CN114253271A - 一种无人船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人船，涉及无人船技术领域，包括：无人船船体，无人船船体上设置有定位系统和避障系统；控制与动力系统，与定位系统和避障系统连接，控制与动力系统对无人船船体进行控制；软件操作平台，与控制与动力系统连接，软件操作平台录入巡查任务后生成巡查计划发送给控制系统；视频采集系统，与软件操作平台连接；激光雷达识别设备，视频采集系统能够对排河口进行测距和识别；水质监测系统，设置于无人船船体上，用于抽取和检测待检测样本液；能源供给系统，能量供给系统能够在巡检工作完成后根据无人船剩余电量判定是否驶入充电位置；在无人船返航时根据其剩余电量判断无人船需要进行充电步骤，减轻了人员操作过程。

Description

一种无人船

技术领域

本发明属于无人船技术领域，更具体地，涉及一种无人船。

背景技术

近几年随着国内外环境治理力度的增大，水体生态环境污染及水面垃圾漂浮物逐渐受到社会关注，水面清洁工作受到环境保护机构的重视。传统方法主要采用人工打捞或设置拦截网，该方法垃圾收集率较低，若无法及时清理水面垃圾易发生聚集性污染并且影响环境美观度。在一些水流环境复杂或地理结构复杂的环境中，人工打捞的方式存在危险性，在城市水面清洁工作中，除环境治理外还需要考虑排水设备的正常运行与水体安全，需要定期进行巡查，而城市水面巡查中，常出现私接私排的情况，在巡查过程中也需要对此类违法违规行为进行记录。

在现有技术中开始逐渐使用无人船代替人工，但现有技术中的无人船通过预先设定的路线进行工作，对于巡查过程中出现的障碍物无法进行有效避让，在巡检的全过程中需要人工进行干预与操作，无法实现全自动运行。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种无人船，该无人船通过定位系统和避障系统对无人船进行控制，对障碍物实现有效避让，激光雷达识别设备能够对排河口进行测距和识别，在视频采集系统的配合下能够对隐藏在河道两边的隐藏设施进行影像采集取证，另外还配有能源供给系统，在无人船返航时根据其剩余电量判断无人船需要进行充电步骤，减轻了人员操作过程。

为了实现上述目的，本发明提供一种无人船，包括：

无人船船体，所述无人船船体上设置有定位系统和避障系统；

控制与动力系统，与所述定位系统和所述避障系统连接，所述控制与动力系统通过定位信号和障碍物信号对所述无人船船体进行控制；

软件操作平台，与所述控制与动力系统连接，所述软件操作平台录入巡查任务后生成巡查计划发送给所述控制系统；

视频采集系统，与所述软件操作平台连接；

激光雷达识别设备，设置于所述无人船船体上，所述视频采集系统能够对排河口进行测距和识别；

水质监测系统，设置于所述无人船船体上，所述水质监测系统抽取和检测待检测样本液；

能源供给系统，所述能量供给系统能够在巡检工作完成后根据无人船剩余电量判定是否驶入充电位置。

可选地，所述无人船船体的总长度小于1200mm，所述无人船船体的重量小于30kg，所述无人船船体为一体成型结构。

可选地，所述视频采集系统包括具备夜视功能的摄像头，所述摄像头能够在所述无人船船体上360°旋转。

可选地，还包括储存与备份系统，所述储存与备份系统与所述摄像头连接，用于将水面周围环境情况进行储存和备份。

可选地，还包括雷达距离定位分析系统，所述定位系统通过北斗定位和RFID定位与所述雷达距离定位分析系统实时进行所述无人船船体的位置分析。

可选地，所述软件操作平台包括：

巡检监控模块，用于对所述无人船船体的移动方向进行控制；

视频监控模块，用于对无人船上的视频进行远程图像监控；

设备展示模块，用于展示所有可控船的状态数据；

任务管理模块，用于对巡检任务的定制、路线节点规划、发布和执行任务、任务完成进度显示；

巡检记录模块，用于历史巡检记录查询；

用户管理模块，用于对用户权限分级管理、角色管理。

可选地，所述巡检监控模块与所述控制与动力系统连接，所述巡检监控模块实时接收所述无人船船体的实时位置和运行状态，所述视频监控模块与所述视频采集系统控制连接，所述视频监控模块能够读取所述视频采集系统的本地录像。

