一種水域多功能監(jiān)測無人船的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人船自動控制領(lǐng)域，具體涉及一種水域多功能監(jiān)測無人船。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測需人工下水監(jiān)測和手動采樣，一般先租借船只，再劃船到指定地點進行相關(guān)操作，當監(jiān)測對象是大型水庫或湖泊時，工作量大且難以保證每次能“定點、定時，定量、定深”規(guī)范操作。對于每年各水域既定的監(jiān)測計劃，往往需要投入大量的人力物力，而且工作人員常常置身于惡劣和危險環(huán)境中，尤其在應(yīng)急水質(zhì)監(jiān)測時，靈活性不夠，難以進行高效的監(jiān)測工作。
[0003]在申請?zhí)枮?01010168446.7的中國發(fā)明專利申請中，所述水質(zhì)采樣機器人采樣設(shè)備無法完成國家在《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范HJ/T 91-2002》中的相關(guān)要求，當部分水域采樣水深超過10m時，所述采樣器中設(shè)置的蠕動栗是不能實現(xiàn)的，同時也沒有實現(xiàn)定深采樣；而且該船只設(shè)置尾部螺旋槳，在有風和水流情況下船易漂移，不能實現(xiàn)定點采樣；該船不具備水下探測防撞功能，容易被漁網(wǎng)、樹枝掛住；最后該船艙位為一體化設(shè)計，不適于裝置隔離和功能拓展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種水域多功能監(jiān)測無人船，集環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、水質(zhì)采樣、流速流量監(jiān)測等功能于一體，具備全自動導航、全自動采樣、全自動氣象監(jiān)控等功能。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種水域多功能監(jiān)測無人船，包括船體及設(shè)置于船體上的動力裝置、控制設(shè)備和應(yīng)用設(shè)備，所述船體設(shè)置五個負載艙室、在船體的船舷外側(cè)設(shè)置有緩沖膠墊；所述控制設(shè)備包括可編程控制器、導航裝置、通訊裝置，所述可編程控制器通過通訊接口連接動力裝置、導航裝置、通訊裝置和應(yīng)用設(shè)備，可編程控制器用于接收動力裝置、導航裝置、通訊裝置和應(yīng)用設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)和運行信息，并通過通訊接口向動力裝置、導航裝置、通訊裝置和應(yīng)用設(shè)備發(fā)送控制指令。
[0007]按上述方案，所述船體上還設(shè)有水質(zhì)采樣設(shè)備，水質(zhì)采樣設(shè)備包括調(diào)溫箱、采樣瓶、增壓栗、采樣管、排水管、采樣電磁閥、排水電磁閥和排氣孔，采樣瓶放置在調(diào)溫箱中，其中采樣管經(jīng)過增壓栗、采樣電磁閥與采樣瓶相連，采樣瓶底部設(shè)置排水管和排水電磁閥，采樣瓶左上側(cè)開有排氣孔；所述采樣電磁閥、排水電磁閥均與可編程控制器連接。
[0008]按上述方案，所述導航裝置包括GNSS導航系統(tǒng)和IMU慣性測量單元，所述IMU慣性測量單元包括三軸電子羅盤、三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和信號處理芯片。
[0009]按上述方案，所述通訊裝置包括北斗、LTE、數(shù)傳電臺、圖傳電臺，其中北斗的北斗天線、數(shù)傳電臺的電臺天線及圖傳電臺的視頻天線都安裝在無人船頂部；可編程控制器通過北斗、LTE和數(shù)傳電臺與測控中心形成聯(lián)動，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、錄波回放功能。
[0010]按上述方案，所述應(yīng)用設(shè)備包括氣象監(jiān)測設(shè)備、水質(zhì)采樣監(jiān)測探頭、視頻設(shè)備、語音設(shè)備、告警燈，所述水質(zhì)采樣監(jiān)測探頭包括水深儀、水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備、污泥采樣設(shè)備、采樣管進水管頭和ADCP測流設(shè)備。
[0011]按上述方案，所述船體上還設(shè)有全方位的壁障設(shè)備，所述壁障設(shè)備通過總線與可編程控制器相連，包括激光雷達、數(shù)字雷達和前視聲納。
[0012]按上述方案，所述動力裝置包括電源、電機、螺旋槳、升降機和導線箱，所述電源包括電池組和燃料箱；所述電機包括尾部燃氣發(fā)動機和側(cè)翼電動機；所述螺旋槳包括尾部螺旋槳、側(cè)翼螺旋槳、尾部舵機；所述升降機包括電動機和卷揚器，卷揚器卷繞水質(zhì)采樣監(jiān)測探頭尾部設(shè)置，具體為:卷揚器掛靠采樣管進水管頭、水深儀的探頭、水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備、污泥采樣器、ADCP測流設(shè)備設(shè)置；所述導線箱包括導軌滑輪和掛鉤。
