CN218172537U - 一种用于海域监测的无人船 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海域监测设备技术领域的一种用于海域监测的无人船，旨在解决现有技术中人工航海检测费时费力、工作效率底下的问题。其包括船体、船系统和码头终端，所述船系统包括安装在船体上的控制中心、水体检测模块、气象检测模块、水文信息采集模块、无线通信模块、动力驱动模块和电源模块，所述码头终端用于与船系统进行信息交互，所述无线通信模块用于为信息交互提供交互手段，所述动力驱动模块包括航行信息采集子模块和用于带动船舶航行的巡航子模块。本实用新型用于为海域检测工作提供无人控制系统，可极大降低设备的生产成本、使用成本以及能耗，航行路线准确有利于提升工作效率有利于对海域各个采样点的检测工作。

Description

一种用于海域监测的无人船

技术领域

本实用新型涉及一种用于海域监测的无人船，属于海域监测设备技术领域。

背景技术

世界上许多沿海国家为了自身和共同的利益都在积极发展现代海洋监测技术。对于我国来说，发展海洋水文气象监测技术对环境、军事的作用更为显著，需求更为迫切，主要原因如下：一是海洋监测技术是船舶航行的重要技术保障，海洋监测包括对海洋水文环境、海洋气象环境的监测；海洋水文环境包括温度、盐度、深度、海流、海浪，海洋气象环境包括风浪、气流、气压，它们对船舶的安全航行尤为重要；二是海洋监测技术是保护海洋环境的技术支撑，海洋环境的好坏直接影响着人们的健康和可持续发展的前景。对于我国来说，环境问题日益显现，对于海洋水质的监测需要加大力度。

但是现有的海洋监测技术主要依靠人工的方式，不仅浪费劳动力而且由于载人设备安全系数较高因此生产成本、使用成本以及能耗等的需求均比较高，不便于对检测点进行广域覆盖检测，此外航行路线根据人为判断也容易产生误差无法严格保证，工作效率底下，不利于对海域各个检测点的采样工作。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于海域监测的无人船，用于为海域检测工作提供无人控制系统，可极大降低设备的生产成本、使用成本以及能耗，航行路线准确有利于提升工作效率有利于对海域各个采样点的检测工作。

为实现上述目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：

一方面，本实用新型提供的一种用于海域检测无人船，包括船体、船系统和码头终端，所述船系统包括安装在船体上的控制中心、水体检测模块、气象检测模块、水文信息采集模块、无线通信模块、动力驱动模块和电源模块，所述码头终端用于与船系统进行信息交互，所述无线通信模块用于为信息交互提供交互手段；

所述电源模块用于为船系统进行供电，所述水体检测模块、气象检测模块、水文信息采集模块、无线通信模块和动力驱动模块均与控制中心电性连接；

所述水体检测模块包括水质检测探头和采集管，所述采集管用于将水体样液存储在储液瓶中；

所述动力驱动模块包括用于获知船舶位置信息、姿态信息的航行信息采集子模块和用于带动船舶航行的巡航子模块，所述航行信息采集子模块包括GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达与广电追踪系统，GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达与广电追踪系统依次与控制中心之间电连接，所述巡航子模块包括安装在船体上的螺旋桨、安装在船体上且用于带动螺旋桨工作的调速电机、安装在船体上的尾舵部件以及安装在船体上且用于带动尾舵部件工作的舵机。

具体的，所述气象检测模块包括温湿度传感器、风速风向仪、大气压力传感器。

具体的，所述水文信息采集模块包括深度测温器、声学测波仪、海流计、摄像机。

具体的，所述电源模块包括太阳能电池板、光伏控制器、蓄电池、逆变器，太阳能电池板、蓄电池分别与光伏控制器之间电连接，逆变器与蓄电池之间电连接。

具体的，所述水体检测模块包括PH传感器、水温传感器、溶解氧传感器、盐度传感器。

具体的，所述无线通信模块包括利用无线网络进行数传的4G通讯模块，利用北斗短文进行数据传输的北斗模块；

所述4G通讯模块用于实现水体检测模块、气象检测模块、水文信息采集模块、动力驱动模块与控制中心之间的信息交互；

所述北斗模块包括安装在船体上的第一北斗通信终端，安装在码头上的第二北斗通信终端，第一北斗通信终端与第二北斗通信终端通过北斗卫星系统传输信息，用于实现控制中心与码头终端之间的信息交互。

