CN214875446U - 一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，通过远程操控底部有水质传感器模块的双体式船体到达指定水域实时检测水质，并安装摄像头进行实时拍摄视频且将视频实时回传，采集到的数据通过集成式无线通信模块实时回传到物联网平台，不用人工采取水样，避免因为取样地势恶劣等情况出现的工作人员安全事故，该无线通信模块还能够自动定位船体所在水域，能够以记录的起始点为目标航行返航，避免意外情况下船体失联；在船体上安装有照明灯及警示灯，能够补充光线；在桨叶外装有网罩，避免水面杂物搅入桨叶中；还安装有调速器，能够调节并稳定电机的速度保证船体稳定行驶；船体采用上壳下壳通过蝶形螺杆安装的方式形成，便于维修。

Description

一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备

技术领域

本实用新型涉及水环境监测设备技术领域，尤其涉及一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备。

背景技术

随着工业化和城市化的不断推进，水环境问题日渐重要，为保障我国居民、企业的用水安全，水质监测行业也迅速发展。传统的水质监测方式需要工作人员定点采样，采样环境复杂，难以保障工作人员的生命安全；少数的移动监测方式在所能到达的空间也较为局限，在移动性能上较为欠缺，难以支撑快速、高效、灵活的监测需求。以上的监测方式不仅耗费较长周期、大量人力物力，且实时性较差，无法应对紧急突发的水环境污染事件，另一方面，使用上述方法所得到的监测数据不适合进行一个较为完善的信息化处理。应此，我们设计了一种主要用于应急水环境监测的双体式单兵设备，该设备可以较好的解决以上存在的问题。

发明内容

根据以上技术问题，本实用新型提供一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，其特征在于包括船体、水质传感器模块、操控装置、供电模块、动力模块、无线通信模块、摄像头、嵌入式控制器、遥控器接收器、灯控制器、调速器、照明灯、转压模块，所述船体前方安装有照明灯，所述船体上安装有摄像头，所述船体内安装有供电模块、动力模块、无线通信模块、水质传感器模块、转压模块、嵌入式控制器、遥控器接收器、灯控制器和调速器，所述灯控制器与照明灯连接，所述动力模块、无线通信模块、摄像头与供电模块相连接，所述摄像头通过导线与无线通信模块相连接，所述水质传感器模块与无线通信模块通过防水导线相连接；所述供电模块通过转压模块向摄像头、水质传感器模块、无线通信模块供电；所述动力模块通过嵌入式控制器与遥控器接收器连接，所述嵌入式控制器通过遥控器接收器接收外部控制信号控制动力模块运行；所述操控装置与嵌入式控制器连接；所述船体上安装有电源开关和led灯开关，所述电源开关与供电模块连接，所述led灯开关与灯控制器连接；

所述船体尾部安装有警示灯，所述警示灯与灯控制器连接；

所述动力模块包括电机和桨叶，所述电机输出端穿过船体安装有桨叶，所述桨叶设置在船体底部后方；所述桨叶外部设置有网罩，所述网罩扣接在船体上；所述动力模块的电机与嵌入式控制器电连接，所述电机和调速器连接。

所述船体包括上壳、下壳，所述下壳左右两侧的中间部位开设有安装孔，所述安装孔处安装有蝶形螺杆，所述上壳通过蝶形螺杆穿过安装孔固定在下壳上；

所述下壳内中间位置设置有储存仓，所述无线通信模块安装在储存仓内；所述储存仓下方安装有长方形支架，所述遥控器接收器、灯控制器和调速器安装在长方形支架中；

所述储存仓的仓门处安装有仓伺服器，所述储存仓通过仓伺服器控制仓门的开启，所述仓伺服器与操控装置连接。

所述摄像头位于上壳前端；所述水质传感器模块有两个且分别安装在船体前端左右两侧底部；所述电机有2个且分别安装在长方形支架下端左右两侧；所述下壳上开设有电池槽，所述电池槽有2个且分别设置在储存仓左右两侧，所述供电模块有2个且分别安装在2个电池槽内。

所述船体长度为83cm，宽度为52.3cm，高度为30cm，所述船身的材料为ABS工程塑料，所述船体为双体船；所述电机采用无刷电机；所述供电模块为规格为3.7v/3200MAH锂电池；所述水质传感器模块包括DOS600溶解氧传感器、ZZ-WQS-AN-U485投入式氨氮离子传感器；所述操控装置采用2.4Ghz频率遥控器。

所述无线通信模块采用工业级有人USR-N540四串口服务器及USR-G8004g路由器。

所述无线通信模块采用两个USR-G7804GDTU模块。

所述电机接入处涂抹有RC模型润滑剂，所述嵌入式控制器、遥控器接收器、灯控制器上用705透明硅橡胶胶水制作防水层，所述水质传感器模块接口处选择金属M12防水接头，防水接头内部采用丁晴橡胶防水层；

