一種用于無人船的污染源追蹤方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人船控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于無人船的污染源追蹤方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前環(huán)保監(jiān)查部門為掌握所轄水域的水質(zhì)情況，通常是對其進(jìn)行定期或不定期的采樣檢測分析，依水質(zhì)的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)決定相應(yīng)的環(huán)保措施。然而以往的采樣方式，普遍是通過人工在該水域不同位點(diǎn)進(jìn)行采樣，這種傳統(tǒng)的采樣方式，盡管曾為發(fā)展環(huán)保事業(yè)發(fā)揮了積極的作用，但是也存在著手段落后，有局限性、效率低，特別是對中、重度污染水體采樣時(shí)，一不小心還存在危及操作人員人身安全隱患的諸多不盡如人意之處。在國務(wù)院4月16日正式對外頒布的《水污染防治行動計(jì)劃》中，對未來一個(gè)階段的水污染防控提出了非常嚴(yán)格的計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格的計(jì)劃需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)芈鋵?shí)，而無人船作為一種新興的高科技產(chǎn)品，正是助推這一政策落地的有力武器。
[0003]無人船學(xué)名叫“水面機(jī)器人”，是一種不需要載人來操作，通過遠(yuǎn)程遙控，甚至不需操控即可自主航行執(zhí)行任務(wù)的水上機(jī)器人。比較適合執(zhí)行危險(xiǎn)或者枯燥、重復(fù)的軍用、民用任務(wù)，例如運(yùn)用在軍事打擊、安防巡邏、地貌測繪、環(huán)境監(jiān)測、應(yīng)急救援等領(lǐng)域。
[0004]然而傳統(tǒng)的污染源巡查監(jiān)管依靠人工進(jìn)行巡查，且為人工分析，使得目前有限的巡查監(jiān)管力量和管理手段無法滿足當(dāng)前環(huán)保事業(yè)對污染源巡查和監(jiān)管的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)簡單，且能自動追蹤污染源的一種用于無人船的污染源追蹤方法及系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種用于無人船的污染源追蹤方法，包括以下步驟:
A、通過測試得出水流方向和水流速度，進(jìn)而自動獲取無人船的水體監(jiān)測點(diǎn)；
B、根據(jù)水體監(jiān)測點(diǎn)，自動生成航行線路或自定義航行線路得到預(yù)定航行路線，并將預(yù)定航行線路發(fā)送至無人船；
C、通過無人船在航行時(shí)進(jìn)行水體監(jiān)測，從而確定污染源范圍。
[0007]作為所述的一種用于無人船的污染源追蹤方法的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括有:
D、實(shí)時(shí)監(jiān)測無人船附近是否有風(fēng)浪，若是，則發(fā)送指令至無人船進(jìn)行船身調(diào)整；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變；
E、實(shí)時(shí)監(jiān)測無人船是否發(fā)生偏航情況，若是，則發(fā)送指令至無人船返回預(yù)定航行路線；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變。
[0008]作為所述的一種用于無人船的污染源追蹤方法的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括有:
F、實(shí)時(shí)監(jiān)測無人船的前方航道是否有障礙物，若是，則采取避障操作；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變。
[0009]作為所述的一種用于無人船的污染源追蹤方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟B包括: B1、根據(jù)水體監(jiān)測點(diǎn)，自動生成航行線路或自定義航行線路得到預(yù)定航行路線；
B 2、根據(jù)預(yù)定航行路線，計(jì)算出航行線路各坐標(biāo)點(diǎn)的航行方向以及各轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度；
B3、將航行路線、航行線路上各坐標(biāo)點(diǎn)的航行方向以及各轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度發(fā)送至無人船。
[0010]作為所述的一種用于無人船的污染源追蹤方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟C包括: Cl、通過無人船在預(yù)定航行線路上進(jìn)行低密度水體監(jiān)測，并同時(shí)檢測每個(gè)水體監(jiān)測點(diǎn)的水流方向和水流速度，得到各水體監(jiān)測點(diǎn)的水體污染濃度、水流方向和水流速度；
C2、根據(jù)各水體監(jiān)測點(diǎn)的水體污染濃度，得到水體污染濃度梯度，進(jìn)而得到污染源范圍；
C3、控制無人船進(jìn)入污染源范圍，進(jìn)行水體采樣檢測，并利用紅外及超聲波探測出偷排污管道。
[0011]作為所述的一種用于無人船的污染源追蹤方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟D包括: D1、檢測當(dāng)前的水流矢量數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前無人船的航行矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量計(jì)算，計(jì)算得出水流實(shí)際流速和水流實(shí)際方向；
