CN114435550A - 无人船水下测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供无人船水下测量系统,涉及水下测绘技术领域。该无人船水下测量系统,包括两组船身、工控计算机、航行控制器。本发明,测量采集模块及摄像头检测采集水下地形信息及水面状况,将采集数据通过通讯模块向工控计算机传输,通过工控计算机程序生成水下地形等深线图表,在网桥传输距离最大范围内,通过投放结构将浮标盒进行投放,浮标盒通过定位组件悬停在投放区域,通过浮标盒内置的网桥中继器进行信号传递中继,使得无人船可以测量更远的区域,测量结束后,控制浮标盒中定位组件进行锚绳回收,当锚绳回收不正常时,通过切割组件将锚绳切断,再通过驱动组件展开回收网兜住浮标盒,就近驶回岸边,完成回收工作。

Description

无人船水下测量系统
技术领域
本发明涉及水下测绘领域,具体为无人船水下测量系统。
背景技术
常规水下地形采用的是租赁小船、橡皮艇和人工直接下水的方式,测量设备采用RTK+测深仪或者信标机+测深仪的方式,租船、安装、校准,耗费时间长,而且租船成本高;皮划艇难以固定住测深仪的支架,精度难以达到要求;人工拿RTK测量效率低,水深精度无法保证,上诉三种方式都无法均匀测量整片水域,且在水域复杂的地区安全无法得到保障。
随着技术发展,新技术提出采用微型无人船是利用导航、通讯、自动控制等设备和软件,通过对无人测量船上面各测量系统进行操控,在岸基实时接收、处理并分析无人船系统所采集的数据,最后生成水下地形的等深线图表,但是目前常见的微型无人船水下测量系统,由于无人船测量的数据要通过网桥实时把数据回传到控制电脑端,受限于网桥传输距离,无人船与电脑端距离不能超过两公里,在大面积水域测量时就不太适用。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了无人船水下测量系统,解决了目前常见的无人船水下测量系统无法应用于大面积水域的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:无人船水下测量系统,包括两组船身、工控计算机、航行控制器,两组所述船身底部均设置有用于测量勘测的测量采集模块,两组所述船身内部均设置有船载控制装置,所述船载控制装置包括供电模块、总控制模块、通讯模块、卫星定位模块以及转向模块;呈两两相对分别固定连接在两组所述船身下壁且靠后位置用于驱动船身运动的四组螺旋桨推进器;固定连接在所述船身上壁的摄像头及天线,所述天线靠近船身尾部,所述摄像头靠近船身头部;通过四根支杆固定连接在两组所述船身上壁的固定板;可拆卸连接在所述固定板下壁且位于两组船身之间的浮标盒,所述浮标盒内部设置有用于中继信号的网桥中继器以及供电模块、通讯模块、卫星定位模块;设置在所述固定板与浮标盒之间用于投放浮标盒的投放结构;设置在所述固定板上用于测绘结束后回收浮标盒的回收结构,所述回收结构与固定板之间设置有用于驱动回收结构展开的驱动组件;设置在所述浮标盒下壁用于投放后固定位置的定位组件,所述浮标盒内部还设置有用于紧急情况下定位组件无法收回时应急用的切割组件;设置在所述浮标盒以及两组船身外壁用于发生碰撞时缓冲的缓冲结构。
优选的,所述投放结构包括电磁铁、铁环,所述铁环固定连接在浮标盒上壁,所述电磁铁固定连接在固定板内壁且居中位置,所述电磁铁外壁贯穿固定板内壁且下壁与固定板下壁平齐。
优选的,所述驱动组件包括两根第一电动伸缩杆,两根所述第一电动伸缩杆均固定连接在固定板上壁且分别靠近两组船身的一侧,两根所述第一电动伸缩杆伸出轴外壁均贯穿固定板并延伸至固定板下方。
优选的,所述回收结构包括第一布条、第二布条以及回收网,所述第二布条固定连接在固定板下壁且位电磁铁后侧,所述第一布条两自由端分别固定连接在两组第一电动伸缩杆伸出轴端部,所述回收网设置在第一布条、第二布条之间。
