CN111928889A - 一种智能水质监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能水质监控系统，包括多个无人船和一远程控制端，每个无人船均包含一水质监测子系统和一定位子系统，远程控制端分别连接每个无人船，并包括交互模块、存储模块、监控模块和远程控制模块。通过本技术方案，能够实现对江河湖海等大面积水源水体的必要监测，无需相关人员驾船进行实地水面取样，避免了相关的安全风险，在简化繁琐流程的同时能够对水样进行及时有效的取样检测，避免运输过程对于水样的破坏，检测结果更为准确；同时使用远程遥控控制的方式，使得对采样区域和采样范围的调整更加灵活，云端数据分析功能的加入也使水质检测结果实现了可追溯化，水体变化情况更加一目了然。
Description
技术领域
本发明涉及水质监控技术领域，尤其涉及一种智能水质监控系统。
背景技术
随着水环境保护要求的不断提升，对于江河水源水体的水质检测频率正在不断提升，相关检测标准也在不断完善和提升；考虑到水体污染等突发事件目前还时有发生，对于环境水系的定时或不定时的水体质量检测都有一定频率的需求，目前的该类水质检测大都采用人工驾船进行睡眠采样的方式来完成，容易收到气候、环境等外在因素的制约，同时对收集到的采样水体往往需要靠岸后才有条件进行相关检测，无论从繁琐程度还是安全风险程度上来看都存在一定的问题，不适合大面积推广进而与目前的行业需求不相符合，亟待一种解决方案能够克服上述应用问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种智能水质监控系统，具体技术方案如下所示：
一种智能水质监控系统，具体包括：
多个无人船，每个无人船均包含一水质监测子系统和一定位子系统，水质监测子系统用于检测水体质量并将检测数据进行远程传输，定位子系统用于获取无人船的实时位置数据并进行远程传输；
远程控制端，分别远程连接每个无人船，远程控制端进一步包括：
交互模块，用于接收来自外部的用户控制指令并显示每个无人船的实时位置数据和检测数据；
存储模块，连接交互模块，用于接收并存储检测数据；
监控模块，连接交互模块和存储模块，提取检测数据并将检测数据与一预设的检测标准进行比较，当检测数据与检测标准不相符时输出一警示信息并通过交互模块进行显示；
远程控制模块，连接交互模块，用于根据用户控制指令输出相应的远程控制信号并发送至相应的无人船，无人船根据远程控制信号进行移动。
优选的，该种智能水质监控系统，其中水质监测子系统进一步包括：
水体检测装置，用于检测并获取无人船所处位置处的水体数据；
采样装置，用于对无人船所处位置的水体进行采样；
采样检测装置，连接采样装置，对采样得到的水体进行实时检测并输出相应的水质数据；
存储装置，连接采样装置，对采样得到的水体进行存储；
检测数据包括水体数据和水质数据。
优选的，该种智能水质监控系统，其中采样检测装置包括多个检测子单元，每个检测子单元对应检测一类水质指标。
优选的，该种智能水质监控系统，其中检测数据包括水体流速、水体温度、水体PH值、水体电导率、水体浊度、水体氨氮含量、水体总磷含量、水体总氮含量、水体高锰酸盐指数和水体总有机碳含量。
优选的，该种智能水质监控系统，其中无人船还包括一摄像子系统；
摄像子系统进一步包括一摄像头组和一移动云台，摄像头组通过移动云台可任意调整摄像角度的设置于无人船上。
优选的，该种智能水质监控系统，其中远程控制模块还包括一摄像控制单元，用于根据用户控制指令控制摄像头组的摄像角度。
优选的，该种智能水质监控系统，其中用户通过交互模块预先输入一由多个用户控制指令组成的监测规划指令集；
远程控制模块根据检测规划指令集控制对应的无人船进行移动。
优选的，该种智能水质监控系统，其中定位子系统实时回传实时位置数据；
