CN114115221A - 一种基于无人船的水生态要素原位监测装置及方法 - Google Patents
一种基于无人船的水生态要素原位监测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114115221A CN114115221A CN202111140236.1A CN202111140236A CN114115221A CN 114115221 A CN114115221 A CN 114115221A CN 202111140236 A CN202111140236 A CN 202111140236A CN 114115221 A CN114115221 A CN 114115221A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- monitoring
- unmanned ship
- water
- monitoring system
- main controller
- 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
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 111
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 141
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 45
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 claims description 31
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 14
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 12
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 8
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 7
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 7
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 7
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 description 2
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 2
- 241000199914 Dinophyceae Species 0.000 description 2
- 241000195620 Euglena Species 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 2
- 241000206761 Bacillariophyta Species 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 description 1
- 241000199913 Crypthecodinium Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000425347 Phyla <beetle> Species 0.000 description 1
- 241000791868 Selene orstedii Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- -1 conductivity Chemical compound 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
- G01N1/14—Suction devices, e.g. pumps; Ejector devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于无人船的水生态要素原位监测装置及方法，其中装置包括无人船、主控制器、水生态要素监测系统；无人船船体上安装主控制器、电池仓、驱动装置、水生态要素监测系统、采样系统；所述电池仓、驱动装置、水生态要素监测系统、采样系统均与主控制器电连接；无人船船体底部开设有一个通孔，用于采样系统的采样管的下放。本发明利用无人船，搭载相应的监测设备，可以解决时效性差、耗时耗力，航行距离限制的问题，具有监测及时、灵活性好、覆盖范围广、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明属于环境监测技术领域，尤其涉及一种基于无人船的水生态要素原位监测装置及方法。
背景技术
针对目前水生态要素监测主要依靠传统监测方法，不能及时有效地反映水体的实际情况，无法预警突发的水生态污染事故，且监测过程消耗的人力物力成本较高，基于此，本发明提出一种基于无人船的水生态要素原位监测装置及方法，利用无人船，搭载相应的监测设备，可以解决时效性差、耗时耗力，航行距离限制的问题，具有监测及时、灵活性好、覆盖范围广、成本低等优点。
水生态是指环境水因子对生物量的影响和生物对各种水分条件的适应。水生态要素一般指水中浮游植物、浮游动物以及鱼类。目前，针对浮游植物和动物的监测主要依靠人工采样与鉴定和叶绿素探头。前者需要人工批次采样，且鉴定时需要较高的浮游动植物分类学知识，费时费力，难以实现水生态要素的原位在线监测；虽然后者可以做到原位在线监测，但无法有效地获取浮游动植物群落结构数据。
传统的鱼类监测主要是人工观测法，该方法易受人主观性影响、评估结果误差大。随着国家经济发展和人们生态环境保护意识的增强，国家对鱼道建设越发重视，即在修建水坝时，为了防止水坝拦住鱼类的洄游通道，通常在水闸或坝上修建鱼道对经过鱼道的鱼类行为习性进行监测。对鱼道内鱼类通过的时间、方向、数量、大小进行记录，并记录图像和视频。该方法具有一定的局限性且只能记录游过鱼道鱼类的行为习性。
随着科技的发展，现在越来越多的研究者利用无人船搭载水质监测仪器，进行水质的原位监测，但易受无人船的载重和航行距离限制，很难得到多个位点的水质参数。目前水生态要素监测主要依靠传统监测方法，不能及时有效地反映水体的实际情况，无法预警突发的水生态污染事故，且监测过程消耗的人力物力成本较高。
现有技术存在以下不足之处：
无法原位监测。针对目前水生态要素监测主要依靠传统监测方法，不能及时有效地反映水体的实际情况，无法预警突发的水生态污染事故，且监测过程消耗的人力物力成本较高。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于无人船的水生态要素原位监测装置及方法。利用无人船，搭载相应的监测设备，可以解决时效性差、耗时耗力，航行距离限制的问题，具有监测及时、灵活性好、覆盖范围广、成本低等优点。
本发明采用如下技术方案：
一种基于无人船的水生态要素原位监测装置，包括无人船、主控制器、水生态要素监测系统。
无人船船体上安装主控制器、电池仓、驱动装置、水生态要素监测系统、采样系统。
所述电池仓、驱动装置、水生态要素监测系统、采样系统均与主控制器电连接。
无人船船体底部开设有一个通孔，用于采样系统的采样管的下放。
电池仓还与驱动装置、第一步进电机、第二步进电机、抽水动力装置、多进一出电磁阀、搅拌装置电连接。
水生态要素监测系统包括浮游植物监测系统和鱼类监测系统，其中，浮游植物监测系统安装于无人船船体内。浮游植物监测系统的进水口通过多进一出电磁阀连接采样系统的样品瓶，浮游植物监测系统的出水口连接废液瓶，多进一出电磁阀的进水口连接样品瓶和蒸馏水瓶。
采样系统，包括抽水动力装置、采样管、样品仓、支撑杆、采样探针、导轨、滑块、第一步进电机。样品仓内分布有若干个样品瓶和蒸馏水瓶。
导轨通过支撑杆固定在所述无人船船体上，导轨上安装有滑块，第一步进电机安装在滑块上，滑块可沿着所述导轨移动，第一步进电机与采样探针相连接，抽水动力装置的出水口通过采样管固定连接在所述采样探针上，抽水动力装置的进水口连接通过通孔的采样管。所述样品瓶底部安装有搅拌装置,导轨位于样品瓶和蒸馏水瓶的正上方，移动滑块时，采样探针正对下方需要采样的样品瓶。
所述鱼类监测系统，包括声呐、转盘、第二步进电机，声呐通过牵引线固定连接在转盘上，转盘与固定在无人船船体上的第二步进电机相连。
