CN215663036U - 一种水质采样无人船的浮台自动充电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种水质采样无人船的浮台自动充电系统，包括充电浮台和安装在无人船上的第一无线通信模块以及第一充电接口；所述充电浮台包括浮台主体、安装在浮台主体上的电源、船体导向装置、与电源连接的第二充电接口和与所述第一无线通信模块配合的第二无线通信模块；充电时，无人船经船体导向装置进入浮台主体内，并使第一充电接口与第二充电接口对接。本实用新型结构简单紧凑，配置合理，适应性强。通过浮台本体上设置有与电源连接的第二充电接口，充电时能够与置于充电区内的无人船上的第一充电接口实现对接，如此，可通过设置在水域内浮台本体为水质采样无人船充电，提高无人船的续航能力。

Description

一种水质采样无人船的浮台自动充电系统
技术领域
本实用新型涉及船舶、环保、电子通讯与信息工程等技术领域，具体为一种用于河道、湖泊水质检测的无人船自动充电系统。
背景技术
水质采样无人船是一种可以无需遥控，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人，这种水面智能机器人融合了船舶、通信、自动化、机器人控制等技术，实现了自主导航、智能避障、远距离通信、视频实时传输等功能，正被日益广泛应用于环保监测、科研勘探、水下测绘、乃至军事领域。目前环保监査部门为掌握所辖水域的水质情况，通常是对其进行定期或不定期的采样检测分析，依水质的各项质量指标决定相应的环保措施。然而，现有水质自动监测站由于位置固定难以及时发现污染源，而移动监测手段多为有人驾驶的水质监测车或监测船，不仅劳动力成本高，而且受城市水体的复杂地形影响，部分水域人工监测船或监测车根本无法驶入，造成目前水质监测体系存在响应不及时、时间与空间分辨率较低等问题，所以采用体型相对较小的无人船进行水质监测属于比较有效可行的手段。
现在大多数的无人船的供电均使用锂电池或者蓄电池，但是受制于电池水平的限制，一般可以正常工作4-5小时就必须返航，作业时间有限，不能满足无人船长时间作业的需求。如果增大电池的容量，不仅难于携带，还明显增加无人船的自重，这便对无人船整体的大小、尺寸、负载能力等提出了新的要求，并且这种上岸充电的形式，不仅受限环境、天气等因素，而且极其繁琐的充电步骤大大降低了充电效率，甚至有可能造成一定的人员安全风险。若将风力发电、太阳能发电等绿色能源装置加装在船舶本体之上，会造成船的本体过重，增加无人船航行工作时的风险系数。岸基类自动充电装置，充电工序比较复杂，同时受到水面涨浮回落的影响。船坞类自动充电装置，充电过程的操作步骤更加繁琐复杂，降低了无人船的充电效率，还有水面环境造成破坏。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种水质采样无人船的浮台自动充电系统，当无人船检测到电量较低时，可自主寻找充电站进行充电，以确保无人船全天侯工作。
本实用新型采用的技术方案是：一种水质采样无人船的浮台自动充电系统，其特征在于：包括充电浮台和安装在无人船上的第一无线通信模块以及第一充电接口：
所述充电浮台包括浮台主体、安装在浮台主体上的电源、船体导向装置、与电源连接的第二充电接口和与所述第一无线通信模块配合的第二无线通信模块；充电时，无人船经船体导向装置进入浮台主体内，并使第一充电接口与第二充电接口对接。
进一步地，所述浮台主体呈U形状，浮台主体的U形内腔为无人船充电区，所述船体导向装置为对称设置在浮台主体开口两侧的两个导向臂，两导向臂的前端开口大于浮台主体的充电区进口。
进一步地，所述浮台主体上还安装有船体限位机构，船体限位机构包括两块嵌装在第二充电接口两侧的电磁铁和安装在所述浮台主体两侧的到位监测传感器。
进一步地，所述第一充电接口设置在无人船船体内，在无人船船体后侧壁上设有与第一充电接口位置对应的窗口，在窗口下方安装有第一推杆电机，第一推杆电机的推杆上连接有一大小与窗口匹配的挡板，随着第一推杆电机的推杆的伸缩，可以关闭和打开窗口。