远程控制模块还包括一风险监控单元，用于根据每个无人船的实时位置数据判断是否存在两无人船的直线距离小于一第一预设阈值，并当出现两无人船的直线距离小于第一预设阈值时通过交互模块发送报警信息。
优选的，该种智能水质监控系统，其中远程控制模块还包括一自控单元；
当生成报警信息时，自控单元持续监测两无人船的直线距离，并当直线距离小于一第二预设阈值时控制无人船停止运行。
优选的，该种智能水质监控系统，其中远程控制端还包括一轨迹生成模块，用于接收每个无人船对应的实时位置数据并处理得到一历史轨迹数据；
交互模块根据历史轨迹数据显示每个无人船的历史移动轨迹。
本技术方案具有如下优点或有益效果：
通过本技术方案，能够实现对江河湖海等大面积水源水体的必要监测，无需相关人员驾船进行实地水面取样，避免了相关的安全风险，在简化繁琐流程的同时能够对水样进行及时有效的取样检测，避免运输过程对于水样的破坏，检测结果更为准确；同时使用远程遥控控制的方式，使得对采样区域和采样范围的调整更加灵活，云端数据分析功能的加入也使水质检测结果实现了可追溯化，水体变化情况更加一目了然。
附图说明
图1为本发明一种智能水质监控系统的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种智能水质监控系统，应用于水质监控技术领域，具体技术方案如下所示：
一种智能水质监控系统，如图1所示，具体包括
多个无人船1，每个无人船1均包含一水质监测子系统11和一定位子系统12，水质监测子系统11用于检测水体质量并将检测数据进行远程传输，定位子系统12用于获取无人船的实时位置数据并进行远程传输；
远程控制端2，分别远程连接每个无人船1，远程控制端2进一步包括：
交互模块21，用于接收来自外部的用户控制指令并显示每个无人船的实时位置数据和检测数据；
存储模块22，连接交互模块21，用于接收并存储检测数据；
监控模块23，连接交互模块21和存储模块22，提取检测数据并将检测数据与一预设的检测标准进行比较，当检测数据与检测标准不相符时输出一警示信息并通过交互模块21进行显示；
远程控制模块24，连接交互模块21，用于根据用户控制指令输出相应的远程控制信号并发送至相应的无人船1，无人船1根据远程控制信号进行移动。
在本发明的一较佳实施例中，采用无人驾驶的智能船代替传统的人工驾船进行相应的水体水质检测工作——相较于现有技术，无人船的体积能够根据应用场景进行相应的规格设置，且采用远程遥控的操作形式，使其不会如勘探人员一般受到天气或复杂水文环境所导致的潜在风险，同时在无人船上配备有相应的水质监测子系统，能够在实地对于采样水体进行当场检测，同时避免了人工读数带来的二次误差，提高了水质监测的精确度。远程控制端的呈现形式可以是一大屏，大屏上能够呈现各个无人船的当前位置，用于通过交互模块实现对于无人船的远程控制。当检测到水体出现异常状态时，该系统还能够通过大屏及时发出警示信息，提醒操作者对该处水体的异常情况需要及时作出应对。
在本发明的另一较佳实施例中，该种无人船能够根据需求进行相应的水质项目检测，对于部分因无人船环境无法完成检测的项目，则通过采集水体并进行有效保存的方式进行采样，待无人船靠岸后在交由岸上实验室进行处理。
作为优选的实施方式，该种智能水质监控系统，其中水质监测子系统11进一步包括：
水体检测装置，用于检测并获取无人船所处位置处的水体数据；
采样装置，用于对无人船所处位置的水体进行采样；
采样检测装置，连接采样装置，对采样得到的水体进行实时检测并输出相应的水质数据；
存储装置，连接采样装置，对采样得到的水体进行存储；
检测数据包括水体数据和水质数据。
在本发明的另一较佳实施例中，水质检测包括了水体检测和水质检测，其中水体检测包括水温检测和流速检测等不能对水体进行采样，需要在江河水源的原生环境中检测得到的数据，而水质数据则需要通过采样对采样水体中的组成成分以及内容物进行分别检测判定。水质检测同时涵盖了物理检测和化学检测，覆盖范围广泛，适用性强。