进一步的是，所述无人船船体上还安装有导航系统、摄像模块、无线通讯系统、避障系统，导航系统、摄像模块、无线通讯系统、避障系统与与主控制器电连接，导航系统、摄像模块、无线通讯系统、避障系统还与电池仓电连接。所述无线通讯系统远程连接有上位机。
进一步的是，所述驱动装置包括喷泵和驱动电机，驱动电机通过螺杆固定在喷泵上。
进一步的是，无人船船体尾部设有电池仓，该电池仓内电池为定制的，体积小、容量高，确保无人船在额定载重情况下，航行距离最远。
进一步的是，所述浮游动植物监测系统外部设有防震器。
进一步的，在无人船船体两侧捆绑有增加浮力的浮体(如浮筒、塑料等)，用于提高无人船船体的载重能力。
一种基于无人船的水生态要素原位监测方法，包括如下步骤：
(1)在上位机上设置监测地点和时间，以及水生态要素监测系统的工作时间。
(2)上位机发送系统自检信号和监测信息给主控制器，主控制器判断实际监测地点和监测时间是否在预设监测时间和地点预设偏差范围内；
若在，则步进电机下放声呐的牵引线，鱼类监测系统开始工作，与此同时抽水动力装置将水抽到样品瓶内，浮游动植物监测系统开始工作。
(3)浮游动植物监测系统和鱼类监测系统在预设时间段内工作完成后，主控制器将监测编号、监测时间、监测地点、浮游动植物和鱼类监测数据回传到上位机进行监测信息的记录；
(4)主控制器控制水生态要素监测系统初始化，控制第二步进电机转动收回牵引线。
(5)主控制器控制无人船航行到下一监测地点，重复以上步骤。
若不在，无人船继续航行。
进一步的，根据无人船的水生态要素原位监测的地点数目以及航行距离，来设定电池仓内电池的个数，该电池仓内电池为定制的，体积小，容量高，确保无人船在额定载重和吃水深度符合标准的情况下，航行距离最远。
本发明的有益效果：
本发明原位监测，可以解决时效性差、耗时耗力，航行距离限制的问题，具有监测及时、灵活性好、覆盖范围广、成本低等优点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的水生态要素原位监测控制原理示意图；
图3为水体中叶绿素时空分布特征图；
图4为部分优势藻类图；
图5为藻类数量、丰度及其群落组成图；
图6鱼类密度分布图。
图中：1-无人船船体、2-主控制器、3-浮游动植物监测系统、4-废液瓶、5-蒸馏水瓶、6-样品瓶、7-搅拌装置、8-样品仓、9-采样探针、10-第一步进电机、11-驱动装置、12-支撑杆、13-导轨、14-多进一出电磁阀、15-滑块、16-抽水动力装置、17-采样管、18-第二步进电机、19-转盘、20-牵引线、21-声呐、22-电池仓、23-通孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明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。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。
如图1所示，本发明的一种基于无人船的水生态要素原位监测装置，包括无人船船体1、主控制器2、与所述主控制器2连接的水生态要素监测系统。
无人船船体1上安装主控制器2、电池仓22、驱动装置11、水生态要素监测系统、采样系统。主控制器2安装在船首，电池仓22和驱动装置11安装在船尾，水生态要素监测系统和采样系统安装在无人船船体中部。
所述电池仓22、驱动装置11、水生态要素监测系统、采样系统均与主控制器2电连接。电池仓22还与驱动装置11、第一步进电机10、第二步进电机18、抽水动力装置16、多进一出电磁阀14、搅拌装置7相连接。
所述无人船船体1上还安装有导航系统、摄像模块、无线通讯系统、避障系统，导航系统、摄像模块、无线通讯系统、避障系统与主控制器2，导航系统、摄像模块、无线通讯系统、避障系统还与电池仓22电连接。所述无线通讯系统远程连接有上位机。(导航系统：GPS/北斗导航；摄像系统：海康威视莹石EZVIZC6C；无线通讯：OPENZBOX GE2000；避障系统：北醒TF-PRO)。
无人船船体1底部开设有一个通孔23，用于采样系统的采样管17的下放。
