一种水体环境的自动检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水体环境的自动检测系统，包括自动无人船、岸基控制台、云监测平台、移动监控端和手动遥控端，自动无人船分别通过无线网络与岸基控制台、云监测平台、移动监控端和手动遥控端进行数据交互；自动无人船具有遥控模式和自动模式这两种工作模式，自动无人船在水域航行动态采集水体环境数据并生成航行状态数据分别发送给岸基控制台、移动监控端和云监测平台，岸基控制台和移动监控端获取水体环境数据、监测自动无人船的航行状态以及控制调整自动无人船处于自动模式时的航行路线，云监测平台获取水体环境数据和航行状态数据并通过网络分享；优点是在具有低成本的基础上，可以实现水体环境动态检测，检测覆盖区域较广。

An Automatic Detection System for Water Environment

【技术实现步骤摘要】
一种水体环境的自动检测系统
本专利技术涉及一种自动检测系统，尤其是涉及一种水体环境的自动检测系统。
技术介绍
不管是工业生产还是人们日常生活中，水资源都是必不可少的重要资源之一。为了保证水体环境符合工业生产或者日常生活的质量要求，通常都需要对水体环境进行检测，对于水体环境的检测技术得到了广泛的关注。传统的水体环境检测系统通常包括多个检测组件和后台服务器，每个检测组件分别由多个不同类型的水质测量传感器(比如水温传感器、pH值传感器和水位传感器等)组成。传统的水体环境检测系统在对水体环境进行检测时，需要先在目标水域中设置多个监测节点，每个监测节点处设置一个检测组件，通过检测组件采集监测节点处水质数据后通过无线网络发送给后台服务器进行分析处理，由此实现水体环境检测。传统的水体环境检测系统的数据采集主要依赖于检测组件，各个检测组件设置在特定的监测节点处，水体环境检测的覆盖面与监测节点的数量密切相关，监测节点数量越多，水体环境检测覆盖区域越广。传统的水体环境检测系统在应用时，通常在目标水域选择具有一定代表性的多个位置作为监测节点来采集水体的数据样本，只能实现以这些监测节点为主体的静态检测，由此导致水体环境检测覆盖区域较窄。随着无人船技术的快速发展，无人船已逐步应用于水域巡航和水域运输等领域。无人船可以在水域按照设定路径动态航行，基于无人船技术来设计水体环境的自动检测系统对于实现水体环境动态检测，提高检测覆盖区域具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在具有低成本的基础上，可以实现水体环境动态检测，检测覆盖区域较广的水体环境的自动检测系统。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种水体环境的自动检测系统，包括自动无人船、岸基控制台、云监测平台、移动监控端和手动遥控端，所述的自动无人船分别通过无线网络与所述的岸基控制台、所述的云监测平台、所述的移动监控端和所述的手动遥控端进行数据交互；所述的自动无人船具有遥控模式和自动模式两种工作模式，当所述的自动无人船处于遥控模式时，所述的自动无人船在所述的手动遥控端的控制下在水域航行动态采集水体环境数据并生成航行状态数据分别发送给所述的岸基控制台、所述的移动监控端和所述的云监测平台；当所述的自动无人船处于自动模式时，所述的自动无人船内预设航行路线，所述的自动无人船按照预设航行路线在水域航行，动态采集水体环境数据并生成航行状态数据分别发送给所述的岸基控制台、所述的移动监控端和所述的云监测平台，在所述的自动无人船按照预设航行路线在水域航行过程中，所述的岸基控制台或所述的移动监控端能够通过无线网络发送指令调整所述的自动无人船航行路线；所述的岸基控制台用于获取所述的自动无人船采集的水体环境数据、根据所述的自动无人船的航行状态数据监测所述的自动无人船的航行状态以及控制调整所述的自动无人船处于自动模式时的航行路线；所述的手动遥控端用于使用者手动控制所述的自动无人船处于遥控模式时的航行路线；所述的移动监控端用于获取所述的自动无人船采集的水体环境数据、根据所述的自动无人船的航行状态数据监测所述的自动无人船的航行状态以及控制调整所述的自动无人船处于自动模式时的航行路线；所述的云监测平台用于获取所述的自动无人船采集的水体环境数据和所述的自动无人船的航行状态数据，并能通过互联网为网络用户提供水体环境数据和所述的自动无人船的航行状态数据的实时查询。