所述船体外端安装有显示屏，所述显示屏与供电模块电连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过远程操控底部设有水质传感器模块的双体式船体到达指定水域检测水质信息，在船体运行过程中能与被测水域接触进行实时检测，数据检测快速，且安装有摄像头进行实时拍摄视频并将视频实时传输到用户界面，采集到的数据通过集成式无线通信模块将数据实时回传到物联网平台，数据回传快速，可以不用通过人工采取水样，适用于意外发生的水环境污染事件，避免因为取样地势恶劣等情况出现的工作人员安全事故，可以有效减少在水质监测中的人力物力消耗，装置体积较小，重量轻，便于携带部署，装置功率低；且该无线通信模块还能够自动定位船体所在水域，自动定位优点为紧急情况采集信息提供保证，如人为切换一键返航模式或者意外情况导致遥控器失联，则以记录的起始点为目标航行返航，能够避免意外情况下船体失联导致财产损失；另外集成式无线通信模块具有高速率低时延，支持多种协议透传，降低生产和后期维护成本，提升大量投入使用的可能性，该无线通信模块操作简易，后期维护成本较低，可使用期限较长，能够快速大量投入使用。

本实用新型在船体上安装有照明灯及警示灯，作为面对突发污染事件处于光线不佳的环境或夜晚时，该设备能够为提供实时图像补充足够的光线；另外还在桨叶外装有网罩避免航行中水面杂物搅入桨叶中；且双体式船体左右船舱均密封，且由ABS工程塑料制作不会渗水，在电机接入处使用RC模型润滑剂，该润滑剂有很好的防水性能，能有效的防止水从电机处进入船舱内，在船体内部各控制器电子器件上层用705透明硅橡胶胶水制作防水层，在水质传感器模块接口处选择金属M12防水接头，防水接头内部采用丁晴橡胶防水层，整体防水性能好；另外还安装有调速器，能够调节并稳定电机的速度保证船体稳定行驶；另外船体采用上壳下壳通过蝶形螺杆安装的方式形成，维修时将蝶形螺杆取下即可打开上壳对下壳内电器元件进行维修，便于维修。

本实用新型的船体搭载DOS600溶解氧传感器、ZZ-WQS-AN-U485投入式氨氮离子传感器，两种传感器均为485通信型工业传感器，该类传感器精度较高，灵敏度高，防腐蚀探头不易损坏，使用寿命长，减少现场维护工作量，能够自动进行温度补偿，同时测量氨氮和水温，氨氮精度±1％F.S，通过数据传输单元将获取水质信息发往测控终端；供电采用两个规格为3.7v/3200MAH锂电池供电，可以持续使用约3-4个小时，相比太阳能供电不受天气环境影响，有足够的电力供给；操控采用2.4Ghz频率遥控器，最远操控距离可达500M左右，使检测设备快速移动到达指定水域，进行水质检测，测量即时、灵活高效，2.4Ghz频段较高，无线电波绕射能力较强，在有障碍物遮挡的情况下不易失控，可实现较远距离无线操控；

船体采用双体式船体行驶稳定性好，不易侧翻，可抗约5-6级风浪，具有良好地可扩展性；另外采用集成式工业无线通信模块，支持协议透传具有高速率低时延，远程配置，可以实时自动定位追溯污染源。

附图说明

图1为本实用新型的船体的下壳俯视图；

图2为本实用新型的船体侧视图；

图3为本实用新型的船体后视图；

图4为本实用新型的无线通行模块的采用工业级有人USRN540四串口服务器及USR-G8004g路由器时结构示意图；

图5为本实用新型的无线通信模块的采用两个USR-G7804GDTU模块时结构示意图。

如图：1、储存仓；2、仓伺服器；3、供电模块；4、电机；5、遥控器接收器；6、照明灯；7、调速器；8、摄像头；9、电源开关；10、led灯开关；11、灯控制器；12、上壳；13、下壳；14、安装孔；15、桨叶；16、网罩；17、DOS600溶解氧传感器；18、ZZ-WQS-AN-U485投入式氨氮离子传感器；19、长方形支架；20、防水导线；21、显示屏；22、无线通信模块；23、工业级有人USR-N540四串口服务器；24、USR-G8004g路由器；25、转压模块；26、USR-G7804GDTU模块。