可选地，所述巡检监控模块包括报警单元，当排河口水质出现异常时通过所述报警单元进行远程报警，所述用户管理模块包括用户权限分级管理单元和角色管理单元，所述用户管理模块能够判别只有驾驶员才能控制无人船移动。

可选地，所述充电位置为非接触无线充电站。

可选地，还包括私接私排管道监测系统，所述私接私排管道监测系统与所述定位系统和所述视频采集系统连接，用于发现河道两边存在私接私排管道的现象同时启动所述定位系统定位坐标和所述视频采集系统采集证据。

本发明提供了一种无人船，其有益效果在于：

1、该无人船搭多种定位方式，定位系统通过北斗定位和RFID定位与所述雷达距离定位分析系统实时进行无人船船体的位置分析，可组合定位无人船位置，在水面情况不理想或检测区域环境状态不理想的情况下，依旧可以保持高精准度的定位功能，与此同时船身自身重量可保证无人船的水面波动的情况下依旧保持稳定性不发生侧翻；

2、该无人船采用无人值守停靠船坞，在能源供给系统的帮助下，无人船巡查结束后可以自动返回进行自动充电，极大程度上提升了无人船巡检工作的全自动化，减轻了人员操作过程，同时搭载的多种检测装置可以满足日常巡检工作的需求，软件操作平台还可以支持操作人员远程设定工作任务或更改工作任务，使用时灵活性更高，具有更高的自动化程度、更精准的定位装置与更简便的操作步骤；

3、该无人船采用私接私排管道监测系统，可以对隐藏在河道两边的私接私排管道实现第一时间发现，并同步进行坐标定位与证据采集，对政府部门在水体治理工作中尤其具有重要作用。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的无人船的结构示意图。

图2示出了图1的侧视图。

附图标记说明：

1、无人船船体；2、摄像头；3、激光雷达识别设备。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供一种无人船，包括：

无人船船体，无人船船体上设置有定位系统和避障系统；

控制与动力系统，与定位系统和避障系统连接，控制与动力系统通过定位信号和障碍物信号对无人船船体进行控制；

软件操作平台，与控制与动力系统连接，软件操作平台录入巡查任务后生成巡查计划发送给控制系统；

视频采集系统，与软件操作平台连接；

激光雷达识别设备，设置于无人船船体上，视频采集系统能够对排河口进行测距和识别；

水质监测系统，设置于无人船船体上，水质监测系统抽取和检测待检测样本液；

能源供给系统，能量供给系统能够在巡检工作完成后根据无人船剩余电量判定是否驶入充电位置。

具体的，无人船船体通过定位系统和避障系统来对控制与动力系统发送指令，使无人船对周围障碍物实现避让，当到达指定监测位置时，视频采集系统和水质监测系统对周围环境的图像进行影像记录和水质采样，将水质监测结果发送至水质系统上，便于查找；定位系统对无人船所处的排河口进行定位后，激光雷达识别设备对排河口进行测距和识别，能够识别处方形排河口、圆形排河口、双孔排河口等常用排河口；水质监测系统在无人船抵达水质检测点后自动开启，抽取水体样本并进行分析，将分析后的数据回传至系统；能源供给系统在无人船巡检工作完成后，沿设定路线返回至船坞，能源供给系统自动检测电池电量，若电池电量不满足下次任务需求时，控制与动力系统将会将目的地定位至船坞无线充电位置，无人船返回船坞后采用非接触式无线充电方法完成电量补充工作，具备自动定位充电功能。