水生态要素监测系统包括浮游植物监测系统3和鱼类监测系统，其中，浮游植物监测系统3安装于无人船船体1内。浮游植物监测系统3的进水口通过多进一出电磁阀14连接样品瓶6，浮游植物监测系统3的出水口连接废液瓶4，多进一出电磁阀14的进水口连接样品瓶6和蒸馏水瓶5，分析时，多进一出电磁阀14从样品瓶6内吸取采样管17从采样点取的样品，送入浮游植物监测系统3进行分析，再上传至主控制器2。
采样系统，包括抽水动力装置16、采样管17、样品仓8、支撑杆12、采样探针9、导轨13、滑块15。样品仓8内分布有若干个样品瓶6和蒸馏水瓶5。
导轨13通过支撑杆12固定在所述无人船船体1上，导轨13上安装有滑块15，第一步进电机10安装在滑块15上，滑块15可沿着所述导轨13移动，第一步进电机10与采样探针9相连接(采样探针9与第一步进电机可以通过捆绑连接，也可以通过其他方式连接。第一步进电机10的作用是通过皮带让采样探针9水平移动，其连接方式如《一种应用于藻类分析的自动化取样装置》)。抽水动力装置16的出水口通过采样管17连接固定在所述采样探针9上(采样管17套在采样探针9上)，抽水动力装置16的进水口连接通过通孔的采样管17。所述样品瓶6底部安装有搅拌装置7(包括搅拌棍和步进电机，步进电机带动搅拌棍转动，从而起到搅拌作用),导轨13位于样品瓶6和蒸馏水瓶5的正上方，移动滑块15时，采样探针9正对下方需要采样的样品瓶6。蒸馏水瓶5内蒸馏水的作用是润洗管路，防止样品污染。
具体的，主控模块2还与采样系统的第一步进电机10和抽水动力装置16电连接。
所述鱼类监测系统，包括声呐21、转盘19、第二步进电机18，声呐21通过牵引线20固定连接在转盘19上，转盘19与固定在无人船船体1上的第二步进电机18相连，声呐21探测鱼类的数量信息回传送入主控制器2。
具体的，主控制器2与鱼类监测系统的第二步进电机18相连接，还与浮游植物监测系统3相连接，主控制器2接收的水质信号和鱼群信号可以及时记录并通过无线通讯系统上传至上位机中，解决现有技术中存在的不及时问题。
进一步的，在无人船船体1两侧捆绑有增加浮力的浮体(如浮筒、塑料等)，用于提高无人船船体1的载重能力。
如图2所示，一种基于无人船的水生态要素原位监测方法，包括如下：
首先，在上位机上设置监测地点和时间，以及水生态要素监测系统的工作时间(浮游植物监测系统实际拍摄视频的时间和鱼类监测系统中声呐在水下探测鱼类的时间)，然后上位机发送系统自检信号和监测信息给主控制器2。
主控制器2判断监测地点和监测时间是否在预设监测时间和地点预设偏差范围内；如预先设置的监测时间和地点是2018年8月13日上午10:00，纬度30°，经度114°；预设偏差经纬度±5°，时间±5min，当主控制器2收到无线通讯系统和导航系统反馈回的时间和地点在预设偏差内，主控制器2就发出指令让相应的部件开始工作。
若在，则第二步进电机18下放声呐21的牵引线20，鱼类监测系统开工作，与此同时抽水动力装置16将水抽到样品瓶6内，浮游动植物监测系统3开始工作(首先把样品瓶6内的样品抽入流通池中，然后显微成像，再利用软件处理，计算出相机所拍照视频中藻类的种类和密度)。浮游动植物监测系统3和鱼类监测系统在预设时间段内工作完成后主控制器2将监测编号、监测时间、监测地点、浮游动植物和鱼类监测数据回传到上位机进行监测信息的记录，随后主控制器2控制水生态要素监测系统内软件初始化，控制第二步进电机18转动收回牵引线20，之后主控制器2控制无人船航行到下一监测地点，重复以上步骤。
若不在，无人船继续航行；
进一步的，根据无人船的水生态要素原位监测的地点数目以及航行距离，来设定电池仓22内电池的个数，该电池仓22内电池为定制的，体积小，容量高，确保无人船在额定载重和吃水深度符合标准的情况下，航行距离最远。
实施例1.
水生态要素监测系统中的鱼类监测系统可以换成多参数水质传感器，同样可以得到其他的水质指标，比如：pH、溶解氧、电导率、叶绿素、浊度等。
实施例2.
利用无人船搭载多参数传感器，对国内某一水库水生态要素实行原位监测，首先，在上位机上设定监测时间、位点和水质监测深度，主控制器2控制无人船行驶到第一监测位点，控制多参数传感器下放到指定深度，多参数传感器读取叶绿素数值，并将数据回传给上位机，主控制器2控制传感器初始化，无人船行驶到下一监测位点或深度，重复以上步骤。其中得到的浮游植物叶绿素时空分布特征如图3所示：其数值表明不同位点和深度其叶绿素的数值是不一样的，在第二监测位点深度为3m时，其叶绿素的浓度最高。
实施例3.