优选的,所述定位组件包括隔离罩、电机、绞盘、锚绳以及锚块,所述隔离罩固定连接在浮标盒内侧下壁且居中位置,所述隔浮标盒内侧下壁且位于隔离罩下方设置有通孔,所述电机固定连接在隔离罩侧壁,所述电机伸出轴外壁贯穿隔离罩并伸入隔离罩内壁,所述绞盘固定连接在电机伸出轴伸入隔离罩的端部。
优选的,所述锚绳缠绕在绞盘外壁且其中一个自由端与绞盘固定连接,所述锚绳另以自由端贯穿浮标盒下壁通孔后伸出,所述锚块固定连接在锚绳远离绞盘的一端。
优选的,所述切割组件包括固定割刀、活动割刀以及第二电动伸缩杆,所述第二电动伸缩杆固定连接在隔离罩侧壁且伸出轴外壁贯穿隔离罩至隔离罩内壁,所述活动割刀固定连接在第二电动伸缩杆伸入隔离罩的端部,所述固定割刀固定连接在隔离罩内侧壁且远离第二电动伸缩杆的一侧,所述锚绳外壁自固定割刀、活动割刀之间。
优选的,所述缓冲结构包括第二缓冲层、两处第一缓冲层,两处所述第一缓冲层分别设置在两组船身外壁,所述第二缓冲层设置在浮标盒外壁。
工作原理:对待测地观察,并规划航线,将无人船投放到水域,通过螺旋桨推进器推进船身根据设定的航线行驶,沿途用船身底部的测量采集模块及摄像头检测采集水下地形信息及水面状况,将采集数据通过通讯模块向工控计算机传输,通过工控计算机程序生成水下地形等深线图表,应用于大面积水域时,在网桥传输距离最大范围内,通过断开电磁铁供电,使得浮标盒被投放到水面,船身继续向前行驶,使得浮标盒留在原地,且通过电机转动将锚块投放至水底,形成悬停,锚绳投放长度根据船身底部测量采集模块采集数据控制,浮标盒通过内置的网桥中继器进行信号传递中继,使得无人船可以测量更远的区域,当测量结束后,通过船身及浮标盒上的定位模块确认各自位置,通过航行控制器控制船身靠近浮标盒,并使浮标盒进入两组船身之间,并控制浮标盒中电机带动绞盘转动,进行锚绳回收,当锚绳回收不正常时,通过第二电动伸缩杆伸出轴伸出,带动活动割刀与固定割刀接触,将锚绳切断,再通过第一电动伸缩杆伸出轴做伸出动作,展开回收网,通过船身前进进而通过回收网兜住浮标盒,就近驶回岸边,完成回收工作,浮标盒可重复利用。
(三)有益效果
本发明提供了无人船水下测量系统。具备以下有益效果:
1、该无人船水下测量系统,通过船身底部的测量采集模块及摄像头检测采集水下地形信息及水面状况,将采集数据通过通讯模块向工控计算机传输,通过工控计算机程序生成水下地形等深线图表,应用于大面积水域时,在网桥传输距离最大范围内,通过投放结构将浮标盒进行投放,浮标盒通过定位组件悬停在投放区域,通过内置的网桥中继器进行信号传递中继,使得无人船可以测量更远的区域。
2、该无人船水下测量系统,当测量结束后,通过船身及浮标盒上的卫星定位模块确认各自位置,通过航行控制器控制船身靠近浮标盒,并使浮标盒进入两组船身之间,并控制浮标盒中定位组件进行锚绳回收,当锚绳回收不正常时,通过切割组件将锚绳切断,再通过驱动组件展开回收网兜住浮标盒,就近驶回岸边,完成回收工作,浮标盒可重复利用。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明船身及第一缓冲层局部结构剖视图;
图3为本发明驱动组件及回收结构连接示意图;
图4为本发明浮标盒结构示意图;
图5为本发明浮标盒及锚绳、锚块结构示意图;
图6为本发明浮标盒内部结构局部剖视图;
图7为本发明切割组件局部结构俯面剖视图。
其中,1、船身;2、螺旋桨推进器;3、天线;4、摄像头;5、支杆;6、固定板;7、电磁铁;8、浮标盒;9、第一电动伸缩杆;10、第一布条;11、铁环;12、第二布条;13、回收网;14、锚绳;15、锚块;16、第一缓冲层;17、第二缓冲层;18、隔离罩;19、电机;20、绞盘;21、第二电动伸缩杆;22、固定割刀;23、活动割刀。
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做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。
