一种水质监测船、水质监测船控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水质监测船、水质监测船控制系统及方法，其中的水质监测船包括通信模块，用于接收地面控制站发送的船舶航行信息和控制信息；船舶子系统，用于采集船舶自身状态信息和环境信息；整船域控制器，包括数据输入模块，接口模块、控制模块和存储模块，其中，数据输入模块用于接收第一通信模块发送的船舶状态信息和控制信息，接口模块用于与船舶子系统，接收船舶自身状态信息和环境信息，控制模块用于根据接收的船舶状态信息和控制信息进行解算，并结合船舶自身状态信息和环境信息得到对应的航行控制指令，对水质监测船进行控制。本发明专利技术实现了水质监测船在不同航行环境和航行模式下的作业能力，改善了控制效果。改善了控制效果。改善了控制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种水质监测船、水质监测船控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及水质监测船控制器实现
，尤其涉及一种水质监测船、水质监测船控制系统及方法。

技术介绍

[0002]水质监测船作为一种具有特定用途的船舶，其以微型船只为基础，搭载水质监测的传感器，如:溶解氧、pH、电导率、温度等，利用GPS自主导航或遥控导航，并将监测数据实时传输，其具有收放便捷、成本经济、数据准确等特点，因其技术特点，水质监测无人船在水库、城市内河水体监测方面具有明显的技术优势，将是未来水质监测的一个发展趋势。
[0003]然而，现有技术中的水质监测船基于环境适应力不强，整体的控制效果也欠佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种水质监测船、水质监测船控制系统及方法，用以解决或者至少部分解决现有技术中存在的环境适应力不强，整体的控制效果欠佳的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]第一方面提供了一种水质监测船，包括：
[0007]通信模块，用于接收地面控制站发送的船舶航行信息和控制信息，并发送至整船域控制器；
[0008]船舶子系统，用于采集船舶自身状态信息和环境信息；
[0009]整船域控制器，包括数据输入模块，接口模块、控制模块和存储模块，其中，数据输入模块用于接收第一通信模块发送的船舶状态信息和控制信息，接口模块用于与船舶子系统，接收船舶自身状态信息和环境信息，控制模块用于根据接收的船舶状态信息和控制信息进行解算，并结合船舶自身状态信息和环境信息得到对应的航行控制指令，对水质监测船进行控制。
[0010]在一种实施方式中，控制模块包括整船模式管理模块、推进电机控制模块、水质监测仪控制模块、摄像头驱动控制模块和激光雷达云台控制模块，其中，整船模式管理模块包括自主巡航模式、远程遥控模式以及应急返航模式的控制，水质监测仪控制模块用于控制水质监测仪的采样深度和频率；摄像头驱动控制模块用于控制摄像头云台的转向和俯仰角，激光雷达云台控制模块用于控制激光雷达云台的转向和转速。
[0011]在一种实施方式中，船舶子系统包括摄像头、激光雷达、水质监测仪、推进电机、电调、惯导、DGPS和电罗经。
[0012]在一种实施方式中，整船域控制器还包括输出模块，用于接收控制器模块输出的航行控制指令，航行控制指令通过CAN总线和FlexRay总线传输至船舶子系统。
[0013]基于同样的专利技术构思，本专利技术第二方面提供了一种水质监测船控制系统，包括第一方面所述的水质监测船，还包括地面控制站，地面控制站包括远程操纵台平台和地面站综合显示模块，其中，用于远程操纵台平台生成船舶航行信息和控制信息，地面站综合显示
模块用于对船舶状态数据和船舶航行环境信息进行显示。
[0014]在一种实施方式中，远程操纵台平台还用于对水质监测船的工作模式进行管理和控制。
[0015]在一种实施方式中，生成的船舶航行信息包括船舶航行的姿态信息、航行速度、水上环境感知状态、水质监测仪的状态信息，远程控制指令信号包括：航行速度、航向、水质监测仪的电机控制指令。
[0016]基于同样的专利技术构思，本专利技术第三方面提供了一种水质监测船控制方法，基于第二方面所述的系统实现，该控制方法为对推进电机的控制，控制方法包括：
[0017]远程操纵台平台设置水质监测船的工作模式，并将水质监测船的工作模式、船舶的航速和航向通过通信模块发送给整船域控制器；
[0018]整船域控制器根据水质监测船的工作模式控制船舶的推进电机工作在对应的功率等级，并根据接收的船舶的航速和航向进行解算，得到电调控制指令以及对应船舶速度信号，发送给推进电机控制器，当推进电机功率从高功率模式切换到低功率模式时，推进电机控制器通过降低推进电机的转速，使得推进电机功率降低，从而使得推进电机的输出功率下降。
[0019]一种水质监测船控制方法，基于第二方面所述的系统实现，该控制方法为对水质监测仪的控制，控制方法包括：