进一步地，所述浮台主体上通过一安装板固定安装有第二推杆电机，第二推杆电机的推杆与所述第二充电接口相连接。优选地，所述第二推杆电机的推杆通过柔性杆与所述第二充电接口相连接。
进一步地，所述安装板上还安装有监测第一充电接口和第二充电接口的相对距离的测距传感器。
进一步地，所述第一无线通信模块、第二无线通信模块为wifi模块、4g模块、5g模块、蓝牙模块中的一种或多种。
本实用新型的有益效果是：采用上述结构，结构简单紧凑，配置合理，适应性强。通过浮台本体上设置有与电源连接的第二充电接口，充电时能够与置于充电区内的无人船上的第一充电接口实现对接，如此，可通过设置在水域内浮台本体为水质采样无人船充电，提高无人船的续航能力。
另外，由于浮台本体也是漂浮在水面上的，可以始终能使第二充电接口与无人船上的第一充电接口始终保持在同一高度，稳定对接，保证了充电的稳定性，使得充电效率得到保证。
进一步地，电源可采用市电接入或蓄电池，采用蓄电池时，可与太阳能、风能等绿色能源发电设备配合使用，以保障充电站在闲置状态时，存储足够的电能以供无人船充电使用，与直接将绿色能源发电设备安装在无人船上相比，可降低环境因素对无人船的影响，并减轻了无人船的载重负担，延长无人船的持续性工作时间。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中水质采样无人船的结构示意图。
图3为本实用新型中充电浮台的结构示意图。
图4为本实用新型中第二充电接口与第二推杆电机连接的结构示意图。
图5为本实用新型中无人船开设窗口处的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1-5所示，本实用新型一种水质采样无人船的浮台自动充电系统，包括充电浮台100和安装在无人船200上的第一无线通信模块201以及第一充电接口202。其中，充电浮台100设置在水域(江河或湖泊等)内，可以设置一个或多个，多个设置时，可以沿河道间隔分布或者均布设置在湖泊内，以方便无人船就近充电。
所述充电浮台100包括浮台主体101、安装在浮台主体上的电源102、船体导向装置103、第二充电接口104和与所述第一无线通信模块201配合的第二无线通信模块105。在浮台本体101内设置充电线，用于连接电源110和第二充电接口104，从而在第二充电插口104及第一充电接口202建立连接时，可将电源的电能对无人船进行充电。
具体的，浮台主体101可通过可升降的连接杆300安装，可升降杆件的一端通过拧紧螺栓301连接在浮台之上，另一端可沿固定导杆上下移动。如此，可以保证充电浮台100可以随水面上下移动，而不可以左右偏移，保证充电可以有固定的X、Y坐标，Z坐标与无人船的Z坐标相同，从而配合无人船200充电。
本实施例中，所述第一无线通信模块201、第二无线通信模块105可以为wifi模块、4g模块、5g模块、蓝牙模块中的一种或多种。通过无线通信模块，无人船还可以与后方监控平台通信连接。
而电源110设置在浮台主体101内部，用于向无人船提供充电电能。应当指出，电源110可采用市电接入或蓄电池，采用蓄电池供电时，其电能还可以来自于太阳能、风能等绿色能源的转化。
所述浮台主体101呈U形状，浮台主体的U形内腔为无人船充电区106；充电区106尺寸与无人船的尺寸适配。具体的，所述船体导向装置103为对称设置在浮台主体开口两侧的两个导向臂，两导向臂的前端开口大于浮台主体的充电区进口，形成漏斗状的导向区，方便无人船停泊。
所述浮台主体101上还安装有船体限位机构，船体限位机构包括两块嵌装在第二充电接口两侧的电磁铁107和安装在所述浮台主体两侧的到位监测传感器108。
到位监测传感器108可以检测出浮台本体内是否有无人船到位。具体传感器选择上，到位监测传感器108可以是电容式接近传感器、电感式接近传感器、光电式接近传感器中的任意一种，但不限于此。本实用新型对接近传感器108的原理、型号均不做限制，只要其能检测出一定空间范围内是否存在物体即可。
进一步地，所述第一充电接口202设置在无人船200的船体内，在无人船船体后侧壁上设有与第一充电接口位置对应的窗口203，在窗口下方安装有第一推杆电机204，第一推杆电机的推杆上连接有一大小与窗口匹配的挡板205，随着第一推杆电机的推杆的伸缩，可以关闭和打开窗口203。
