CN206515092U - 一种可进行水样采集的无人船 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可进行水样采集的无人船，包括主控制系统及水样采集系统，所述主控制系统连接水样采集系统，所述水样采集系统内设置有水体采集器、气敏传感器、浊度分析仪、液位仪、水温分析仪及PH值检测仪，所述水体采集器分别连接气敏传感器、浊度分析仪、液位仪、水温分析仪及PH值检测仪，所述主控制系统连接水体采集器；所述主控制系统内设置有FPGA处理器、存储器电路及无人船控制系统，所述水体采集器连接FPGA处理器，所述FPGA处理器分别连接存储器电路和无人船控制系统；采用无人船技术对待采水样进行采集，实时的得出该水体所处水位、浊度、所含化学成分的量值，水体酸碱性以及水体温度信息，同时所采水体比之人工采集更具代表性。

Description

一种可进行水样采集的无人船

技术领域

本实用新型涉及无人船、智能控制、水样采集等技术领域，具体的说，是一种可进行水样采集的无人船。

背景技术

水样是指为检验水体中各种规定的特征，不连续或连续地从特定的水体中取出的有代表性的一部分。从采样时间上分，可分为瞬时水样和混合水样；从采样浓度上分，可分为表层水样、中层水样和底层水样；从测试项目分，可分为水质水样和生物水样。水样的代表性是分析测试准确性和评价结论可靠性的前提，而为了保证水样的代表性，必须选择具有代表性的监测断面或监测点位，采用规范化的采样方法，在规定的时段内采集样品，并及时、有效地将所采集水样加以稳定。

无人船是一种新型的水上监测平台，其以河川、湖泊、水库、海岸及港湾等水域为对象，以小型船舶为载体，集成定位导航、通讯与控制设备，可搭载多种监测传感器，以遥控/自主的工作方式完成特定水文和水环境要素监测。由于无人船具有布设灵活、成本经济、自动测量等特点，在水文要素观测、水环境监测、水库及河道泥沙淤积量评估、水利工程选址和水下考古等方面具有广阔的应用前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计出一种可进行水样采集的无人船，采用无人船技术对待采水样进行采集，并利用多种分析仪对所采集的不同位置的水体进行分析，能够实时的得出该水体所处水位、浊度、所含化学成分的量值，水体酸碱性以及水体温度信息，为进一步的对该区域内的水体进行净化处理提供原始的数据信息，以便能够制定出优化的水体净化处理策略；由于采用无人船技术进行水样采集，可以进一步的降低人工成本的投入，同时所采水体比之人工采集更具代表性。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种可进行水样采集的无人船，包括主控制系统及水样采集系统，所述主控制系统连接水样采集系统，所述水样采集系统内设置有水体采集器、气敏传感器、浊度分析仪、液位仪、水温分析仪及PH值检测仪，所述水体采集器分别连接气敏传感器、浊度分析仪、液位仪、水温分析仪及PH值检测仪，所述主控制系统连接水体采集器；所述主控制系统内设置有FPGA处理器、存储器电路及无人船控制系统，所述水体采集器连接FPGA处理器，所述FPGA处理器分别连接存储器电路和无人船控制系统。

进一步的为更好的实现本实用新型，能够提高FPGA处理器的处理性能，并且能够对所采集的水样信息进行备份，以便后期调阅，特别设置有下述结构：所述存储器电路内设置有铁电存储器和SD卡，所述FPGA处理器分别连接铁电存储器和SD卡。

进一步的为更好的实现本实用新型，能够提高FPGA处理器的处理性能，提升其数据处理速度，特别设置成下述结构：所述存储器电路内还设置有随机存储器，所述随机存储器连接FPGA处理器。

进一步的为更好的实现本实用新型，能够采用DSP处理技术对无人船控制系统进行控制，提高无人船控制系统的整体性能，优化数据处理能力，特别设置成下述结构：所述无人船控制系统内设置有DSP处理器、电机控制电路、舵机控制电路、陀螺仪、加速度计及雷达防撞系统，所述DSP处理器分别连接电机控制电路、舵机控制电路、陀螺仪、加速度计及雷达防撞系统，所述DSP处理器与FPGA处理器相连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，能够对主控制系统的供电电源进行检测，防止由于供电不稳定而出现系统故障，特别设置成下述结构：所述无人船控制系统内还设置有电源检测电路，所述电源检测电路连接DSP处理器。