实施例:
如图1到图7所示,本发明实施例提供无人船水下测量系统,包括两组船身1、工控计算机、航行控制器,两组船身1底部均设置有用于测量勘测的测量采集模块,两组船身1内部均设置有船载控制装置,船载控制装置包括供电模块、总控制模块、通讯模块、卫星定位模块以及转向模块;呈两两相对分别固定连接在两组船身1下壁且靠后位置用于驱动船身1运动的四组螺旋桨推进器2,根据设定的航线,固定连接在船身1上壁的摄像头4及天线3,天线3靠近船身1尾部,摄像头4靠近船身1头部;由螺旋桨推进器2推进船身1运动,由测量采集模块以及摄像头4采集数据;
通过四根支杆5固定连接在两组船身1上壁的固定板6;可拆卸连接在固定板6下壁且位于两组船身1之间的浮标盒8,浮标盒8内部设置有用于中继信号的网桥中继器以及供电模块、通讯模块、卫星定位模块;设置在固定板6与浮标盒8之间用于投放浮标盒8的投放结构,投放结构包括电磁铁7、铁环11,铁环11固定连接在浮标盒8上壁,电磁铁7固定连接在固定板6内壁且居中位置,电磁铁7外壁贯穿固定板6内壁且下壁与固定板6下壁平齐,电磁铁7通电时可将浮标盒8通过铁环11吸附在固定板6下壁,当电磁铁7断电失磁后浮标盒8通过自重落下。
设置在固定板6上用于测绘结束后回收浮标盒8的回收结构,回收结构包括第一布条10、第二布条12以及回收网13,第二布条12固定连接在固定板6下壁且位电磁铁7后侧,第一布条10两自由端分别固定连接在两组第一电动伸缩杆9伸出轴端部,回收网13设置在第一布条10、第二布条12之间,通过展开后的回收网13兜住。
回收结构与固定板6之间设置有用于驱动回收结构展开的驱动组件;驱动组件包括两根第一电动伸缩杆9,两根第一电动伸缩杆9均固定连接在固定板6上壁且分别靠近两组船身1的一侧,两根第一电动伸缩杆9伸出轴外壁均贯穿固定板6并延伸至固定板6下方,第一电动伸缩杆9伸出轴伸出时带动回收网13展开。
设置在浮标盒8下壁用于投放后固定位置的定位组件,定位组件包括隔离罩18、电机19、绞盘20、锚绳14以及锚块15,隔离罩18固定连接在浮标盒8内侧下壁且居中位置,隔浮标盒8内侧下壁且位于隔离罩18下方设置有通孔,电机19固定连接在隔离罩18侧壁,电机19伸出轴外壁贯穿隔离罩18并伸入隔离罩18内壁,绞盘20固定连接在电机19伸出轴伸入隔离罩18的端部,锚绳14缠绕在绞盘20外壁且其中一个自由端与绞盘20固定连接,锚绳14另以自由端贯穿浮标盒8下壁通孔后伸出,锚块15固定连接在锚绳14远离绞盘20的一端,通过锚块15沉底将浮标盒8固定在投放区域。
浮标盒8内部还设置有用于紧急情况下定位组件无法收回时应急用的切割组件,切割组件包括固定割刀22、活动割刀23以及第二电动伸缩杆21,第二电动伸缩杆21固定连接在隔离罩18侧壁且伸出轴外壁贯穿隔离罩18至隔离罩18内壁,活动割刀23固定连接在第二电动伸缩杆21伸入隔离罩18的端部,固定割刀22固定连接在隔离罩18内侧壁且远离第二电动伸缩杆21的一侧,锚绳14外壁自固定割刀22、活动割刀23之间,锚绳14回收异常时,第二电动伸缩杆21伸出轴伸出带动活动割刀23与固定割刀22接触,通过相互接触的刀口将锚绳14切断。
设置在浮标盒8以及两组船身1外壁用于发生碰撞时缓冲的缓冲结构,缓冲结构包括第二缓冲层17、两处第一缓冲层16,两处第一缓冲层16分别设置在两组船身1外壁,第二缓冲层17设置在浮标盒8外壁,缓冲结构用于浮标盒8回收时与船身1之间形成缓冲。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.无人船水下测量系统,其特征在于:包括两组船身(1)、工控计算机、航行控制器,两组所述船身(1)底部均设置有用于测量勘测的测量采集模块,两组所述船身(1)内部均设置有船载控制装置,所述船载控制装置包括供电模块、总控制模块、通讯模块、卫星定位模块以及转向模块;