进一步地，所述浮台主体101内通过一安装板109固定安装有第二推杆电机110，第二推杆电机110的推杆与所述第二充电接口104相连接。
在所述安装板109上还安装有监测第一充电接口和第二充电接口的相对距离的测距传感器112。
如图4所示，第二充电接口104包括与电源连接的充电舱141和设置在充电舱141前端的导向口142。充电舱141安装在上述第二推杆电机的推杆上。导向口142为喇叭状，以便接收无人船的第一充电接口并将其引导至充电舱141内。具体的，在没有充电时，第二推杆电机110及第二充电接口104置于浮台主体101内。
本实用新型无人船在需要充电时，通过第一无线通信模块和第二无线通信模块的配对，使无人船开向最近的充电浮台，并经船体导向装置103进入浮台主体101内，通过两侧的到位监测传感器108检测无人船的进入后，使电磁铁107通电，利用磁性吸引无人船靠近，并且对充电过程中的无人船进行一定程度的位置限制，第二推杆电机的推杆伸出，带动第二充电接口104向前移动，使第一充电接口201与第二充电接口104对接；为无人船充电。
优选地，所述第二推杆电机110的推杆通过柔性杆111与所述第二充电接口相连接。通过设置柔性杆111，允许一定的弹性变形，可以避免因水面波动、无人船抖动而引起的充电接口损坏的情况，有效延长使用寿命且增加了充电的稳定性。
本实用新型的技术方案可以实现无人船的自动化充电，充电过程可以远程控制，无需人工在现场完成，保证无人船在无人值守的海域作业的展开。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。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，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种水质采样无人船的浮台自动充电系统，其特征在于：包括充电浮台和安装在无人船上的第一无线通信模块以及第一充电接口：
所述充电浮台包括浮台主体、安装在浮台主体上的电源、船体导向装置、与电源连接的第二充电接口和与所述第一无线通信模块配合的第二无线通信模块；充电时，无人船经船体导向装置进入浮台主体内，并使第一充电接口与第二充电接口对接。
2.根据权利要求1所述的水质采样无人船的浮台自动充电系统，其特征在于：所述浮台主体呈U形状，浮台主体的U形内腔为无人船充电区，所述船体导向装置为对称设置在浮台主体开口两侧的两个导向臂，两导向臂的前端开口大于浮台主体的充电区进口。
3.根据权利要求2所述的水质采样无人船的浮台自动充电系统，其特征在于：所述浮台主体上还安装有船体限位机构，船体限位机构包括两块嵌装在第二充电接口两侧的电磁铁和安装在所述浮台主体两侧的到位监测传感器。
4.根据权利要求1所述的水质采样无人船的浮台自动充电系统，其特征在于：所述第一充电接口设置在无人船船体内，在无人船船体后侧壁上设有与第一充电接口位置对应的窗口，在窗口下方安装有第一推杆电机，第一推杆电机的推杆上连接有一大小与窗口匹配的挡板，随着第一推杆电机的推杆的伸缩，可以关闭和打开窗口。
5.根据权利要求1所述的水质采样无人船的浮台自动充电系统，其特征在于：所述浮台主体内通过一安装板固定安装有第二推杆电机，第二推杆电机的推杆与所述第二充电接口相连接。
6.根据权利要求5所述的水质采样无人船的浮台自动充电系统，其特征在于：所述第二推杆电机的推杆通过柔性杆与所述第二充电接口相连接。
7.根据权利要求5所述的水质采样无人船的浮台自动充电系统，其特征在于：所述安装板上还安装有监测第一充电接口和第二充电接口的相对距离的测距传感器。
8.根据权利要求1-7任一项权利要求所述的水质采样无人船的浮台自动充电系统，其特征在于：所述第一无线通信模块、第二无线通信模块为wifi模块、4g模块、5g模块、蓝牙模块中的一种或多种。
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