具体实施方式

实施例1

本实用新型提供一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，其特征在于包括船体、水质传感器模块、操控装置、供电模块3、动力模块、无线通信模块22、摄像头8、嵌入式控制器、遥控器接收器5、灯控制器11、调速器7、照明灯6、转压模块25，船体前方安装有照明灯6，船体上安装有摄像头8，船体内安装有供电模块3、动力模块、无线通信模块22、水质传感器模块、转压模块25、嵌入式控制器、遥控器接收器5、灯控制器11和调速器7，灯控制器11与照明灯6连接，动力模块、无线通信模块22、摄像头8与供电模块3相连接，摄像头8通过导线与无线通信模块22相连接，水质传感器模块与无线通信模块22通过防水导线20相连接；供电模块3通过转压模块25向摄像头8、水质传感器模块、无线通信模块22供电；动力模块通过嵌入式控制器与遥控器接收器5连接，嵌入式控制器通过遥控器接收器5接收外部控制信号控制动力模块运行；操控装置与嵌入式控制器连接；船体上安装有电源开关9和led灯开关10，电源开关9与供电模块3连接，led灯开关10与灯控制器11连接；

船体尾部安装有警示灯，警示灯与灯控制器11连接；

动力模块包括电机4和桨叶15，电机4输出端穿过船体安装有桨叶15，桨叶15设置在船体底部后方；桨叶15外部设置有网罩16，网罩16扣接在船体上；动力模块的电机4与嵌入式控制器电连接，电机4和调速器7连接。

船体包括上壳12、下壳13，下壳13左右两侧的中间部位开设有安装孔14，安装孔14处安装有蝶形螺杆，上壳12通过蝶形螺杆穿过安装孔14固定在下壳13上；

下壳13内中间位置设置有储存仓1，无线通信模块22安装在储存仓1内；储存仓1下方安装有长方形支架19，遥控器接收器5、灯控制器11和调速器7安装在长方形支架19中；

储存仓1的仓门处安装有仓伺服器2，储存仓1通过仓伺服器2控制仓门的开启，仓伺服器2与操控装置连接。

摄像头8位于上壳12前端；水质传感器模块有两个且分别安装在船体前端左右两侧底部；电机4有2个且分别安装在长方形支架19下端左右两侧；下壳13上开设有电池槽，电池槽有2个且分别设置在储存仓1左右两侧，供电模块3有2个且分别安装在2个电池槽内。

船体长度为83cm，宽度为52.3cm，高度为30cm，船身的材料为ABS工程塑料，船体为双体船；电机4采用无刷电机4；供电模块3为规格为3.7v/3200MAH锂电池；水质传感器模块包括DOS600溶解氧传感器17、ZZ-WQS-AN-U485投入式氨氮离子传感器18；操控装置采用2.4Ghz频率遥控器。

无线通信模块22采用工业级有人USR-N540四串口服务器23及USR-G8004g路由器24。

无线通信模块22采用两个USR-G7804GDTU模块26。

电机4接入处涂抹有RC模型润滑剂，嵌入式控制器、遥控器接收器5、灯控制器11上用705透明硅橡胶胶水制作防水层，水质传感器模块接口处选择金属M12防水接头，防水接头内部采用丁晴橡胶防水层；

船体外端安装有显示屏21，显示屏21与供电模块3电连接。

实施例2

当使用本实用新型时，先确保电源开关9已关闭的前提下拧下蝶形螺杆，打开船体的上壳12，将2个供电模块3分别安装在下壳13的储存仓1左右两侧的电池槽中，之后插上电源，盖上上壳12，之后依次打开遥控器发射器的电源开关9、供电装置的电源开关9和led灯开关10，并检查前尾的照明灯6、警示灯是否正常，操作操控装置，使遥控器接收器5接收外部控制信号，并通过嵌入式控制器控制动力模块运行，以此检测电机4是否正常运行；

完成以上步骤以后，将水质传感器模块接入接线端子，在物联网平台进行配置传感器的信息，以及传输协议即可使用，在无线通信模块22的USR-G8004g路由器24内部需要插入4G的物联网卡，摄像头8直接连接USR-G8004g路由器24的WIFI通过网络无线传输，也可以通过网线接入工业级有人USR-N540四串口服务器23进行数据回传，之后将船体平稳放入待检测水中；

操作操控装置使船体在水中移动检测，操作操控装置，使遥控器接收器5接收外部控制信号，并通过嵌入式控制器控制动力模块运行，桨叶15转动进而将船体推进，通过调速器7能够调节并稳定电机4的速度保证船体稳定行驶，在移动过程中网罩16对桨叶15进行防护，避免水中杂质进入桨叶15造成卡死影响移动，且运行时照明灯6及警示灯对船体提供光线，作为面对突发污染事件处于光线不佳的环境或夜晚时提供实时图像的光线补充；水质传感器模块采集到的数据通过无线通信模块22的工业级有人USR-N540四串口服务器23再通过USR-G8004g路由器24，之后通过移动网络将数据传输到物联网平台，也可以直接通过USR-G7804GDTU模块26直接将数据传输到配套物联网平台；摄像头8通过无线通信模块22将拍摄的视频实时传输到用户界面，通过配套物联网平台实时的观测水域周围环境，用户只需登录相应网址即可观测周围环境，及时了解情况；