具体的，所述码头终端包括通过人机交互界面显示工作的海图数据端，用于存储船舶动静态信息的船舶信息存储模块，用于存储海洋气象信息的气象信息存储模块，用于存储海洋水文信息的水文信息存储模块，用于存储海洋水质信息的水质信息存储模块；

所述海图数据端包括海图数据库，应用基于B/S结构自动符号化海图工具且实现海图数据的符号化及绘制的海图数据渲染单元，用于海图数据坐标系统变换、海图数据导入、电子海图数据切割拼接的海图数据管理单元，用于发布显示海图的海图发布单元。

具体的，所述船舶信息存储模块、气象信息存储模块、水文信息存储模块均采用Mysql关系数据库；

所述海图数据端通过ADO接口访问船舶信息存储模块、气象信息存储模块、水文信息存储模块。

另一方面，本实用新型提供的一种用于海域监测的无人船，所述船体上设有采集管，所述储液瓶包括多组相互对应的采样瓶和样本瓶，每组所述采样瓶和采集管之间均连通设置有输送管，每组所述采样瓶和样本瓶之间均连通设置有过渡管，所述输送管和过渡管上分别装有第一阀门和第二阀门，每个所述输送管上均装有用于将采集管端口的液体输送至采样瓶内的第一水泵，每个所述过渡管上均装有用于将采样瓶内液体输送至样本瓶内的第二水泵，所述水质检测探头为多个且分别插在对应采样瓶的内部，所述控制中心在检测到水样异常时将目标水样抽吸至对应的样本瓶中。

具体的，所述船体上装有固定板，所述固定板上安装有电动推杆，所述采集管安装在电动推杆的输出端上。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型通过在船体上设置多个采集模块实现不同海域信息的采集，设备通过无线通信模块实现数据的汇总和传输，利用动力驱动模块实现船体的行进，此外，航行信息采集子模块用于获知船舶的位置信息和姿态信息，保证采样点位置准确性的同时可为巡航子模块驱动船舶航行提供可靠依据，可有效保证船舶行进路线，可在有效降低设备使用成本的同时极大减少所需能耗，有利于提升采样工作的工作效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种码头终端和船系统的构成示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种船体的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种船体结构的俯视图；

附图标记：1、船体；2、固定板；3、电动推杆；4、采集管；5、采样瓶；6、输送管；7、第一水泵；8、第一阀门；9、固定座；10、水质传感器；11、样本瓶；12、过渡管；13、第二水泵；14、第二阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：

本实用新型实施例提供的一种用于海域监测的无人船，用于为海域检测工作提供无人控制系统，可极大降低设备的生产成本、使用成本以及能耗，航行路线准确有利于提升工作效率有利于对海域各个采样点的检测工作，包括船体1、船系统和码头终端，船系统包括安装在船体1上的控制中心、水体检测模块、气象检测模块、水文信息采集模块、无线通信模块、动力驱动模块和电源模块，码头终端用于与船系统进行信息交互，无线通信模块用于为信息交互提供交互手段；

电源模块用于为船系统进行供电，水体检测模块、气象检测模块、水文信息采集模块、无线通信模块和动力驱动模块均与控制中心电性连接（图中控制模块），通过控制中心实现对各个模块获取的数据进行采集；

水体检测模块包括水质检测探头和采集管4，采集管4用于将水体样液存储在储液瓶中，此时水质检测探头可将其内部含有的各种功能的水质传感器10插入储液瓶中，实现对水质信息的采样（如PH值、盐碱度等）；

为保证船体1的准确航行路线，这里设置动力驱动模块包括用于获知船舶位置信息、姿态信息的航行信息采集子模块，用于带动船舶航行的巡航子模块，航行信息采集子模块包括GPS电罗经（罗经用于指示船舶、舰艇、火箭等运动载体在水平面内相对地球基准方向。与传统的电罗经和磁罗经相比,GPS罗经是一种新型的电子导航罗经,它集合了GPS与INS测姿技术,具有更多的优点）、AIS船舶自动识别系统（AIS船舶自动识别系统作为一种新型的助航设备，安装了AIS的船舶能够在不需要船舶驾驶员介入的情况下，周期性的在海上通过VHF频道自动广播船舶的运动信息。向其他过往船只发送本船的运动信息与轨迹，以提示其他过往船只提前规划航道，避免发生碰撞）、超前探测仪（用于分析水域临时预警情况）、雷达与广电追踪系统（用于追踪目标）。此时的GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达与广电追踪系统依次与控制中心之间电连接，受码头终端控制。为保证船体1的航行，这里在巡航子模块包括安装在船体1上的螺旋桨、安装在船体1上且用于带动螺旋桨工作的调速电机、安装在船体1上的尾舵部件以及安装在船体1上且用于带动尾舵部件工作的舵机，并以此保证船体1的航向以及动力的供应。