利用无人船搭载水生态要素原位监测系统，对国内某一水库水生态要素实行原位监测，首先，在上位机上设定监测时间和位点，主控制器2控制无人船行驶到第一监测位点，控制采样管17和声呐21下放到指定深度，浮游动植物监测系统3和鱼类检测系统开始工作，并将数据回传给上位机，接着主控制器2控制水生态要素监测系统初始化，无人船行驶到下一监测位点重复以上步骤。其中得到的浮游植物数量、丰度及群落组成的分布特征如图4、图5所示，浮游植物主要以藻类为主：共鉴定出6门65属，分别属于硅藻、蓝藻、隐藻、裸藻、绿藻、甲藻门。其中硅藻34属，绿藻19属，蓝藻5属，甲藻2属，隐藻3属，裸藻2属。鼓藻和绿藻为优势门。
得到的鱼类密度分布如下图6所示，从总体来看，坝尾鱼类的密度大于坝首。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于无人船的水生态要素原位监测装置，其特征在于，包括无人船、主控制器、水生态要素监测系统；
无人船船体上安装主控制器、电池仓、驱动装置、水生态要素监测系统、采样系统；
所述电池仓、驱动装置、水生态要素监测系统、采样系统均与主控制器电连接；
无人船船体底部开设有一个通孔，采样系统的采样管下放入通孔进入水体内；
电池仓还与驱动装置、第一步进电机、第二步进电机、抽水动力装置、多进一出电磁阀、搅拌装置电连接；
水生态要素监测系统包括浮游植物监测系统和鱼类监测系统，其中，浮游植物监测系统安装于无人船船体内，浮游植物监测系统的进水口通过多进一出电磁阀连接样品瓶，浮游植物监测系统的出水口连接废液瓶，多进一出电磁阀的进水口连接样品瓶和蒸馏水瓶；
采样系统，包括抽水动力装置、采样管、样品仓、支撑杆、采样探针、导轨、滑块、第一步进电机，样品仓内分布有若干个样品瓶和蒸馏水瓶，导轨通过支撑杆固定在无人船船体上，导轨上安装有滑块，第一步进电机安装在滑块上，滑块能沿着所述导轨移动，第一步进电机与采样探针相连接，抽水动力装置的出水口通过采样管连接固定在所述采样探针上，抽水动力装置的进水口连接通过通孔的采样管，所述样品瓶底部安装有搅拌装置,导轨位于样品瓶和蒸馏水瓶的正上方，移动滑块时，采样探针正对下方需要采样的样品瓶；
所述鱼类监测系统，包括声呐、转盘、第二步进电机，声呐通过牵引线固定连接在转盘上，转盘与固定在无人船船体上的第二步进电机相连。
2.根据权利要求1所述的基于无人船的水生态要素原位监测装置，其特征在于，无人船船体上还安装有导航系统、摄像模块、无线通讯系统、避障系统，导航系统、摄像模块、无线通讯系统、避障系统与与主控制器电连接，所述无线通讯系统远程连接上位机。
3.根据权利要求1所述的基于无人船的水生态要素原位监测装置，其特征在于，所述驱动装置包括喷泵和驱动电机，驱动电机通过螺杆固定在喷泵上。
4.根据权利要求1所述的基于无人船的水生态要素原位监测装置，其特征在于，无人船船体尾部设有电池仓，该电池仓内电池为定制的，体积小、容量高，确保无人船在额定载重情况下，航行距离最远。
5.根据权利要求1所述的基于无人船的水生态要素原位监测装置，其特征在于，所述浮游动植物监测系统外部设有防震器。
6.根据权利要求1所述的基于无人船的水生态要素原位监测装置，其特征在于，在无人船船体两侧捆绑有增加浮力的浮体。
7.一种基于无人船的水生态要素原位监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.在上位机上设置监测地点和时间，以及水生态要素监测系统的工作时间；
步骤2.上位机发送系统自检信号和监测信息给主控制器，主控制器判断实际监测地点和监测时间是否在预设监测时间和地点预设偏差范围内；
若在，则步进电机下放声呐的牵引线，鱼类监测系统开始工作，与此同时抽水动力装置将水抽到样品瓶内，浮游动植物监测系统开始工作；
步骤3.浮游动植物监测系统和鱼类监测系统在预设时间段内工作完成后，主控制器将监测编号、监测时间、监测地点、浮游动植物和鱼类监测数据回传到上位机进行监测信息的记录；
步骤4.主控制器控制水生态要素监测系统初始化，控制第二步进电机转动收回牵引线；
步骤5.主控制器控制无人船航行到下一监测地点，重复以上步骤；
若不在，无人船继续航行。
8.根据权利要求7所述的基于无人船的水生态要素原位监测方法，其特征在于，根据无人船的水生态要素原位监测的地点数目以及航行距离，来设定电池仓内电池的个数，电池仓内电池为定制的，确保无人船在额定载重和吃水深度符合标准的情况下，航行距离最远。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111140236.1A CN114115221A (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 一种基于无人船的水生态要素原位监测装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111140236.1A CN114115221A (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 一种基于无人船的水生态要素原位监测装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114115221A true CN114115221A (zh) | 2022-03-01 |
Family
ID=80441525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111140236.1A Pending CN114115221A (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 一种基于无人船的水生态要素原位监测装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114115221A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114532276A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-05-27 | 山东奥网电子科技有限公司 | 一种用于水产养殖智能无人投料船 |
