CN207617933U - 一种用于河道水质监测的无人船 - Google Patents

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朱灵龙
张永宏
阚希
夏广浩
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Abstract

本实用新型公开了一种用于河道水质监测的无人船，包括船体、安装在船体上的主控芯片、电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统。本实用新型无人船以STM32F103VET6为核心，采用内部总线统一管理电源与动力系统，自主巡航系统、视频采集系统、和水质信息采集系统，集水质在线监测、水体采样、水域环境视频取证等功能与一体，极大地提高了河道水环境污染监测的自动化水平；无人船性价比高，便于携带，易于操作，能实现更加便捷、高效的水体采样功能，提高河道水域环境监测效率。

Description

一种用于河道水质监测的无人船
技术领域
本实用新型涉及无人船自动控制技术领域，具体提供一种用于河道水质监测的无人船。
背景技术
水污染问题严重影响着人们的生产生活安全，对湖泊、河流水质进行全面、准确、实时的监测，对于水环境治理和水质安全保障具有重要意义。现有的水质自动监测站由于位置固定难以及时发现污染源，有人驾驶的移动水质监测船受城市水体复杂地形影响较大，且劳动力成本高。
在城市河道等相对狭窄且环境复杂的水体场所，缺少一种可自主巡航的水质监测无人船。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于河道水质监测的无人船，集水质监测、水体采样的功能于一体，可以实现自主巡航与主动避障。其既有利于测试人员可远程实时监控水质，降低劳动强度，又提高了测试数据的实时性和准确性。
为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：一种用于河道水质监测的无人船，包括船体、安装在船体上的主控芯片、电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统；所述的主控芯片通过通信接口连接电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统；主控芯片用于接受电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统的数据和运行信息，并通过通信接口向电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统发送控制指令。
进一步地，所述的主控芯片为STM32F103VET6，采用内部总线统一管理电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统。
进一步地，所述电源与动力系统包括电源模块和驱动模块；所述电源模块包括锂电池组和太阳能电池板；所述锂电池组为12V，所述太阳能电池板为30cm*10cm，在晴天太阳光照充足的情况下使用太阳能电池板供电，夜间巡航采用锂电池组供电；所述驱动模块包括驱动电机和船桨；所述的驱动电机驱动船桨转动，所述的驱动电机选用120W，12V微型直流永磁调速5D120GN-CC型电机，电机转速1800转。
进一步地，所述的自主巡航装置包括GPS模块、地磁传感器、超声波测距单元和红外测距单元。
进一步地，所述的视频采集装置为网络摄像头。
进一步地，所述水质信息采集装置包括水质在线监测设备和水样采集设备；所述水质在线监测设备包括水温传感器、酸碱度传感器、浊度传感器、溶解氧传感器、盐度传感器和氨氮传感器；所述水样采集设备包括步进电机、采样瓶、定滑轮；所述的采样瓶通过牵引绳和定滑轮与所述的步进电机连接，通过控制步进电机转动角度实现采样瓶投放深度。
进一步地，所述水质在线监测设备中6个传感器的安装点可以按照客户需求安置不同的水质监测传感器，且6个传感器安装点互相独立。
本实用新型的有益效果：本实用新型的无人船以STM32为核心，采用内部总线统一管理通讯转置，导航装置、动力装置、避障装置和应用设备，集水质在线监测、水体采样、水域环境视频取证等功能与一体，具备自主巡航、主动避障、自动采样等功能，极大地提高了河道水环境污染监测的自动化水平；无人船性价比高，便于携带，易于操作，能实现更加便捷、高效的水体采样功能，提高河道水域环境监测效率；
本实用新型通过太阳能电池板与锂电池组协同工作，提高了无人船在晴天的续航能力；
船体设置6个传感器安装点，适用于装置隔离和功能拓展，能方便地响应客户的定制需求。
附图说明
为了更清晰地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为自主巡航装置的结构框图。
图3为水质在线监测设备的结构框图。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，为本实用新型的一种用于河道水质监测的无人船，包括船体1、安装在船体上的主控芯片2、电源与动力系统、自主巡航装置4、视频采集装置5、水质信息采集装置和无线通信系统7；主控芯片2通过通信接口连接电源与动力系统、自主巡航装置4、视频采集装置5、水质信息采集装置和无线通信系统7；主控芯片2用于接受电源与动力系统、自主巡航装置4、视频采集装置5、水质信息采集装置和无线通信系统7的数据和运行信息，并通过通信接口向电源与动力系统、自主巡航装置4、视频采集装置5、水质信息采集装置和无线通信系统7发送控制指令。所述的视频采集装置5设置于船头的甲板上，所述的无线通信系统7设置于船尾的甲板上，所述的水质信息采集装置设置于船体一侧。
本实用新型的主控芯片为STM32F103VET6，采用内部总线统一管理电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统。
本实用新型的电源与动力系统包括电源模块和驱动模块9；所述电源模块包括锂电池组10和太阳能电池板11；所述锂电池组为12V，所述太阳能电池板11为30cm*10cm；所述的锂电池组10设置于船体内，所述的太阳能电池板11设置在船体的甲板上，在晴天太阳光照充足的情况下使用太阳能电池板供电，夜间巡航采用锂电池组供电；所述驱动模块9包括驱动电机和船桨；所述的驱动电机驱动船桨转动，所述的驱动电机选用120W，12V微型直流永磁调速5D120GN-CC型电机，电机转速1800转，拥有高速正反转马达，可调转速，可正转反转。
如图2所示，图2本实用新型的自主巡航装置4包括GPS模块12、地磁传感器13、超声波测距单元14和红外测距单元15。自主巡航装置组成的水面多维避障系统，能实现在复杂的水面交通状况下避障。
本实用新型的视频采集装置5为网络摄像头。
如图3所示，本实用新型的水质信息采集装置包括水质在线监测设备16和水样采集设备；所述水质在线监测设备16包括水温传感器18、酸碱度传感器19、浊度传感器20、溶解氧传感器21、盐度传感器22和氨氮传感器23；所述水样采集设备包括步进电机24、采样瓶25、定滑轮26；所述的采样瓶25通过牵引绳和定滑轮26与所述的步进电机24连接，通过控制步进电机24转动角度实现采样瓶25投放深度。
本实用新型水质采样设备16响应国家水质采样的技术要点，实现“定点、定时、定深、定量”的准确采样，采样过程如下：
无人船通过主控芯片控制自主巡航系统自动导航至指定采样点，并启动步进电机投放采样瓶，控制步进电机转动角度实现采样瓶投放至指定水深处。
本实用新型所述水质在线监测设备中6个传感器的安装点可以按照客户需求安置不同的水质监测传感器，且6个传感器安装点互相独立。
上面所述的实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (7)