所述的自动无人船包括船体、用于驱动所述的船体航行的动力设备、第一控制器、环境信息采集模块、视频采集模块、障碍物检测模块、水深采集模块、航行辅助模块和第一无线通讯模块；所述的第一控制器分别与所述的动力设备、所述的障碍物检测模块、所述的航行辅助模块、所述的第一无线通讯模块、所述的视频信息采集模块、所述的环境信息采集模块和所述的水深采集模块连接，所述的障碍物检测模块用于检测所述的船体航行时前方是否存在障碍物并生成检测信息发送给所述的第一控制器，当存在障碍物时，所述的第一控制器控制所述的动力设备调整所述的船体航线，重新调整路线后继续航行；所述的航行辅助模块包括GPS定位系统IMU系统和电子罗盘，所述的GPS定位系统用于对所述的船体进行实时定位，获取所述的船体的实时位置信息发送给所述的第一控制器，所述的位置信息包括所述的船体当前所处位置的经度、纬度和海拔数值；所述的IMU系统用于实时监测所述的船体的三维运动状态，所述的IMU系统包括三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，所述的三轴加速度传感器利用重力加速度，实时计算所述的船体的倾斜角度并发送给所述的第一控制器，所述的三轴陀螺仪用于补偿所述的三轴加速度传感器，实时测量所述的船体倾斜的角速度并发送给所述的第一控制器，所述的电子罗盘实时获取所述的船体的航向角并发送给所述的第一控制器，所述的第一控制器根据接收到的所述的船体的倾斜角度和所述的船体倾斜的角速度计算得到所述的船体航行过程中的实时俯仰角和横滚角，所述的第一控制器根据计算得到的所述的船体的俯仰角和横滚角判定所述的船体是否处于安全运行状态，并根据判定结论控制所述的动力设备以保证所述的船体的安全运行；所述的环境信息采集模块包括电流传感器、电压传感器、pH值传感器、水温传感器、水体浊度传感器和水位传感器，所述的pH值传感器、所述的水温传感器、所述的水体浊度传感器和所述的水位传感器安装在所述的船体底部且浸没到水中，所述的pH值传感器实时检测水域的pH值并发送给所述的第一控制器，所述的水温传感器实时检测水域的水温并发送给所述的第一控制器，所述的水体浊度传感器实时检测水域的水体浊度并发送给所述的第一控制器，所述的水位传感器实时检测水域的水位并发送给所述的第一控制器，所述的电流传感器检测所述的船体的实时工作电流并发送给所述的第一控制器，所述的电压传感器检测所述的船体的实时工作电压并发送给所述的第一控制器，所述的视频采集模块设置在所述的船体前方，用于拍摄所述的船体实时航行视频并发送给所述的第一控制器，所述的水深采集模块用于采集所述的船体航行路线上各位置的水体深度数据，并发送给所述的第一控制器，所述的第一控制器内部署有本地数据库，所述的第一控制器将所述的船体的实时位置信息、俯仰角、横滚角、航向角、水域各处的pH值、水域各处的水温、水域各处的水体浊度、水域各处的水位、船体的实时工作电流、船体的实时工作电压、水域各处的图像以及水域各处的水体深度数据存储到本地数据库中，所述的第一控制器根据接收到的信息生成水域在不同时刻、不同位置处的水体环境数据以及所述的自动无人船的航行状态数据存储在本地数据库，并通过所述的第一无线通讯模块将生成的水体环境数据及所述的自动无人船的航行状态数据分别发送给所述的岸基监控端、所述的移动监控端和所述的云监控平台。该结构在有效控制成本的前提下，达到了足够自动检测系统使用的精度，控制了船体运行过程中的功耗，满足预期的作业要求。所述的动力设备包括电机马达、电子调速器和舵机，所述的电机马达和所述的电子调速器连接，所述的电子调速器和所述的舵机分别与所述的第一控制器连接。所述的岸基控制台包括第一TCP服务器、RTMP客户端、地形复现模块、实时状态监控模块、实时视频监控模块和第二无线通讯模块，所述的第一TCP服务器和所述的RTMP客户端分别与所述的第二无线通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水体环境的自动检测系统，其特征在于包括自动无人船、岸基控制台、云监测平台、移动监控端和手动遥控端，所述的自动无人船分别通过无线网络与所述的岸基控制台、所述的云监测平台、所述的移动监控端和所述的手动遥控端进行数据交互；所述的自动无人船具有遥控模式和自动模式两种工作模式，当所述的自动无人船处于遥控模式时，所述的自动无人船在所述的手动遥控端的控制下在水域航行动态采集水体环境数据并生成航行状态数据分别发送给所述的岸基控制台、所述的移动监控端和所述的云监测平台；当所述的自动无人船处于自动模式时，所述的自动无人船内预设航行路线，所述的自动无人船按照预设航行路线在水域航行，动态采集水体环境数据并生成航行状态数据分别发送给所述的岸基控制台、所述的移动监控端和所述的云监测平台，在所述的自动无人船按照预设航行路线在水域航行过程中，所述的岸基控制台或所述的移动监控端能够通过无线网络发送指令调整所述的自动无人船航行路线；所述的岸基控制台用于获取所述的自动无人船采集的水体环境数据、根据所述的自动无人船的航行状态数据监测所述的自动无人船的航行状态以及控制调整所述的自动无人船处于自动模式时的航行路线；所述的手动遥控端用于使用者手动控制所述的自动无人船处于遥控模式时的航行路线；所述的移动监控端用于获取所述的自动无人船采集的水体环境数据、根据所述的自动无人船的航行状态数据监测所述的自动无人船的航行状态以及控制调整所述的自动无人船处于自动模式时的航行路线；所述的云监测平台用于获取所述的自动无人船采集的水体环境数据和所述的自动无人船的航行状态数据，并能通过互联网为网络用户提供水体环境数据和所述的自动无人船的航行状态数据的实时查询。...