在一个实施例中，该水质监测系统的浊度监测范围0-4000NTU且监测精度≤3％；能源供给系统在监测到无人船电池电量不足时，也可以由操作人员对返航后的无人船进行电池更换或由巡检人员收回。

可选地，无人船船体的总长度小于1200mm，无人船船体的重量小于30kg，无人船船体为一体成型结构。

具体的，无人船船体总长度小于1200mm，采用双体设计，船体载重量小于30kg，结构简洁且体积小巧，搭载双动力驱动，最大航速不小于2m/s，且无人船船体一体成型设计，采用PE、碳纤维或镁铝合金材质，这样可以保证无人船船体自身重量在水面波动的情况下依旧保持稳定性不发生侧翻。

可选地，视频采集系统包括具备夜视功能的摄像头，摄像头能够在无人船船体上360°旋转。

具体的，视频采集系统包括具有夜视功能的摄像头，摄像头可旋转拍摄水面及水面周围环境情况，实时监控并将记录信息进行储存与备份，监测人员可以对无人船上的视频进行远程图像监控、云台控制及无人船本地录像的读取。

可选地，还包括储存与备份系统，储存与备份系统与摄像头连接，用于将水面周围环境情况进行储存和备份。

可选地，还包括雷达距离定位分析系统，定位系统通过北斗定位和RFID定位与雷达距离定位分析系统实时进行无人船船体的位置分析。

具体的，定位系统通过北斗定位、RFID定位、视频算法识别定位分析与雷达距离定位分析系统实时进行位置分析，确保巡检路径准确与定位准确，通过运用北斗差分定位方式对排河口进行定位，定位精度小于200mm，定位完成后通过水质监测装置完成排河口位置水质检测，在巡检过程中，运行至操作员设定水质监测点，将浮船终端设置于水质监测位置，通过水质监测系统完成水质监测，通过定位系统和避障系统，还可以实现自动躲避障碍物的功能，避障精度小于1000mm。

可选地，软件操作平台包括：

巡检监控模块，用于对无人船船体的移动方向进行控制；

视频监控模块，用于对无人船上的视频进行远程图像监控；

设备展示模块，用于展示所有可控船的状态数据；

任务管理模块，用于对巡检任务的定制、路线节点规划、发布和执行任务、任务完成进度显示；

巡检记录模块，用于历史巡检记录查询；

用户管理模块，用于对用户权限分级管理、角色管理。

具体的，巡检监控模块具备控制无人船移动方向的功能，实时监测船体所处的位置和运行状态，监测到水质监测系统的水质异常结果后向远程报警；视频监控模块对无人船上的视频进行远程图像监控、云台控制及无人船本地录像的读取；设备展示模块是当用软件操作平台与多个无人船控制连接时，能够展示所有无人船的详情和状态数据，并展示对应船视频及数据流；在接收到操作人员录入的任务后，任务管理模块进行巡检任务定制、路线节点规划和向控制与动力系统发布任务内容，并且实时显示任务完成的进度；巡检记录模块可以用于历史巡检记录查询，可以查到每次巡查任务的时间、路线、已拍照片和已录视频等；用户管理模块对于用户权限分级管理、角色管理，用户管理模块判定驾驶员的身份信息后，驾驶员才发送需要执行的任务并控制无人船移动。

可选地，巡检监控模块与控制与动力系统连接，巡检监控模块实时接收无人船船体的实时位置和运行状态，视频监控模块与视频采集系统控制连接，视频监控模块能够读取视频采集系统的本地录像。

可选地，巡检监控模块包括报警单元，当排河口水质出现异常时通过报警单元进行远程报警，用户管理模块包括用户权限分级管理单元和角色管理单元，用户管理模块能够判别只有驾驶员才能控制无人船移动。