| CN114586727A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-06-07 | 山东奥网电子科技有限公司 | 一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统 |
| CN114910620A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-16 | 中国科学院水生生物研究所 | 一种监测频率可自动调节的水质传感系统及方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2372648Y (zh) * | 1999-06-15 | 2000-04-05 | 河北保定太行集团有限责任公司 | 一种半即热式换热器 |
| CN102253231A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 北京吉天仪器有限公司 | 水中可溶性硫化物的自动分析仪及分析方法 |
| US20160003713A1 (en) * | 2014-07-02 | 2016-01-07 | S. P. Cramer & Associates d/b/a Cramer Fish Sciences | Single-Platform Integrated Aquatic Species and Habitat Sampling System |
| CN105259873A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-20 | 四川鑫淼环保科技有限责任公司 | 水生态保护监控的方法 |
| CN206788030U (zh) * | 2017-05-25 | 2017-12-22 | 苏州科特环保股份有限公司 | 锌离子在线监测装置 |
| CN207000075U (zh) * | 2017-04-13 | 2018-02-13 | 北京正和恒基滨水生态环境治理股份有限公司 | 无线遥控的应急水质采样、监测船 |
| CN108267342A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-07-10 | 南京信息工程大学 | 一种无人船取样系统及取样方法 |
| CN111474021A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-07-31 | 三峡大学 | 一种水体浮游植物快速固定及鉴定的方法 |
| CN211554312U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-09-22 | 大湖水环境治理股份有限公司 | 水生动物群落结构自动调查和监测装置 |
| CN113255250A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-08-13 | 湖北东湖实验室 | 电池动力船舶的电池容量精确设计方法 |
| CN216350360U (zh) * | 2021-09-28 | 2022-04-19 | 浙江科新藻业科技有限公司 | 一种移动水生态要素监测装置 |
-
2021
- 2021-09-28 CN CN202111140236.1A patent/CN114115221A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2372648Y (zh) * | 1999-06-15 | 2000-04-05 | 河北保定太行集团有限责任公司 | 一种半即热式换热器 |
| CN102253231A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 北京吉天仪器有限公司 | 水中可溶性硫化物的自动分析仪及分析方法 |
| US20160003713A1 (en) * | 2014-07-02 | 2016-01-07 | S. P. Cramer & Associates d/b/a Cramer Fish Sciences | Single-Platform Integrated Aquatic Species and Habitat Sampling System |
| CN105259873A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-20 | 四川鑫淼环保科技有限责任公司 | 水生态保护监控的方法 |
| CN207000075U (zh) * | 2017-04-13 | 2018-02-13 | 北京正和恒基滨水生态环境治理股份有限公司 | 无线遥控的应急水质采样、监测船 |
| CN206788030U (zh) * | 2017-05-25 | 2017-12-22 | 苏州科特环保股份有限公司 | 锌离子在线监测装置 |
| CN108267342A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-07-10 | 南京信息工程大学 | 一种无人船取样系统及取样方法 |
| CN211554312U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-09-22 | 大湖水环境治理股份有限公司 | 水生动物群落结构自动调查和监测装置 |
| CN111474021A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-07-31 | 三峡大学 | 一种水体浮游植物快速固定及鉴定的方法 |