1.一种用于河道水质监测的无人船，其特征在于：包括船体、安装在船体上的主控芯片、电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统；所述的主控芯片通过通信接口连接电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统；主控芯片用于接受电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统的数据和运行信息，并通过通信接口向电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统发送控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种用于河道水质监测的无人船，其特征在于：所述的主控芯片为STM32F103VET6，采用内部总线统一管理电源与动力系统、自主巡航装置、视频采集装置、水质信息采集装置和无线通信系统。
3.根据权利要求1所述的一种用于河道水质监测的无人船，其特征在于：所述电源与动力系统包括电源模块和驱动模块；所述电源模块包括锂电池组和太阳能电池板；所述锂电池组为12V，所述太阳能电池板为30cm*10cm，在晴天太阳光照充足的情况下使用太阳能电池板供电，夜间巡航采用锂电池组供电；所述驱动模块包括驱动电机和船桨；所述的驱动电机驱动船桨转动，所述的驱动电机选用120W，12V微型直流永磁调速5D120GN-CC型电机，电机转速1800转。
4.根据权利要求1所述的一种用于河道水质监测的无人船，其特征在于：所述的自主巡航装置包括GPS模块、地磁传感器、超声波测距单元和红外测距单元。
5.根据权利要求1所述的一种用于河道水质监测的无人船，其特征在于：所述的视频采集装置为网络摄像头。
6.根据权利要求1所述的一种用于河道水质监测的无人船，其特征在于：所述水质信息采集装置包括水质在线监测设备和水样采集设备；所述水质在线监测设备包括水温传感器、酸碱度传感器、浊度传感器、溶解氧传感器、盐度传感器和氨氮传感器；所述水样采集设备包括步进电机、采样瓶、定滑轮；所述的采样瓶通过牵引绳和定滑轮与所述的步进电机连接，通过控制步进电机转动角度实现采样瓶投放深度。
7.根据权利要求6所述的一种用于河道水质监测的无人船，其特征在于：所述水质在线监测设备中6个传感器的安装点可以按照客户需求安置不同的水质监测传感器，且6个传感器安装点互相独立。
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