可选地，充电位置为非接触无线充电站。

具体的，采用非接触无线充电站为无人船进行充电，方便快速，无需操作人员介入，能够自动化完成巡查工作和巡查后维护工作。

可选地，还包括私接私排管道监测系统，私接私排管道监测系统与定位系统和视频采集系统连接，用于发现河道两边存在私接私排管道的现象同时启动定位系统定位坐标和视频采集系统采集证据。

实施例

如图1至图2所示，本发明提供一种无人船，包括：

无人船船体1，无人船船体1上设置有定位系统和避障系统；

控制与动力系统，与定位系统和避障系统连接，控制与动力系统通过定位信号和障碍物信号对无人船船体1进行控制；

软件操作平台，与控制与动力系统连接，软件操作平台录入巡查任务后生成巡查计划发送给控制系统；

视频采集系统，与软件操作平台连接；

激光雷达识别设备3，设置于无人船船体1上，视频采集系统能够对排河口进行测距和识别；

水质监测系统，设置于无人船船体1上，水质监测系统抽取和检测待检测样本液；

能源供给系统，能量供给系统能够在巡检工作完成后根据无人船剩余电量判定是否驶入充电位置。

在本实施例中，无人船船体1的总长度小于1200mm，无人船船体1的重量小于30kg，无人船船体1为一体成型结构。

在本实施例中，视频采集系统包括具备夜视功能的摄像头2，摄像头2能够在无人船船体上360°旋转。

在本实施例中，还包括储存与备份系统，储存与备份系统与摄像头2连接，用于将水面周围环境情况进行储存和备份。

在本实施例中，还包括雷达距离定位分析系统，定位系统通过北斗定位和RFID定位与雷达距离定位分析系统实时进行无人船船体的位置分析。

在本实施例中，软件操作平台包括：

巡检监控模块，用于对无人船船体的移动方向进行控制；

视频监控模块，用于对无人船上的视频进行远程图像监控；

设备展示模块，用于展示所有可控船的状态数据；

任务管理模块，用于对巡检任务的定制、路线节点规划、发布和执行任务、任务完成进度显示；

巡检记录模块，用于历史巡检记录查询；

用户管理模块，用于对用户权限分级管理、角色管理。

在本实施例中，巡检监控模块与控制与动力系统连接，巡检监控模块实时接收无人船船体的实时位置和运行状态，视频监控模块与视频采集系统控制连接，视频监控模块能够读取视频采集系统的本地录像。

在本实施例中，巡检监控模块包括报警单元，当排河口水质出现异常时通过报警单元进行远程报警，用户管理模块包括用户权限分级管理单元和角色管理单元，用户管理模块能够判别只有驾驶员才能控制无人船移动。

在本实施例中，充电位置为非接触无线充电站。

在本实施例中，还包括私接私排管道监测系统，私接私排管道监测系统与定位系统和视频采集系统连接，用于发现河道两边存在私接私排管道的现象同时启动定位系统定位坐标和视频采集系统采集证据。

综上，操作人员登陆软件操作平台查看无人船运行状态、电池电量、视频采集系统能否正常运行等，确认上述内容检查无误后，操作员将本次巡检任务录入任务管理模块中，包括巡检路线、巡检时间、数据采集点、水质监测点或其它工作信息；无人船接受任务后，定位系统设定规划无人船运行路线并开启实时定位功能，在定位系统和避障系统的辅助下，在与船坞其余停靠船只不发生碰撞的情况下离开船坞开始运行工作；摄像头2开启信息记录模式，期间可根据任务需要选择固定位置拍摄、多角度定点拍摄、转动式拍摄等拍摄方式，若任务进行时间为夜晚，则摄像头启动夜视功能确保拍摄清晰度；在行驶过程中，通过北斗定位、RFID定位、视频算法识别定位分析与雷达距离定位分析系统实时进行位置分析，确保无人船行驶地点与任务目标地点一致或偏差值较小；达到目标位置后，无人船启动北斗差分定位方式对排河口位置进行定位，启动激光雷达识别设备对排河口进行测距和识别，并同步识别排河口形状；若需要进行水质监测功能，则无人船船体1移动至水质监测点位上，水质监测系统抽取待检测样本液并完成水质检测；各阶段巡查任务完成后，无人船通过网络将数据、结果、视频、照片等相关信息传输至监测系统，并同步进行云端存储与本地存储，生成巡检记录信息录入到巡查记录模块，巡检操作人员可以在系统平台上实时查看无人船位置、状态、电量、已拍摄视频与照片等内容；全部巡检任务完成后，无人船导航返回船坞，能源供给系统对无人船的电量进行检测，若电池电量不满足下次任务需求时，导航系统将会将目的地定位至船坞无线充电位置，无人船返回船坞后采用非接触式无线充电方法完成电量补充工作。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种无人船，其特征在于，包括：