【技术特征摘要】
1.一种水体环境的自动检测系统，其特征在于包括自动无人船、岸基控制台、云监测平台、移动监控端和手动遥控端，所述的自动无人船分别通过无线网络与所述的岸基控制台、所述的云监测平台、所述的移动监控端和所述的手动遥控端进行数据交互；所述的自动无人船具有遥控模式和自动模式两种工作模式，当所述的自动无人船处于遥控模式时，所述的自动无人船在所述的手动遥控端的控制下在水域航行动态采集水体环境数据并生成航行状态数据分别发送给所述的岸基控制台、所述的移动监控端和所述的云监测平台；当所述的自动无人船处于自动模式时，所述的自动无人船内预设航行路线，所述的自动无人船按照预设航行路线在水域航行，动态采集水体环境数据并生成航行状态数据分别发送给所述的岸基控制台、所述的移动监控端和所述的云监测平台，在所述的自动无人船按照预设航行路线在水域航行过程中，所述的岸基控制台或所述的移动监控端能够通过无线网络发送指令调整所述的自动无人船航行路线；所述的岸基控制台用于获取所述的自动无人船采集的水体环境数据、根据所述的自动无人船的航行状态数据监测所述的自动无人船的航行状态以及控制调整所述的自动无人船处于自动模式时的航行路线；所述的手动遥控端用于使用者手动控制所述的自动无人船处于遥控模式时的航行路线；所述的移动监控端用于获取所述的自动无人船采集的水体环境数据、根据所述的自动无人船的航行状态数据监测所述的自动无人船的航行状态以及控制调整所述的自动无人船处于自动模式时的航行路线；所述的云监测平台用于获取所述的自动无人船采集的水体环境数据和所述的自动无人船的航行状态数据，并能通过互联网为网络用户提供水体环境数据和所述的自动无人船的航行状态数据的实时查询。2.根据权利要求1所述的一种水体环境的自动检测系统，其特征在于所述的自动无人船包括船体、用于驱动所述的船体航行的动力设备、第一控制器、环境信息采集模块、视频采集模块、障碍物检测模块、水深采集模块、航行辅助模块和第一无线通讯模块；所述的第一控制器分别与所述的动力设备、所述的障碍物检测模块、所述的航行辅助模块、所述的第一无线通讯模块、所述的视频信息采集模块、所述的环境信息采集模块和所述的水深采集模块连接，所述的障碍物检测模块用于检测所述的船体航行时前方是否存在障碍物并生成检测信息发送给所述的第一控制器，当存在障碍物时，所述的第一控制器控制所述的动力设备调整所述的船体航线，重新调整路线后继续航行；所述的航行辅助模块包括GPS定位系统IMU系统和电子罗盘，所述的GPS定位系统用于对所述的船体进行实时定位，获取所述的船体的实时位置信息发送给所述的第一控制器，所述的位置信息包括所述的船体当前所处位置的经度、纬度和海拔数值；所述的IMU系统用于实时监测所述的船体的三维运动状态，所述的IMU系统包括三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，所述的三轴加速度传感器利用重力加速度，实时计算所述的船体的倾斜角度并发送给所述的第一控制器，所述的三轴陀螺仪用于补偿所述的三轴加速度传感器，实时测量所述的船体倾斜的角速度并发送给所述的第一控制器，所述的电子罗盘实时获取所述的船体的航向角并发送给所述的第一控制器，所述的第一控制器根据接收到的所述的船体的倾斜角度和所述的船体倾斜的角速度计算得到所述的船体航行过程中的实时俯仰角和横滚角，所述的第一控制器根据计算得到的所述的船体的俯仰角和横滚角判定所述的船体是否处于安全运行状态，并根据判定结论控制所述的动力设备以保证所述的船体的安全运行；所述的环境信息采集模块包括电流传感器、电压传感器、pH值传感器、水温传感器、水体浊度传感器和水位传感器，所述的pH值传感器、所述的水温传感器、所述的水体浊度传感器和所述的水位传感器安装在所述的船体底部且浸没到水中，所述的pH值传感器实时检测水域的pH值并发送给所述的第一控制器，所述的水温传感器实时检测水域的水温并发送给所述的第一控制器，所述的水体浊度传感器实时检测水域的水体浊度并发送给所述的第一控制器，所述的水位传感器实时检测水域的水位并发送给所述的第一控制器，所述的电流传感器检测所述的船体的实时工作电流并发送给所述的第一控制器，所述的电压传感器检测所述的船体的实时工作电压并发送给所述的第一控制器，所述的视频采集模块设置在所述的船体前方，用于拍摄所述的船体实时航行视频并发送给所述的第一控制器，所述的水深采集模块用于采集所述的船体航行路线上各位置的水体深度数据，并发送给所述的第一控制器，所述的第一控制器内部署有本地数据库，所述的第一控制器将所述的船体的实时位置信息、俯仰角、横滚角、航向角、水域各处的pH值、水域各处的水温、水域各处的水体浊度、水域各...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚子宁，金光，江先亮，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33