执行如下步骤：
将所述自动环境水质监测船导航至目标水域；
当所述自动环境水质监测船处于目标水域时，进行水样采集；
对采集的所述水样进行分析，得到包括位置信息、环境指标信息和/或水文指标信息的分析数据；
步骤所述将所述自动环境水质监测船导航至目标水域为通过北斗定位技术、移动通信基站定位技术和/或惯性导航定位技术进行导航；
当检测到卫星信号较弱时，采用移动通信基站定位技术；
当完全没有信号的地方，采用惯导定位技术。
2.根据权利要求1所述的一种自动环境水质监测船，其特征在于，包括：
激光雷达(1)，用于实时发送雷达数据；
摄像头(2)，用于发送图像数据；
数据处理器(3)，用于对所述雷达数据和所述图像数据进行处理，得到处理结果，所述自动环境水质监测船根据所述处理结果进行避障。
3.根据权利要求1所述的一种自动环境水质监测船，其特征在于，所述程序被编辑为执行如下步骤：
通过最短路径优先算法进行计算，得到最短路径指令，所述自动环境水质监测船根据所述最短路径指令移动。
4.根据权利要求1所述的一种自动环境水质监测船，其特征在于，包括：
太阳能电池板(4)和蓄电池(5)；
太阳能电池板(4)能够将采集的光能转换为稳定的电能，储存在蓄电池(5)内。
5.根据权利要求4所述的一种自动环境水质监测船，其特征在于，所述程序被编辑为执行如下步骤：
当光照条件满足所述自动环境水质监测船需求时，生成停止指令，所述自动环境水质监测船根据所述停止指令停止。
6.根据权利要求1所述的一种自动环境水质监测船，其特征在于，包括:
水样采集控制器(6)，所述水样采集控制器(6)被配置为采样不少于288组数据/天。
7.根据权利要求1所述的一种自动环境水质监测船，其特征在于，包括：
水位传感器(7)，用于控制采集水样的量。
8.根据权利要求1所述的一种自动环境水质监测船，其特征在于，
溶解氧检测器，用于对水样进行分析，得到溶解度数据；
PH值检测器，用于对水样进行分析，得到PH值数据；
氨氮值检测器，用于对水样进行分析，得到氨氮值数据；
温度检测器，用于对水样进行分析，得到温度数据；
浊度检测器，用于对水样进行分析，得到浊度数据；
数据分析器，用于对溶解度数据、PH值数据参数、氨氮值数据、温度数据和浊度数据进行检测分析，得出分析结果。
9.一种水质监测系统，其特征在于，包括:
水质监测断面基站(200)和如权利要求1至8中任一项所述的自动环境水质监测船(100)；
所述水质监测断面基站(200)用于接收所述自动环境水质监测船(100)发送的分析结果，所述分析结果被用于监控中心作为指定实施方案的指标数据。
10.根据权利要求9所述的水质监测系统，其特征在于，包括:
显示器(201)，用于显示所述自动环境水质监测船发送的分析结果；
语音发布器(202)，用于语音发布所述自动环境水质监测船发送的分析结果。
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