无人船船体，所述无人船船体上设置有定位系统和避障系统；

控制与动力系统，与所述定位系统和所述避障系统连接，所述控制与动力系统通过定位信号和障碍物信号对所述无人船船体进行控制；

软件操作平台，与所述控制与动力系统连接，所述软件操作平台录入巡查任务后生成巡查计划发送给所述控制系统；

视频采集系统，与所述软件操作平台连接；

激光雷达识别设备，设置于所述无人船船体上，所述视频采集系统能够对排河口进行测距和识别；

水质监测系统，设置于所述无人船船体上，所述水质监测系统抽取和检测待检测样本液；

能源供给系统，所述能量供给系统能够在巡检工作完成后根据无人船剩余电量判定是否驶入充电位置。

2.根据权利要求1所述的无人船，其特征在于，所述无人船船体的总长度小于1200mm，所述无人船船体的重量小于30kg，所述无人船船体为一体成型结构。

3.根据权利要求1所述的无人船，其特征在于，所述视频采集系统包括具备夜视功能的摄像头，所述摄像头能够在所述无人船船体上360°旋转。

4.根据权利要求3所述的无人船，其特征在于，还包括储存与备份系统，所述储存与备份系统与所述摄像头连接，用于将水面周围环境情况进行储存和备份。

5.根据权利要求1所述的无人船，其特征在于，还包括雷达距离定位分析系统，所述定位系统通过北斗定位和RFID定位与所述雷达距离定位分析系统实时进行所述无人船船体的位置分析。

6.根据权利要求1所述的无人船，其特征在于，所述软件操作平台包括：

巡检监控模块，用于对所述无人船船体的移动方向进行控制；

视频监控模块，用于对无人船上的视频进行远程图像监控；

设备展示模块，用于展示所有可控船的状态数据；

任务管理模块，用于对巡检任务的定制、路线节点规划、发布和执行任务、任务完成进度显示；

巡检记录模块，用于历史巡检记录查询；

用户管理模块，用于对用户权限分级管理、角色管理。

7.根据权利要求6所述的无人船，其特征在于，所述巡检监控模块与所述控制与动力系统连接，所述巡检监控模块实时接收所述无人船船体的实时位置和运行状态，所述视频监控模块与所述视频采集系统控制连接，所述视频监控模块能够读取所述视频采集系统的本地录像。

8.根据权利要求6所述的无人船，其特征在于，所述巡检监控模块包括报警单元，当排河口水质出现异常时通过所述报警单元进行远程报警，所述用户管理模块包括用户权限分级管理单元和角色管理单元，所述用户管理模块能够判别只有驾驶员才能控制无人船移动。

9.根据权利要求1所述的无人船，其特征在于，所述充电位置为非接触无线充电站。

10.根据权利要求1所述的无人船，其特征在于，还包括私接私排管道监测系统，所述私接私排管道监测系统与所述定位系统和所述视频采集系统连接，用于发现河道两边存在私接私排管道的现象同时启动所述定位系统定位坐标和所述视频采集系统采集证据。

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