[发明专利]一种水域多功能监测无人船

说明书

技术领域

本发明涉及无人船自动控制领域，具体涉及一种水域多功能监测无人船。

背景技术

传统的水质监测需人工下水监测和手动采样，一般先租借船只，再划船到指定地点进行相关操作，当监测对象是大型水库或湖泊时，工作量大且难以保证每次能“定点、定时，定量、定深”规范操作。对于每年各水域既定的监测计划，往往需要投入大量的人力物力，而且工作人员常常置身于恶劣和危险环境中，尤其在应急水质监测时，灵活性不够，难以进行高效的监测工作。

在申请号为201010168446.7的中国发明专利申请中，所述水质采样机器人采样设备无法完成国家在《地表水和污水监测技术规范HJ/T91-2002》中的相关要求，当部分水域采样水深超过10m时，所述采样器中设置的蠕动泵是不能实现的，同时也没有实现定深采样；而且该船只设置尾部螺旋桨，在有风和水流情况下船易漂移，不能实现定点采样；该船不具备水下探测防撞功能，容易被渔网、树枝挂住；最后该船舱位为一体化设计，不适于装置隔离和功能拓展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种水域多功能监测无人船，集环境监测、水质监测、水质采样、流速流量监测等功能于一体，具备全自动导航、全自动采样、全自动气象监控等功能。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种水域多功能监测无人船，包括船体及设置于船体上的动力装置、控制设备和应用设备，所述船体设置五个负载舱室、在船体的船舷外侧设置有缓冲胶垫；所述控制设备包括可编程控制器、导航装置、通讯装置，所述可编程控制器通过通讯接口连接动力装置、导航装置、通讯装置和应用设备，可编程控制器用于接收动力装置、导航装置、通讯装置和应用设备的监测数据和运行信息，并通过通讯接口向动力装置、导航装置、通讯装置和应用设备发送控制指令。

按上述方案，所述船体上还设有水质采样设备，水质采样设备包括调温箱、采样瓶、增压泵、采样管、排水管、采样电磁阀、排水电磁阀和排气孔，采样瓶放置在调温箱中，其中采样管经过增压泵、采样电磁阀与采样瓶相连，采样瓶底部设置排水管和排水电磁阀，采样瓶左上侧开有排气孔；所述采样电磁阀、排水电磁阀均与可编程控制器连接。

按上述方案，所述导航装置包括GNSS导航系统和IMU惯性测量单元，所述IMU惯性测量单元包括三轴电子罗盘、三轴陀螺仪、三轴加速度传感器和信号处理芯片。

按上述方案，所述通讯装置包括北斗、LTE、数传电台、图传电台，其中北斗的北斗天线、数传电台的电台天线及图传电台的视频天线都安装在无人船顶部；可编程控制器通过北斗、LTE和数传电台与测控中心形成联动，实现数据存储、录波回放功能。

按上述方案，所述应用设备包括气象监测设备、水质采样监测探头、视频设备、语音设备、告警灯，所述水质采样监测探头包括水深仪、水质在线监测设备、污泥采样设备、采样管进水管头和ADCP测流设备。

按上述方案，所述船体上还设有全方位的壁障设备，所述壁障设备通过总线与可编程控制器相连，包括激光雷达、数字雷达和前视声纳。

按上述方案，所述动力装置包括电源、电机、螺旋桨、升降机和导线箱，所述电源包括电池组和燃料箱；所述电机包括尾部燃气发动机和侧翼电动机；所述螺旋桨包括尾部螺旋桨、侧翼螺旋桨、尾部舵机；所述升降机包括电动机和卷扬器，卷扬器卷绕水质采样监测探头尾部设置，具体为：卷扬器挂靠采样管进水管头、水深仪的探头、水质在线监测设备、污泥采样器、ADCP测流设备设置；所述导线箱包括导轨滑轮和挂钩。

按上述方案，所述气象监测设备包括气温传感器、气压传感器、湿度传感器和风速仪。

按上述方案，所述水质在线监测设备包括水温传感器、盐度和电导传感器、pH传感器、溶解氧传感器、浊度传感器。

本发明的有益效果是：

1、本发明无人船以可编程控制器为核心，采用内部总线和通讯接口板卡统一管理通讯装置、导航装置、动力装置、壁障设备和应用设备，集环境监测、水质监测、水质采样、流速流量监测等功能于一体，具备全自动导航、全自动采样、全自动气象监控等功能，极大提高水域监测作业自动化水平；无人船性价比高，便于携带，易于操作，能提供更加便捷、科学、高效的水质采样等服务，提高水域环境监测效率；

2、通过控制船体侧翼电动机和尾部燃气发动机协同工作，使船体在监测和采样过程中具备抵抗风和水流干扰能力，实现定点采样；水质采样设备完全响应国家现行水质采样全部技术要求，实现“定点、定时、定深、定量”的准确采样；