本实用新型实施例提供的一种用于海域监测的无人船，设置气象检测模块包括温湿度传感器、风速风向仪、大气压力传感器，用于检测目标海域温度湿度、风速风向以及当地的大气压力。

本实用新型实施例提供的一种用于海域监测的无人船，水文信息采集模块包括深度测温器、声学测波仪、海流计、摄像机，用于检测目标海域铅直海水温度、海浪、海流速度、海面状况等多项指标。

本实用新型实施例提供的一种用于海域监测的无人船，电源模块包括太阳能电池板、光伏控制器、蓄电池、逆变器，太阳能电池板、蓄电池分别与光伏控制器之间电连接，逆变器与蓄电池之间电连接，通过设置太阳能电池，可有效应对船体1在海域能量耗尽而无法找回的情况，也可有效节省电力。

本实用新型实施例提供的一种用于海域监测的无人船，水体检测模块包括PH传感器、水温传感器、溶解氧传感器、盐度传感器，用于检测目标海域水质的多项指标。

本实用新型实施例提供的一种用于海域监测的无人船，无线通信模块包括利用无线网络进行数传的4G通讯模块，利用北斗短文进行数据传输的北斗模块；此时的4G通讯模块用于实现水体检测模块、气象检测模块、水文信息采集模块、动力驱动模块与控制中心之间的信息交互；北斗模块包括安装在船体1上的第一北斗通信终端，安装在码头上的第二北斗通信终端，第一北斗通信终端与第二北斗通信终端通过北斗卫星系统传输信息，用于实现控制中心与码头终端之间的信息交互。

本实用新型实施例提供的一种用于海域监测的无人船，为便于码头终端对船体1和船系统进行控制，这里设置码头终端包括通过人机交互界面显示工作的海图数据端，用于获取目标海域信息，用于存储船舶动静态信息的船舶信息存储模块，用于存储海洋气象信息的气象信息存储模块，用于存储海洋水文信息的水文信息存储模块，用于存储海洋水质信息的水质信息存储模块，相关数据信息可经由无线通信模块上载至码头终端，并将相关信息存储至相应的存储模块中（如图1所示）；海图数据端包括海图数据库，应用基于B/S结构自动符号化海图工具且实现海图数据的符号化及绘制的海图数据渲染单元，用于海图数据坐标系统变换、海图数据导入、电子海图数据切割拼接的海图数据管理单元，用于发布显示海图的海图发布单元（现有技术内容，此处不做过多阐述）。

本实用新型实施例提供的一种用于海域监测的无人船，船舶信息存储模块、气象信息存储模块、水文信息存储模块均采用Mysql关系数据库；

海图数据端通过ADO接口访问船舶信息存储模块、气象信息存储模块、水文信息存储模块及水质信息处理模块，并以此更新海图数据端。

实施例二：

本实用新型实施例提供的一种用于海域监测的无人船，其与实施例一的不同之处在于具体提供了一种检测采样的方式，为此，可参照图2和图3所示，在船体1上设有采集管4用于抽吸样液，设置储液瓶包括多组相互对应的采样瓶5和样本瓶11（可参照图2所示使用固定座9进行固定），在每组采样瓶5和采集管4之间均连通设置有输送管6，并在每组采样瓶5和样本瓶11之间均连通设置有过渡管12，输送管6和过渡管12上分别装有第一阀门8和第二阀门14，在每个输送管6上均装有用于将采集管4端口的液体输送至采样瓶5内的第一水泵7，并在每个过渡管12上均装有用于将采样瓶5内液体输送至样本瓶11内的第二水泵13，此时将水质检测探头设置为多个且分别插在对应采样瓶5的内部，可避免水质检测探头直接探在海域不便操作或损坏的情况，当控制中心在检测到水样异常时控制对应水泵将目标水样抽吸至对应的样本瓶11中对水样进行存储（每个采样瓶5和样本瓶11均应当设有气孔以平衡气压），以便于带回码头进行详尽分析。