[0020]地面站的远程操纵台平台设置水质监测船的工作模式为自主巡航模式，并将水质监测船的工作模式、船舶的航速和航向通过通信模块发送给整船域控制器；
[0021]整船域控制器根据水质监测船的工作模式、船舶的航速和航向解算出船舶的推进电机控制指令和水质监测仪的控制指令，水质监测仪控制器根据水质监测仪的控制指令自动调整采样间隔和频率；
[0022]整船域控制器将DGPS信息和水质监测仪监测的水质信息进行对准处理，并对水质情况进行标记，并将水质信息和水质取样点的经纬度信息进行叠加，将其推送至地面站，通过地面站综合显示模块进行显示。
[0023]一种水质监测船控制方法，基于第二方面所述的系统实现，该控制方法为对环境感知系统的控制，环境感知系统包括摄像头和激光雷达，控制方法包括：
[0024]地面站的远程操纵台平台设置水质监测船的工作模式为自主巡航模式；
[0025]在自主巡航模式下，整船域控制器接收摄像头和激光雷达采集的图像数据和激光雷达数据，对图像数据和激光雷达数据进行融合，根据数据融合的结果对水上目标进行识别，并根据识别的结果进行避障判断。
[0026]相对于现有技术，本专利技术的优点和有益的技术效果如下：
[0027]本专利技术提供的一种水质监测船，通过通信模块实现船端与地面站的双向通信，通过船舶子系统采集船舶自身状态信息和环境信息，整船域控制器通过数据输入模块用于接收船端发送的船舶状态信息和控制信息，通过接口模块接收水质监测船的运行状态信息和环境信息，控制模块根据接收的船舶状态信息和控制信息进行解算，并结合船舶自身状态信息和环境信息得到对应的航行控制指令，对水质监测船进行控制，由于综合考虑了船舶自身状态信息和环境信息，从而提高了环境适应能力，并且对接收船端的船舶状态信息和控制信息进行解算，从而可以得到准确性的控制指令，提高了整体的控制效果。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术实施例中整船域控制器架构图；
[0030]图2为本专利技术实施例中水质监测船控制系统的结构图；
[0031]图3为本专利技术实施例中整船域控制器与推进电机动力控制示意图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了一种水质监测船、水质监测船控制系统及方法，通过整船域控制器控制模块根据接收的船舶状态信息和控制信息进行解算，并结合船舶自身状态信息和环境信息得到对应的航行控制指令，对水质监测船进行控制，由于综合考虑了船舶自身状态信息和环境信息，从而提高了环境适应能力，并且对接收船端的船舶状态信息和控制信息进行解算，从而可以得到准确性的控制指令，提高了整体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水质监测船，其特征在于，包括：通信模块，用于接收地面控制站发送的船舶航行信息和控制信息，并发送至整船域控制器；船舶子系统，用于采集船舶自身状态信息和环境信息；整船域控制器，包括数据输入模块，接口模块、控制模块和存储模块，其中，数据输入模块用于接收第一通信模块发送的船舶状态信息和控制信息，接口模块用于与船舶子系统，接收船舶自身状态信息和环境信息，控制模块用于根据接收的船舶状态信息和控制信息进行解算，并结合船舶自身状态信息和环境信息得到对应的航行控制指令，对水质监测船进行控制。2.如权利要求1所述的水质监测船，其特征在于，控制模块包括整船模式管理模块、推进电机控制模块、水质监测仪控制模块、摄像头驱动控制模块和激光雷达云台控制模块，其中，整船模式管理模块包括自主巡航模式、远程遥控模式以及应急返航模式的控制，水质监测仪控制模块用于控制水质监测仪的采样深度和频率；摄像头驱动控制模块用于控制摄像头云台的转向和俯仰角，激光雷达云台控制模块用于控制激光雷达云台的转向和转速。3.如权利要求2所述的水质监测船，其特征在于，船舶子系统包括摄像头、激光雷达、水质监测仪、推进电机、电调、惯导、DGPS和电罗经。4.如权利要求1所述的水质监测船，其特征在于，整船域控制器还包括输出模块，用于接收控制器模块输出的航行控制指令，航行控制指令通过CAN总线和FlexRay总线传输至船舶子系统。5.一种水质监测船控制系统，其特征在于，包括如权利要求1
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3任一项权利要求所述的水质监测船，还包括地面控制站，地面控制站包括远程操纵台平台和地面站综合显示模块，其中，用于远程操纵台平台生成船舶航行信息和控制信息，地面站综合显示模块用于对船舶状态数据和船舶航行环境信息进行显示。6.如权利要求5所述的水质监测船控制系统，其特征在于，远程操纵台平台还用于对水质监测船的工作模式进行管理和控制。7.如权利要求5所述的水质监测船控制系统，其特征在于，生成的船舶航行信息包括船舶航行的姿态...

【专利技术属性】
技术研发人员：何姝，郭晓，狄静波，文元桥，朱曼，陈华龙，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：