于上述较佳实施例中，采样检测装置和采样装置以及存储装置和采样装置间均设置有一连通器实现水体的传输，优选的连通器可以采用负压抽吸技术加以实现。
在本发明的另一较佳实施例中，要求采样的环境水体具有代表性、均布性、科学性，同时还需要精确定位采样的水平面和垂直面以保证布点均匀，采样装置上设置有相应的深度检测传感器，结合无人船的定位系统以实现对于采样点的精准定位。
作为优选的实施方式，该种智能水质监控系统，其中采样检测装置包括多个检测子单元，每个检测子单元对应检测一类水质指标。
作为优选的实施方式，该种智能水质监控系统，其中检测数据包括但不限于水体流速、水体温度、水体PH值、水体电导率、水体浊度、水体氨氮含量、水体总磷含量、水体总氮含量、水体高锰酸盐指数和水体总有机碳含量。
在本发明的另一较佳实施例中，采样检测装置包括多个检测子单元，每个检测子单元独立检测一类水质指标，通过多路并发的方式提高了检测效率。
作为优选的实施方式，该种智能水质监控系统，其中无人船1还包括一摄像子系统；
摄像子系统进一步包括一摄像头组和一移动云台，摄像头组通过移动云台可任意调整摄像角度的设置于无人船1上。
作为优选的实施方式，该种智能水质监控系统，其中远程控制模块24还包括一摄像控制单元，用于根据用户控制指令控制摄像头组的摄像角度。
在本发明的另一较佳实施例中，该种无人船上还配备有摄像云台，能够根据用户的控制指令围绕无人船进行四周全方位的影像获取和拍摄，便于在检测数据抄表或发现某些不明污染物时结合实时环境图像帮助用户进行污染源判断。
作为优选的实施方式，该种智能水质监控系统，其中用户通过交互模块21预先输入一由多个用户控制指令组成的监测规划指令集；
远程控制模块24根据检测规划指令集控制对应的无人船1进行移动。
在本发明的另一较佳实施例中，用户能够通过远程控制端对于各无人船的行径路线进行提前统一规划，而后各无人船便可根据既定规划自主进行水体监测工作，大大简化了实时操作步骤，方便了用户的使用。
作为优选的实施方式，该种智能水质监控系统，其中定位子系统12实时回传实时位置数据；
远程控制模块24还包括一风险监控单元，用于根据每个无人船1的实时位置数据判断是否存在两无人船1的直线距离小于一第一预设阈值，并当出现两无人船1的直线距离小于第一预设阈值时通过交互模块21发送报警信息。
在本发明的另一较佳实施例中，通过风险监控单元对于各无人船之间的兼具进行监控：由于考虑到采样的便携性，无人船的体积往往被设计得较为小巧轻便，容易在外部环境的影响下偏离原本的既定轨道乃至于和其他无人船发生碰撞，因此需要通过风险监控单元对其进行持续监控，若两无人船有相对碰撞的趋势则通过交互模块通知用户进行及时的路线修正。
作为优选的实施方式，该种智能水质监控系统，其中远程控制模块24还包括一自控单元；
当生成报警信息时，自控单元持续监测两无人船的直线距离，并当直线距离小于一第二预设阈值时控制无人船1停止运行。
在本发明的另一较佳实施例中，若远程控制端的用户未能及时对可能出现的碰撞采取相应的措施，该种智能系统也会通过自控单元对两无人船进行自主制动迫使两船处于一安全位置，可以预见的是第二预设阈值的值得大小必然小于第一预设阈值的值的大小。
作为优选的实施方式，该种智能水质监控系统，其中远程控制端24还包括一轨迹生成模块，用于接收每个无人船1对应的实时位置数据并处理得到一历史轨迹数据；
交互模块21根据历史轨迹数据显示每个无人船1的历史移动轨迹。
在本发明的另一较佳实施例中，通过轨迹生成模块能够清晰直观的了解到每艘无人船的历史轨迹数据，通过这些历史轨迹数据能够帮助用户认识到哪些区域仍是尚未探查的，哪些区域经常出现水体质量异常等情况，便于用户后续对各无人船进行更为灵活的自主调配。