D2、判斷水流實(shí)際流速是否大于預(yù)設(shè)的流速閾值，若是，則發(fā)送指令控制無人船降低航行速度并調(diào)整船身方向與水流實(shí)際方向一致或成180°相反方向；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變。
[0012]作為所述的一種用于無人船的污染源追蹤方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟E包括: E1、無人船實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前的位置坐標(biāo)和航行方向；
E2、根據(jù)無人船反饋的位置坐標(biāo)和航行方向，判斷其是否與預(yù)定航行線路的數(shù)據(jù)不一致，若是，則計(jì)算返回預(yù)定航行路線的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度并發(fā)送至無人船并立刻根據(jù)轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作；反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變。
[0013]作為所述的一種用于無人船的污染源追蹤方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟F包括: F1、實(shí)時(shí)通過超聲波傳感器檢測無人船的前方航道是否有障礙物，若是，則執(zhí)行步驟
F2 ;反之，則保持當(dāng)前航行狀態(tài)不變；
F2、通過攝像頭回傳得到實(shí)時(shí)的航行影像，并根據(jù)超聲波傳感器測得的障礙物距離，計(jì)算得到障礙物的大小和位置，進(jìn)而計(jì)算出轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度；
F3、根據(jù)轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度，通過超聲波傳感器檢測在轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)是否有障礙物，若是，則重新計(jì)算轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度，直到轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)沒有障礙物；
F4、無人船根據(jù)確定后的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，并在越過障礙物后返回預(yù)定航行線路。
[0014]本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是:
一種用于無人船的污染源追蹤系統(tǒng)，包括:
監(jiān)測點(diǎn)獲取單元，用于通過測試得出水流方向和水流速度，進(jìn)而自動獲取無人船的水體監(jiān)測點(diǎn)；
航線制定單元，用于根據(jù)水體監(jiān)測點(diǎn)，自動生成航行線路或自定義航行線路得到預(yù)定航行路線，并將預(yù)定航行線路發(fā)送至無人船； 污染追蹤單元，用于通過無人船在航行時(shí)進(jìn)行水體監(jiān)測，從而確定污染源范圍。
[0015]作為所述的一種用于無人船的污染源追蹤系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述污染追蹤單元包括有:
水體監(jiān)測單元，用于通過無人船在預(yù)定航行線路上進(jìn)行低密度水體監(jiān)測，并同時(shí)檢測每個(gè)水體監(jiān)測點(diǎn)的水流方向和水流速度，得到各水體監(jiān)測點(diǎn)的水體污染濃度、水流方向和水流速度；
污染源范圍計(jì)算單元，用于根據(jù)各水體監(jiān)測點(diǎn)的水體污染濃度，得到水體污染濃度梯度，進(jìn)而得到污染源范圍；
排污探測單元，用于控制無人船進(jìn)入污染源范圍，進(jìn)行水體采樣檢測，并利用紅外及超聲波探測出偷排污管道。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明一種用于無人船的污染源追蹤方法及系統(tǒng)通過制定航行線路，并在航行時(shí)進(jìn)行水體監(jiān)測，從而確定污染源范圍，使得能通過無人船追蹤到污染源的擴(kuò)散程度及范圍，讓研究人員能及時(shí)知道污染源的情況，以及及時(shí)對污染源采取有效的措施。進(jìn)一步，無人船還能實(shí)時(shí)監(jiān)測附近的風(fēng)浪情況，使得無人船能通過及時(shí)調(diào)整船身應(yīng)對突發(fā)的風(fēng)浪情況，有效提高抗風(fēng)浪能力并且能指示無人船返回預(yù)定航行路線，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，大大提高無人船的安全性。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明一種用于無人船的污染源追蹤方法的步驟流程圖；
圖2是本發(fā)明一種用于無人船的污染源追蹤方法步驟B的步驟流程圖；
圖3是本發(fā)明一種用于無人船的污染源追蹤方法步驟C的步驟流程圖；
圖4是本發(fā)明一種用于無人船的污染源追蹤方法步驟D的步驟流程圖；
圖5是本發(fā)明一種用于無人船的污染源追蹤方法步驟E的步驟流程圖；
圖6是本發(fā)明一種用于無人船的污染源追蹤方法步驟F的步驟流程圖；
圖7是本發(fā)明一種用于無人船的污染源追蹤系統(tǒng)的模塊方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參考圖1，本發(fā)明一種用于無人船的污染源追蹤方法，包括以下步驟:
A、通過測試得出水流方向和水流速度