CN210639082U - 一种基于无人船的立体水质监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水质检测技术领域，且公开了一种基于无人船的立体水质监测系统，包括船体、用于船体移动的驱动机构、转向机构、下潜机构、检测机构以及设置在船体内部的控制箱，所述船体的船头上端安装有激光雷达，通过驱动机构、转向机构，调节船体整体的位置，同时通过下潜机构调节船体在水中的深度，进而对不同深度、不同位置的水质进行快速检测，最终的通过控制箱内的数据处理系统对检测数据进行综合，生成立体水质分布图，便于对整个水域的水质进行快速的分析，通过无线传输装置对综合后的数据进行传输，方便快捷。

Description

一种基于无人船的立体水质监测系统

技术领域

本实用新型涉及水质检测技术领域，具体为一种基于无人船的立体水质监测系统。

背景技术

用于水质监测的无人船通常运行于水面，对河流、湖泊的水质进行。然而，这种无人船无法对不同深度处的水质进行有效监测，仅能获取靠近水面的水质。水环境的管理和水质的监测急需一种立体水质检测系统。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于无人船的立体水质监测系统，具备检测方便快捷，且能够对水域内不同位置、深度的水质进行检测，能够快速生成立体水质分布图，便于对整个水域的水质进行快速的分析等优点，解决了传统的无人船检测系统的只能检测靠近水面的水质的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于无人船的立体水质监测系统，包括船体、用于船体移动的驱动机构、转向机构、下潜机构、检测机构以及设置在船体内部的控制箱，所述船体的船头上端安装有激光雷达，所述驱动机构主要由驱动电机构成，所述驱动电机设置在船体的尾部内侧，所述驱动电机的输出轴端出安装有叶轮，所述转向机构设置有两组，两个所述的转向机构包括活动板以及第一电动伸缩杆，所述活动板的一侧铰接在船体的外侧表面，所述第一电动伸缩杆通过销轴与船体的外侧连接，且所述第一电动伸缩杆的另一端通过销轴与活动板的内侧表面连接，所述下潜机构包括储水箱以及设置在储水箱内侧的水泵、负压泵，所述储水箱的上端安装有排气管，所述水泵的进水端设置有进水管，且所述进水管的下端依次穿过储水箱、船体设于船体的外侧下端，所述负压泵的出水端安装有排水管，所述排水管的上端依次穿过储水箱、船体设于船体的外侧上端，所述检测机构包括安装板以及水质分析装置，所述安装板通过固定架设于船体的外侧下方，所述安装板的内侧开设有左右贯穿的凹槽，所述水质分析装置设置在安装板的凹槽内，所述控制箱的输出端分别与驱动电机、第一电动伸缩杆以及水泵、负压泵的输入端电性连接，所述控制箱的输入端分别与激光雷达、水质分析装置的输出端电性连接。

优选的，所述排气管的上端设置于船体的外侧上端，且所述排气管的端处设置有电磁阀，所述电磁阀的输入端与控制箱的输出端电性连接。

优选的，所述水质分析装置包括常规五参数测试水质分析装置、基于全光谱法的水质监测水质分析装置。

优选的，所述控制箱的内部安装有处理器、数据处理系统、操控系统以及供电系统，所述处理器的分别与数据处理系统、操控系统的输出端连接，所述数据处理系统的输入端水质分析装置、激光雷达的输出端连接，所述操控系统的输出端分别与驱动机构、转向机构、下潜机构的输入端连接。

优选的，所述数据处理系统包括数据采集模块、A/D转换模块以及数据处理模块，所述A/D转换模块的输入端、输出端分别与数据采集模块输出端、数据处理模块的输入端电性连接。

优选的，所述控制箱内还安装有无线传输装置，所述无线传输装置的输入端与处理器的输出端电性连接。

优选的，所述操控系统内设置有基于GPS的定位模块。

优选的，所述水泵的进水端安装的进水管的下端设置有防堵塞球。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于无人船的立体水质监测系统，具备以下有益效果：

1、该一种基于无人船的立体水质监测系统，通过设置驱动机构、转向机构以及下潜机构，通过驱动机构的驱动电机进行驱动叶轮，为船体提供动力，而在船体移动的过程中，转向机构的第一电动伸缩杆调节活动板的角度，从而使船体所受阻力不同，进而调节船体的方向，进一步的，通过控制下潜机构的水泵以及负压泵的工作，根据储水箱内的水的容量从而调节船体所受的浮力，类似于潜水艇进行上浮与下潜，进而调节船体在水中的深度，并通过激光雷达对深度进行实时监测，通过对不同位置的水质进行检测，从而生成立体水质分布图，便于对整个水域的水质进行快速的分析。