进一步的为更好的实现本实用新型，能够与后台管理者进行无线通信，并且能够对无人船进行精准导航，特别设置有下述结构：所述主控制系统内还设置有无线电台和北斗导航系统，所述FPGA处理器分别与无线电台和北斗导航系统连接。

进一步的为更好的实现本发明，能够使FPGA处理器与DSP处理器之间的数据传输更具匹配性，提升整个主控制系统的处理性能，特别采用下述设置结构：所述DSP处理器通过双口RAM与FPGA处理器连接。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型采用无人船技术对待采水样进行采集，并利用多种分析仪对所采集的不同位置的水体进行分析，能够实时的得出该水体所处水位、浊度、所含化学成分的量值，水体酸碱性以及水体温度信息，为进一步的对该区域内的水体进行净化处理提供原始的数据信息，以便能够制定出优化的水体净化处理策略；由于采用无人船技术进行水样采集，可以进一步的降低人工成本的投入，同时所采水体比之人工采集更具代表性。

本实用新型利用嵌入式系统技术优势，提高控制系统的兼容性和可扩展性、以及远程维护和升级能力，利用嵌入式系统能耗低的特点，提高无人船的续航能力，利用DSP处理器强大的数字信号处理能力，提高对于控制算法的处理能力，实现复杂的控制算法。

本实用新型综合了FPGA和DSP处理器的优势，主控制系统集成度高；充分利用嵌入式系统高开放性、高运行效率、低能耗、跨平台和性能稳定等优势，提高了主控制系统的兼容性和可扩展性，以及远程维护和升级的能力。

本实用新型具有科学合理、设计先进、处理效率高等特点。

附图说明

图1为本实用新型结构图。

图2为本实用新型所述主控制系统结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

一种可进行水样采集的无人船，采用无人船技术对待采水样进行采集，并利用多种分析仪对所采集的不同位置的水体进行分析，能够实时的得出该水体所处水位、浊度、所含化学成分的量值，水体酸碱性以及水体温度信息，为进一步的对该区域内的水体进行净化处理提供原始的数据信息，以便能够制定出优化的水体净化处理策略；由于采用无人船技术进行水样采集，可以进一步的降低人工成本的投入，同时所采水体比之人工采集更具代表性，如图1、图2所示，特别设置成下述结构：包括主控制系统及水样采集系统，所述主控制系统连接水样采集系统，所述水样采集系统内设置有水体采集器、气敏传感器、浊度分析仪、液位仪、水温分析仪及PH值检测仪，所述水体采集器分别连接气敏传感器、浊度分析仪、液位仪、水温分析仪及PH值检测仪，所述主控制系统连接水体采集器；所述主控制系统内设置有FPGA处理器、存储器电路及无人船控制系统，所述水体采集器连接FPGA处理器，所述FPGA处理器分别连接存储器电路和无人船控制系统。

所述水样采集系统内所设置的水样采集器用于对不同位置的水体进行采集，并通过气敏传感器、浊度分析仪、液位仪、水温分析仪及PH值检测仪进行技术分析，从而确定不同位置处的水体化学成分含量值、浊度、水温、PH酸碱性；并将采集到的水样数据传送至所述FPGA处理器。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够提高FPGA处理器的处理性能，并且能够对所采集的水样信息进行备份，以便后期调阅，如图1、图2所示，特别设置有下述结构：所述存储器电路内设置有铁电存储器和SD卡，所述FPGA处理器分别连接铁电存储器和SD卡，所述SD卡可将经过分析后的水样数据信息进行存储。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够提高FPGA处理器的处理性能，提升其数据处理速度，如图1、图2所示，特别设置成下述结构：所述存储器电路内还设置有随机存储器，所述随机存储器连接FPGA处理器。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够采用DSP处理技术对无人船控制系统进行控制，提高无人船控制系统的整体性能，优化数据处理能力，如图1、图2所示，特别设置成下述结构：所述无人船控制系统内设置有DSP处理器、电机控制电路、舵机控制电路、陀螺仪、加速度计及雷达防撞系统，所述DSP处理器分别连接电机控制电路、舵机控制电路、陀螺仪、加速度计及雷达防撞系统，所述DSP处理器与FPGA处理器相连接；所述陀螺仪与加速度计上的数据经卡尔曼滤波对传感器进行补偿以及信息融合后，获得姿态角度信号，其中，角度信号通过电机控制电路结合DSP处理器运算，输出PWM信号通过舵机控制电路对舵机进行控制操作；所述雷达防撞系统，通过线性频率调制连续波雷达测量所述无人船与前方目标物之间距离与相对速度，并通过所述DSP处理器对采集的实时信息进行分析，判断当前所述无人船航行安全状态，其中，所述雷达防撞系统包括：IVS-465双通道雷达传感器、锁相环电路以及数模转换器。