[0013]按上述方案，所述氣象監(jiān)測設(shè)備包括氣溫傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器和風速儀。
[0014]按上述方案，所述水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備包括水溫傳感器、鹽度和電導傳感器、pH傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]1、本發(fā)明無人船以可編程控制器為核心，采用內(nèi)部總線和通訊接口板卡統(tǒng)一管理通訊裝置、導航裝置、動力裝置、壁障設(shè)備和應(yīng)用設(shè)備，集環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、水質(zhì)采樣、流速流量監(jiān)測等功能于一體，具備全自動導航、全自動采樣、全自動氣象監(jiān)控等功能，極大提高水域監(jiān)測作業(yè)自動化水平；無人船性價比高，便于攜帶，易于操作，能提供更加便捷、科學、高效的水質(zhì)采樣等服務(wù)，提高水域環(huán)境監(jiān)測效率；
[0017]2、通過控制船體側(cè)翼電動機和尾部燃氣發(fā)動機協(xié)同工作，使船體在監(jiān)測和采樣過程中具備抵抗風和水流干擾能力，實現(xiàn)定點采樣；水質(zhì)采樣設(shè)備完全響應(yīng)國家現(xiàn)行水質(zhì)采樣全部技術(shù)要求，實現(xiàn)“定點、定時、定深、定量”的準確采樣；
[0018]3、裝有數(shù)字雷達、激光雷達和前視聲納的壁障設(shè)備，不僅能在復(fù)雜水面交通狀況下壁障，而且能有效規(guī)避水下障礙，實現(xiàn)全方位壁障；
[0019]4、水質(zhì)采樣監(jiān)測探頭中設(shè)置水深儀，通過水柱垂向各點的水深和水質(zhì)監(jiān)測，生成單點立體采樣方案，并通過增壓栗使水質(zhì)采樣設(shè)備具備超深采樣功能(超過10m);
[0020]5、可編程控制器還具備數(shù)據(jù)存儲、錄波回放功能，不僅能保存采樣的數(shù)據(jù)，而且能記錄作業(yè)過程各項數(shù)據(jù)，通過北斗、LTE和數(shù)傳電臺與測控中心形成聯(lián)動；
[0021]6、船體設(shè)置五個艙室，適于裝置隔離和功能拓展，能友好響應(yīng)用戶定制需求。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)果示意圖；
[0023]圖2是氣象監(jiān)測設(shè)備；
[0024]圖3是本發(fā)明水質(zhì)采樣設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4本發(fā)明中采樣監(jiān)測設(shè)備；
[0026]圖中:1-船體，2-緩沖膠墊，3-可編程控制器，4-導航裝置，5-通訊裝置，6_氣象監(jiān)測設(shè)備，7-水質(zhì)采樣設(shè)備，8-水質(zhì)采樣監(jiān)測探頭，9-視頻設(shè)備，10-語音設(shè)備，11-告警燈，12-激光雷達，13-數(shù)字雷達，14-前視聲納，15-電池組，16-燃料箱，17-卷揚器，18導線箱，19-尾部燃氣發(fā)動機，20-尾部螺旋槳，21-尾部舵機，22-側(cè)翼電動機，23-側(cè)翼螺旋槳，24-北斗天線，25-電臺天線，26-視頻天線，61-氣溫傳感器，62-氣壓傳感器，63-濕度傳感器，64-風速儀，71-調(diào)溫箱，72-采樣瓶，73-增壓栗，74-采樣管，75-排水管，76-采樣電磁閥，77-排水電磁閥，78-排氣孔，81-水深儀，82-水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備，83-污泥采樣設(shè)備，84-采樣管進水管頭，85-ADCP測流設(shè)備。
【具體實施方式】
[0027]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明所述的水域多功能監(jiān)測無人船，包括船體1及設(shè)置于船體1上的動力裝置、控制設(shè)備和應(yīng)用設(shè)備，所述船體1設(shè)置1#?5#五個負載艙室、在船體1的船舷外側(cè)設(shè)置有緩沖膠墊2 ;所述控制設(shè)備包括可編程控制器3、導航裝置4、通訊裝置5，所述可編程控制器3通過通訊接口連接動力裝置、導航裝置4、通訊裝置5和應(yīng)用設(shè)備，可編程控制器3用于接收動力裝置、導航裝置4、通訊裝置5和應(yīng)用設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)和運行信息，并通過通訊接口向動力裝置、導航裝置4、通訊裝置5和應(yīng)用設(shè)備發(fā)送控制指令。
[0029]所述船體1上還設(shè)有水質(zhì)采樣設(shè)備7，如圖3所示，水質(zhì)采樣設(shè)備7包括調(diào)溫箱71、采樣瓶72、增壓栗73、采樣管74、排水管75、采樣電磁閥76、排水電磁閥77和排氣孔78，采樣瓶72放置在調(diào)溫