附图说明

图1为本实用新型的整体的结构示意图；

图2为本实用新型的转向机构的结构示意图；

图3为本实用新型的下潜机构的结构示意图；

图4为本实用新型的检测机构的结构示意图；

图5为本实用新型的原理框图；

图6为本实用新型的操控系统的连接示意图。

图中：1、船体；11、激光雷达；2、驱动机构；21、驱动电机；22、叶轮；3、转向机构；31、活动板；32、第一电动伸缩杆；4、下潜机构；41、储水箱；42、水泵；421、进水管；43、负压泵；431、排水管；44、排气管； 5、监测机构；51、安装板；52、水质分析装置；53、第二电动伸缩杆；6、控制箱；61、处理器；62、数据处理系统；621、数据采集模块；622、A/D转换模块；623、数据处理模块；63、操控系统；631、定位模块；64、供电系统；65、无线传输装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型公开了一种基于无人船的立体水质监测系统，包括船体1、用于船体1移动的驱动机构2、转向机构3、下潜机构4、检测机构5以及设置在船体1内部的控制箱6，所述船体1的船头上端安装有激光雷达11，所述驱动机构2主要由驱动电机21构成，所述驱动电机21设置在船体1的尾部内侧，所述驱动电机21的输出轴端出安装有叶轮22，所述转向机构3设置有两组，两个所述的转向机构3包括活动板31以及第一电动伸缩杆32，所述活动板31的一侧铰接在船体1的外侧表面，所述第一电动伸缩杆 32通过销轴与船体1的外侧连接，且所述第一电动伸缩杆32的另一端通过销轴与活动板31的内侧表面连接，所述下潜机构4包括储水箱41以及设置在储水箱41内侧的水泵42、负压泵43，所述储水箱41的上端安装有排气管44，所述水泵42的进水端设置有进水管421，且所述进水管421的下端依次穿过储水箱41、船体1设于船体1的外侧下端，所述负压泵43的出水端安装有排水管431，所述排水管431的上端依次穿过储水箱41、船体1设于船体1的外侧上端，所述检测机构5包括安装板51以及水质分析装置52，所述安装板 51通过固定架设于船体1的外侧背面，所述安装板51的表面设置有第二电动伸缩杆53，所述水质分析装置52设置在安装板51的第二电动伸缩杆53的下端，所述控制箱6的输出端分别与驱动电机21、第一电动伸缩杆32以及水泵 42、负压泵43的输入端电性连接，所述控制箱6的输入端分别与激光雷达11、水质分析装置52的输出端电性连接。

进一步的，所述排气管44的上端设置于船体1的外侧上端，且所述排气管44的端处设置有电磁阀，所述电磁阀的输入端与控制箱6的输出端电性连接，在进行下潜时，通过排气管44排出储水箱41内的空气。

进一步的，所述水质分析装置52为采用全光谱法水质分析装置，同时对 COD、浊度、BOD、TOC等参数进行在线监测。

进一步的，所述控制箱6的内部安装有处理器61、数据处理系统62、操控系统63以及供电系统64，所述处理器61的分别与数据处理系统62、操控系统63的输出端连接，所述数据处理系统62的输入端水质分析装置52、激光雷达11的输出端连接，所述操控系统63的输出端分别与驱动机构2、转向机构3、下潜机构4的输入端连接。

进一步的，所述数据处理系统62包括数据采集模块621、A/D转换模块 622以及数据处理模块623，所述A/D转换模块622的输入端、输出端分别与数据采集模块621输出端、数据处理模块623的输入端电性连接，依次对水质分析装置52检测的数据进行处理，并综合测量结果。