呈两两相对分别固定连接在两组所述船身(1)下壁且靠后位置用于驱动船身(1)运动的四组螺旋桨推进器(2);
固定连接在所述船身(1)上壁的摄像头(4)及天线(3),所述天线(3)靠近船身(1)尾部,所述摄像头(4)靠近船身(1)头部;
通过四根支杆(5)固定连接在两组所述船身(1)上壁的固定板(6);
可拆卸连接在所述固定板(6)下壁且位于两组船身(1)之间的浮标盒(8),所述浮标盒(8)内部设置有用于中继信号的网桥中继器以及供电模块、通讯模块、卫星定位模块;
设置在所述固定板(6)与浮标盒(8)之间用于投放浮标盒(8)的投放结构;
设置在所述固定板(6)上用于测绘结束后回收浮标盒(8)的回收结构,所述回收结构与固定板(6)之间设置有用于驱动回收结构展开的驱动组件;
设置在所述浮标盒(8)下壁用于投放后固定位置的定位组件,所述浮标盒(8)内部还设置有用于紧急情况下定位组件无法收回时应急用的切割组件;
设置在所述浮标盒(8)以及两组船身(1)外壁用于发生碰撞时缓冲的缓冲结构。
2.根据权利要求1所述的无人船水下测量系统,其特征在于:所述投放结构包括电磁铁(7)、铁环(11),所述铁环(11)固定连接在浮标盒(8)上壁,所述电磁铁(7)固定连接在固定板(6)内壁且居中位置,所述电磁铁(7)外壁贯穿固定板(6)内壁且下壁与固定板(6)下壁平齐。
3.根据权利要求2所述的无人船水下测量系统,其特征在于:所述驱动组件包括两根第一电动伸缩杆(9),两根所述第一电动伸缩杆(9)均固定连接在固定板(6)上壁且分别靠近两组船身(1)的一侧,两根所述第一电动伸缩杆(9)伸出轴外壁均贯穿固定板(6)并延伸至固定板(6)下方。
4.根据权利要求3所述的无人船水下测量系统,其特征在于:所述回收结构包括第一布条(10)、第二布条(12)以及回收网(13),所述第二布条(12)固定连接在固定板(6)下壁且位电磁铁(7)后侧,所述第一布条(10)两自由端分别固定连接在两组第一电动伸缩杆(9)伸出轴端部,所述回收网(13)设置在第一布条(10)、第二布条(12)之间。
5.根据权利要求4所述的无人船水下测量系统,其特征在于:所述定位组件包括隔离罩(18)、电机(19)、绞盘(20)、锚绳(14)以及锚块(15),所述隔离罩(18)固定连接在浮标盒(8)内侧下壁且居中位置,所述隔浮标盒(8)内侧下壁且位于隔离罩(18)下方设置有通孔,所述电机(19)固定连接在隔离罩(18)侧壁,所述电机(19)伸出轴外壁贯穿隔离罩(18)并伸入隔离罩(18)内壁,所述绞盘(20)固定连接在电机(19)伸出轴伸入隔离罩(18)的端部。
6.根据权利要求5所述的无人船水下测量系统,其特征在于:所述锚绳(14)缠绕在绞盘(20)外壁且其中一个自由端与绞盘(20)固定连接,所述锚绳(14)另以自由端贯穿浮标盒(8)下壁通孔后伸出,所述锚块(15)固定连接在锚绳(14)远离绞盘(20)的一端。
7.根据权利要求6所述的无人船水下测量系统,其特征在于:所述切割组件包括固定割刀(22)、活动割刀(23)以及第二电动伸缩杆(21),所述第二电动伸缩杆(21)固定连接在隔离罩(18)侧壁且伸出轴外壁贯穿隔离罩(18)至隔离罩(18)内壁,所述活动割刀(23)固定连接在第二电动伸缩杆(21)伸入隔离罩(18)的端部,所述固定割刀(22)固定连接在隔离罩(18)内侧壁且远离第二电动伸缩杆(21)的一侧,所述锚绳(14)外壁自固定割刀(22)、活动割刀(23)之间。
8.根据权利要求7所述的无人船水下测量系统,其特征在于:所述缓冲结构包括第二缓冲层(17)、两处第一缓冲层(16),两处所述第一缓冲层(16)分别设置在两组船身(1)外壁,所述第二缓冲层(17)设置在浮标盒(8)外壁。
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