且该无线通信模块还能够自动定位船体所在水域，自动定位优点为紧急情况采集信息提供保证，当通过操控装置人为切换一键返航模式或者当通过摄像头8实时查看到意外情况时，控制操控装置，使遥控器接收器5接收外部控制信号，并通过嵌入式控制器控制动力模块运行，电机4反向转动可使桨叶15反转进而使船体返航，避免船体失联导致的财产损失；

检测结束后还可将蝶形螺杆拆下后将上壳12打开，再通过操控操控装置使仓伺服器2控制储存仓1开启来对无线通信模块22取出或检修；另外在运行时供电模块3始终通过转压模块25给不同的设备提供不同的电压，以保证设备能够正常运行。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本实用新型提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，其特征在于包括船体、水质传感器模块、操控装置、供电模块、动力模块、无线通信模块、摄像头、嵌入式控制器、遥控器接收器、灯控制器、调速器、照明灯、转压模块，所述船体前方安装有照明灯，所述船体上安装有摄像头，所述船体内安装有供电模块、动力模块、无线通信模块、水质传感器模块、转压模块、嵌入式控制器、遥控器接收器、灯控制器和调速器，所述灯控制器与照明灯连接，所述动力模块、无线通信模块、摄像头与供电模块相连接，所述摄像头通过导线与无线通信模块相连接，所述水质传感器模块与无线通信模块通过防水导线相连接；所述供电模块通过转压模块向摄像头、水质传感器模块、无线通信模块供电；所述动力模块通过嵌入式控制器与遥控器接收器连接，所述嵌入式控制器通过遥控器接收器接收外部控制信号控制动力模块运行；所述操控装置与嵌入式控制器连接；所述船体上安装有电源开关和led灯开关，所述电源开关与供电模块连接，所述led灯开关与灯控制器连接；所述船体尾部安装有警示灯；所述警示灯与灯控制器连接；

所述动力模块包括电机和桨叶，所述电机输出端穿过船体安装有桨叶，所述桨叶设置在船体底部后方；所述桨叶外部设置有网罩，所述网罩扣接在船体上；所述动力模块的电机与嵌入式控制器电连接，所述电机和调速器连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，其特征在于所述船体包括上壳、下壳，所述下壳左右两侧的中间部位开设有安装孔，所述安装孔处安装有蝶形螺杆，所述上壳通过蝶形螺杆穿过安装孔固定在下壳上。

3.根据权利要求2所述的一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，其特征在于所述下壳内中间位置设置有储存仓，所述无线通信模块安装在储存仓内；所述储存仓下方安装有长方形支架，所述遥控器接收器、灯控制器和调速器安装在长方形支架中；所述储存仓的仓门处安装有仓伺服器，所述储存仓通过仓伺服器控制仓门的开启，所述仓伺服器与操控装置连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，其特征在于所述摄像头位于上壳前端；所述水质传感器模块有两个且分别安装在船体前端左右两侧底部；所述电机有2个且分别安装在长方形支架下端左右两侧；所述下壳上开设有电池槽，所述电池槽有2个且分别设置在储存仓左右两侧，所述供电模块有2个且分别安装在2个电池槽内。

5.根据权利要求1所述的一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，其特征在于所述船体长度为83cm，宽度为52.3cm，高度为30cm，所述船体的材料为ABS工程塑料，所述船体为双体船；所述电机采用无刷电机；所述供电模块为规格为3.7v/3200MAH锂电池；所述水质传感器模块包括DOS600溶解氧传感器、ZZ-WQS-AN-U485投入式氨氮离子传感器；所述操控装置采用2.4Ghz频率遥控器。

6.根据权利要求5所述的一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，其特征在于所述无线通信模块采用工业级有人USR-N540四串口服务器及USR-G8004g路由器。

7.根据权利要求5所述的一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，其特征在于所述无线通信模块采用两个USR-G7804GDTU模块。

8.根据权利要求1所述的一种用于应急水环境监测的双体式单兵设备，其特征在于所述电机接入处涂抹有RC模型润滑剂，所述嵌入式控制器、遥控器接收器、灯控制器上用705透明硅橡胶胶水制作防水层，所述水质传感器模块接口处选择金属M12防水接头，防水接头内部采用丁晴橡胶防水层。

Images