进一步的，所述控制箱6内还安装有无线传输装置65，所述无线传输装置65的输入端与处理器61的输出端电性连接，便于对检测结果的实时传输。

进一步的，所述操控系统63内设置有基于GPS的定位模块631，对船体 1进行实时定位。

进一步的，所述水泵42的进水端安装的进水管421的下端设置有防堵塞球，有效的防止水中的杂质进入储水箱41。

工作原理：在进行水质监测时，通过控制箱6的操控系统63控制驱动机构2、转向机构3，对船体1的位置进行调整，当在水面进行检测时，下潜机构4的水泵42以及负压泵43停止工作，在完成水面检测后，操控系统63控制下潜机构4的水泵42工作，同时打开排气管44的电磁阀，通过水泵42将外部的水抽送至储水箱41的内部，改变船体1所受的浮力，从而使得船体1 逐渐下潜，下潜过程中通过激光雷达11对船体1所在的深度进行检测，在船体1进行移动或下潜过程中，且通过水质分析装置52能实现对水质的在线监测，综合测量结果，能获得立体的水质分布，便于对水质进行有效的分析，然后通过无线传输装置65对测量结果进行传输，方便快捷，完成下潜监测后，负压泵43将储水箱41内的水抽出，同时关闭水泵42，使船体1在浮力作用下逐渐上升。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于无人船的立体水质监测系统，包括船体(1)、用于船体(1)移动的驱动机构(2)、转向机构(3)、下潜机构(4)、检测机构(5)以及设置在船体(1)内部的控制箱(6)，其特征在于：所述船体(1)的船头上端安装有激光雷达(11)，所述驱动机构(2)主要由驱动电机(21)构成，所述驱动电机(21)设置在船体(1)的尾部内侧，所述驱动电机(21)的输出轴端出安装有叶轮(22)，所述转向机构(3)设置有两组，两个所述的转向机构(3)包括活动板(31)以及第一电动伸缩杆(32)，所述活动板(31)的一侧铰接在船体(1)的外侧表面，所述第一电动伸缩杆(32)通过销轴与船体(1)的外侧连接，且所述第一电动伸缩杆(32)的另一端通过销轴与活动板(31)的内侧表面连接，所述下潜机构(4)包括储水箱(41)以及设置在储水箱(41)内侧的水泵(42)、负压泵(43)，所述储水箱(41)的上端安装有排气管(44)，所述水泵(42)的进水端设置有进水管(421)，且所述进水管(421)的下端依次穿过储水箱(41)、船体(1)设于船体(1)的外侧下端，所述负压泵(43)的出水端安装有排水管(431)，所述排水管(431)的上端依次穿过储水箱(41)、船体(1)设于船体(1)的外侧上端，所述检测机构(5)包括安装板(51)以及水质分析装置(52)，所述安装板(51)通过固定架设于船体(1)的外侧背面，所述安装板(51)的表面设置有第二电动伸缩杆(53)，所述水质分析装置(52)设置在安装板(51)的第二电动伸缩杆(53)的下端，所述控制箱(6)的输出端分别与驱动电机(21)、第一电动伸缩杆(32)以及水泵(42)、负压泵(43)的输入端电性连接，所述控制箱(6)的输入端分别与激光雷达(11)、水质分析装置(52)的输出端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人船的立体水质监测系统，其特征在于：所述排气管(44)的上端设置于船体(1)的外侧上端，且所述排气管(44)的端处设置有电磁阀，所述电磁阀的输入端与控制箱(6)的输出端电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人船的立体水质监测系统，其特征在于：所述水质分析装置(52)为采用全光谱法水质分析装置。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人船的立体水质监测系统，其特征在于：所述控制箱(6)的内部安装有处理器(61)、数据处理系统(62)、操控系统(63)以及供电系统(64)，所述处理器(61)的分别与数据处理系统(62)、操控系统(63)的输出端连接，所述数据处理系统(62)的输入端水质分析装置(52)、激光雷达(11)的输出端连接，所述操控系统(63)的输出端分别与驱动机构(2)、转向机构(3)、下潜机构(4)的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于无人船的立体水质监测系统，其特征在于：所述数据处理系统(62)包括数据采集模块(621)、A/D转换模块(622)以及数据处理模块(623)，所述A/D转换模块(622)的输入端、输出端分别与数据采集模块(621)输出端、数据处理模块(623)的输入端电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于无人船的立体水质监测系统，其特征在于：所述控制箱(6)内还安装有无线传输装置(65)，所述无线传输装置(65)的输入端与处理器(61)的输出端电性连接。

7.根据权利要求4所述的一种基于无人船的立体水质监测系统，其特征在于：所述操控系统(63)内设置有基于GPS的定位模块(631)。

8.根据权利要求1所述的一种基于无人船的立体水质监测系统，其特征在于：所述水泵(42)的进水端安装的进水管(421)的下端设置有防堵塞球。

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