综上所述，通过本技术方案，能够实现对江河湖海等大面积水源水体的必要监测，无需相关人员驾船进行实地水面取样，避免了相关的安全风险，在简化繁琐流程的同时能够对水样进行及时有效的取样检测，避免运输过程对于水样的破坏，检测结果更为准确；同时使用远程遥控控制的方式，使得对采样区域和采样范围的调整更加灵活，云端数据分析功能的加入也使水质检测结果实现了可追溯化，水体变化情况更加一目了然。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种智能水质监控系统，其特征在于，包括
多个无人船，每个所述无人船均包含一水质监测子系统和一定位子系统，所述水质监测子系统用于检测水体质量并将检测数据进行远程传输，所述定位子系统用于获取所述无人船的实时位置数据并进行远程传输；
远程控制端，分别远程连接每个所述无人船，所述远程控制端进一步包括：
交互模块，用于接收来自外部的用户控制指令并显示每个所述无人船的实时位置数据和所述检测数据；
存储模块，连接所述交互模块，用于接收并存储所述检测数据；
监控模块，连接所述交互模块和所述存储模块，提取所述检测数据并将所述检测数据与一预设的检测标准进行比较，当所述检测数据与所述检测标准不相符时输出一警示信息并通过所述交互模块进行显示；
远程控制模块，连接所述交互模块，用于根据所述用户控制指令输出相应的远程控制信号并发送至相应的所述无人船，所述无人船根据所述远程控制信号进行移动。
2.如权利要求1所述的智能水质监控系统，其特征在于，所述水质监测子系统进一步包括：
水体检测装置，用于检测并获取所述无人船所处位置处的水体数据；
采样装置，用于对所述无人船所处位置的水体进行采样；
采样检测装置，连接所述采样装置，对采样得到的所述水体进行实时检测并输出相应的水质数据；
存储装置，连接所述采样装置，对采样得到的所述水体进行存储；
所述检测数据包括所述水体数据和所述水质数据。
3.如权利要求2所述的智能水质监控系统，其特征在于，所述采样检测装置包括多个检测子单元，每个所述检测子单元对应检测一类水质指标。
4.如权利要求1所述的智能水质监控系统，其特征在于，所述检测数据包括水体流速、水体温度、水体PH值、水体电导率、水体浊度、水体氨氮含量、水体总磷含量、水体总氮含量、水体高锰酸盐指数和水体总有机碳含量。
5.如权利要求1所述的智能水质监控系统，其特征在于，所述无人船还包括一摄像子系统；
所述摄像子系统进一步包括一摄像头组和一移动云台，所述摄像头组通过所述移动云台可任意调整摄像角度的设置于所述无人船上。
6.如权利要求5所述的智能水质监控系统，其特征在于，所述远程控制模块还包括一摄像控制单元，用于根据所述用户控制指令控制所述摄像头组的摄像角度。
7.如权利要求1所述的智能水质监控系统，其特征在于，用户通过所述交互模块预先输入一由多个所述用户控制指令组成的监测规划指令集；
所述远程控制模块根据所述检测规划指令集控制对应的所述无人船进行移动。
8.如权利要求1所述的智能水质监控系统，其特征在于，所述定位子系统实时回传所述实时位置数据；
所述远程控制模块还包括一风险监控单元，用于根据每个所述无人船的所述实时位置数据判断是否存在两所述无人船的直线距离小于一第一预设阈值，并当出现两所述无人船的直线距离小于所述第一预设阈值时通过所述交互模块发送报警信息。
9.如权利要求8所述的智能水质监控系统，其特征在于，所述远程控制模块还包括一自控单元；
当生成所述报警信息时，所述自控单元持续监测两所述无人船的直线距离，并当所述直线距离小于一第二预设阈值时控制所述无人船停止运行。
10.如权利要求1所述的智能水质监控系统，其特征在于，所述远程控制端还包括一轨迹生成模块，用于接收每个所述无人船对应的实时位置数据并处理得到一历史轨迹数据；
所述交互模块根据所述历史轨迹数据显示每个所述无人船的历史移动轨迹。
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