| CN113255250A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-08-13 | 湖北东湖实验室 | 电池动力船舶的电池容量精确设计方法 |
| CN216350360U (zh) * | 2021-09-28 | 2022-04-19 | 浙江科新藻业科技有限公司 | 一种移动水生态要素监测装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孙峰 等: "北京市水生态监测评价方法构建及应用", 中国环境监测, vol. 33, no. 02, 30 April 2017 (2017-04-30), pages 82 - 87 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114532276A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-05-27 | 山东奥网电子科技有限公司 | 一种用于水产养殖智能无人投料船 |
| CN114586727A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-06-07 | 山东奥网电子科技有限公司 | 一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统 |
| CN114532276B (zh) * | 2022-04-01 | 2023-11-03 | 山东奥网电子科技有限公司 | 一种用于水产养殖智能无人投料船 |
| CN114586727B (zh) * | 2022-04-01 | 2023-12-19 | 山东奥网电子科技有限公司 | 一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统 |
| CN114910620A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-16 | 中国科学院水生生物研究所 | 一种监测频率可自动调节的水质传感系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114115221A (zh) | 一种基于无人船的水生态要素原位监测装置及方法 | |
| AU2017204367B2 (en) | Autonomous wave-powered substance distribution vessels for fertilizing plankton, feeding fish, and sequestering carbon from the atmosphere | |
| US9524646B2 (en) | Navigation of a fleet of autonomous vessels in current and wind | |
| CN203929111U (zh) | 一种自动巡航水产养殖在线监控船 | |
| CN108639237B (zh) | 一种侧体可上浮下潜的太阳能近海渔业功能三体无人艇 | |
| CN110667813A (zh) | 一种用于水质监测和增氧的移动式仿生机器鱼及控制方法 | |
| CN102939917B (zh) | 一种船载海洋养殖系统 | |
| CN103970093A (zh) | 一种自动巡航水产养殖在线监控系统 | |
| CN200957883Y (zh) | 一种水体及其环境的测量考察装置 | |
| Kaizu et al. | Development of unmanned airboat for water-quality mapping | |
| CN209280020U (zh) | 一种河口水质检测仪 | |
| CN208746199U (zh) | 一种智能渔业养殖无人船 | |
| CN110576954A (zh) | 一种用于水体横纵剖面化学参数观测的拖曳式系统 | |
| CN110239695A (zh) | 可下潜式水域监测机器人和方法 | |
| Codiga | A marine autonomous surface craft for long-duration, spatially explicit, multidisciplinary water column sampling in coastal and estuarine systems | |
| CA2801812A1 (en) | Mobile wind and solar powered water mixing and measuring raft | |
| CN106719487A (zh) | 一种遥控水下小规格生物收集器 | |
| CN216350360U (zh) | 一种移动水生态要素监测装置 | |
| CN111856967B (zh) | 一种用于自持式剖面浮标的半实物仿真系统及方法 | |
| CN210822697U (zh) | 用于水体横纵剖面化学参数观测的拖曳式系统 | |
| CN114532276B (zh) | 一种用于水产养殖智能无人投料船 | |
| CN202177618U (zh) | 便携式浑浊水域在线三维坐标水质检测系统 | |
| CN113728953A (zh) | 具可移动感测器的水产养殖系统 | |
| CN114586727A (zh) | 一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统 | |
| CN215553983U (zh) | 多功能渔业资源管理艇 |
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 |