本实用新型实施例提供的一种用于海域监测的无人船，为便于对海域不同深度的水样进行检测，这里在船体1上装有固定板2，并在固定板2上安装有电动推杆3，将采集管4安装在电动推杆3的输出端上，通过控制电动推杆3的升降改变采集管4的采液位置，并以此是实现不同深度样液的采集。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于海域监测的无人船，其特征在于，包括船体、船系统和码头终端，所述船系统包括安装在船体上的控制中心、水体检测模块、气象检测模块、水文信息采集模块、无线通信模块、动力驱动模块和电源模块，所述码头终端用于与船系统进行信息交互，所述无线通信模块用于为信息交互提供交互手段；

所述电源模块用于为船系统进行供电，所述水体检测模块、气象检测模块、水文信息采集模块、无线通信模块和动力驱动模块均与控制中心电性连接；

所述水体检测模块包括水质检测探头和采集管，所述采集管用于将水体样液存储在储液瓶中；

所述动力驱动模块包括用于获知船舶位置信息、姿态信息的航行信息采集子模块，用于带动船舶航行的巡航子模块，所述航行信息采集子模块包括GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达与广电追踪系统，GPS电罗经、AIS船舶自动识别系统、超前探测仪、雷达与广电追踪系统依次与控制中心之间电连接，所述巡航子模块包括安装在船体上的螺旋桨、安装在船体上且用于带动螺旋桨工作的调速电机、安装在船体上的尾舵部件以及安装在船体上且用于带动尾舵部件工作的舵机。

2.根据权利要求1所述的一种用于海域监测的无人船，其特征在于，所述气象检测模块包括温湿度传感器、风速风向仪、大气压力传感器。

3.根据权利要求1所述的一种用于海域监测的无人船，其特征在于，所述水文信息采集模块包括深度测温器、声学测波仪、海流计、摄像机。

4.根据权利要求1所述的一种用于海域监测的无人船，其特征在于，所述电源模块包括太阳能电池板、光伏控制器、蓄电池、逆变器，太阳能电池板、蓄电池分别与光伏控制器之间电连接，逆变器与蓄电池之间电连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于海域监测的无人船，其特征在于，所述水体检测模块包括PH传感器、水温传感器、溶解氧传感器、盐度传感器。

6.根据权利要求1所述的一种用于海域监测的无人船，其特征在于，所述无线通信模块包括利用无线网络进行数传的4G通讯模块，利用北斗短文进行数据传输的北斗模块；

所述4G通讯模块用于实现水体检测模块、气象检测模块、水文信息采集模块、动力驱动模块与控制中心之间的信息交互；

所述北斗模块包括安装在船体上的第一北斗通信终端，安装在码头上的第二北斗通信终端，第一北斗通信终端与第二北斗通信终端通过北斗卫星系统传输信息，用于实现控制中心与码头终端之间的信息交互。

7.根据权利要求1所述的一种用于海域监测的无人船，其特征在于，所述码头终端包括通过人机交互界面显示工作的海图数据端，用于存储船舶动静态信息的船舶信息存储模块，用于存储海洋气象信息的气象信息存储模块，用于存储海洋水文信息的水文信息存储模块，用于存储海洋水质信息的水质信息存储模块；

所述海图数据端包括海图数据库，应用基于B/S结构自动符号化海图工具且实现海图数据的符号化及绘制的海图数据渲染单元，用于海图数据坐标系统变换、海图数据导入、电子海图数据切割拼接的海图数据管理单元，用于发布显示海图的海图发布单元。

8.根据权利要求7所述的一种用于海域监测的无人船，其特征在于，所述船舶信息存储模块、气象信息存储模块、水文信息存储模块均采用Mysql关系数据库；

所述海图数据端通过ADO接口访问船舶信息存储模块、气象信息存储模块、水文信息存储模块。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种用于海域监测的无人船，其特征在于，所述船体上设有采集管，所述储液瓶包括多组相互对应的采样瓶和样本瓶，每组所述采样瓶和采集管之间均连通设置有输送管，每组所述采样瓶和样本瓶之间均连通设置有过渡管，所述输送管和过渡管上分别装有第一阀门和第二阀门，每个所述输送管上均装有用于将采集管端口的液体输送至采样瓶内的第一水泵，每个所述过渡管上均装有用于将采样瓶内液体输送至样本瓶内的第二水泵，所述水质检测探头为多个且分别插在对应采样瓶的内部，所述控制中心在检测到水样异常时将目标水样抽吸至对应的样本瓶中。

10.根据权利要求9所述的一种用于海域监测的无人船，其特征在于，所述船体上装有固定板，所述固定板上安装有电动推杆，所述采集管安装在电动推杆的输出端上。

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