实施例5：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够对主控制系统的供电电源进行检测，防止由于供电不稳定而出现系统故障，如图1、图2所示，特别设置成下述结构：所述无人船控制系统内还设置有电源检测电路，所述电源检测电路连接DSP处理器。

所述电源检测电路，用于检测所述无人船的电池电压信号，并通过简单电压对比法对电池剩余电量进行计算，判断无人船续航能力；同时能够对电池供电稳定度进行检测，防止由于供电不稳定而出现系统故障。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够与后台管理者进行无线通信，并且能够对无人船进行精准导航，如图1、图2所示，特别设置有下述结构：所述主控制系统内还设置有无线电台和北斗导航系统，所述FPGA处理器分别与无线电台和北斗导航系统连接。所述无线电台和北斗导航系统的设置用于预先给无人船输入航线，无线通信管理及导航；所述无线电台将所述无人船的当前位置、速度和状态等参数传送至后台的地面监控系统；同时所述FPGA处理器通过所述无线电台将采集到的所述水下测深数据传送至后台的地面监控系统。

实施例7：

本实施例是在实施例4-6任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，能够使FPGA处理器与DSP处理器之间的数据传输更具匹配性，提升整个主控制系统的处理性能，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：所述DSP处理器通过双口RAM与FPGA处理器连接。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可进行水样采集的无人船，其特征在于：包括主控制系统及水样采集系统，所述主控制系统连接水样采集系统，所述水样采集系统内设置有水体采集器、气敏传感器、浊度分析仪、液位仪、水温分析仪及PH值检测仪，所述水体采集器分别连接气敏传感器、浊度分析仪、液位仪、水温分析仪及PH值检测仪，所述主控制系统连接水体采集器；所述主控制系统内设置有FPGA处理器、存储器电路及无人船控制系统，所述水体采集器连接FPGA处理器，所述FPGA处理器分别连接存储器电路和无人船控制系统；所述无人船控制系统内设置有DSP处理器、电机控制电路、舵机控制电路、陀螺仪、加速度计及雷达防撞系统，所述DSP处理器分别连接电机控制电路、舵机控制电路、陀螺仪、加速度计及雷达防撞系统，所述DSP处理器与FPGA处理器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种可进行水样采集的无人船，其特征在于：所述存储器电路内设置有铁电存储器和SD卡，所述FPGA处理器分别连接铁电存储器和SD卡。

3.根据权利要求1或2所述的一种可进行水样采集的无人船，其特征在于：所述存储器电路内还设置有随机存储器，所述随机存储器连接FPGA处理器。

4.根据权利要求3所述的一种可进行水样采集的无人船，其特征在于：所述无人船控制系统内还设置有电源检测电路，所述电源检测电路连接DSP处理器。

5.根据权利要求3所述的一种可进行水样采集的无人船，其特征在于：所述主控制系统内还设置有无线电台和北斗导航系统，所述FPGA处理器分别与无线电台和北斗导航系统连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种可进行水样采集的无人船，其特征在于：所述DSP处理器通过双口RAM与FPGA处理器连接。

7.根据权利要求1或2所述的一种可进行水样采集的无人船，其特征在于：所述无人船控制系统内还设置有电源检测电路，所述电源检测电路连接DSP处理器。

8.根据权利要求1或2所述的一种可进行水样采集的无人船，其特征在于：所述主控制系统内还设置有无线电台和北斗导航系统，所述FPGA处理器分别与无线电台和北斗导航系统连接。