本发明专利技术公开了一种遥控式移动水质快速检测系统。它包括手持式遥控终端、搭载水质检测模块的微型遥控船、以及４个用于无线定位的锚节点。手持式遥控终端通过人机接口（带触摸屏的液晶屏和按键）接收操作员的指令，并将指令通过无线模块传送至微型遥控船的控制模块。遥控船的控制模块根据接收到的命令控制船体的运动轨迹、或水质数据采样操作并将采样结果传回到手持式遥控终端。由遥控终端完成水质参数的现场分析及数据存储等功能。本发明专利技术具有体积小、运输移动方便，操作安全，监测速度快、无化学试剂的二次污染，成本低、适用范围广等优点，特别适于偏远地区及小型水域水质的应急监测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境保护和水利行业中水质移动监测领域，尤其涉及一种遥控 式移动水质快速监测系统。
技术介绍
随着我国社会经济的快速发展，有机物、重金属等有毒有害的污染物不断进入河 流湖泊，水体污染问题的日渐严重，许多饮用水源会遭到突发性或渐变性的水质污染。通过 现场水质检测设备，及时发现污染程度，发出预警信息，让自来水厂及时启用应急预案，就 会减轻或消除污染物对饮用水的影响，保障人民大众的身体健康。目前采用水质监测主要有实验室监测、自动站监测和移动监测这三种形式。实验 室监测是工作人员到现场提取水样，送到实验室进行仪器分析的方法，分析精度高，能过反 映渐变性的水质污染情况，但监测周期长，劳动强度大，数据采集和传输的速度慢，难以发 现突发性污染情况；自动站监测是在水源检测点附近建立分析小屋，小屋内安装在线水质 分析仪器，借助于远程数据通信网络，能动态反映水质情况，具有测量及时等优点，但受在 线水质分析仪器昂贵、建站成本和维护成本高等因素的制约，目前在同一水源中所建的自 动站数量少，监测点位置固定，监测范围小，不能全面反映水质状况；移动监测主要用于发 生污染后的应急移动监测和平时的周期性水质安全巡检，通常三种方式一是工作人员带 便携式仪器到现场取样分析；二是工作人员驾驶装载水质分析仪器的专用车辆到现场取样 分析；三是工作人员驾驶专用船舶到现场水域完成水质测试。移动监测的具有灵活性好、测 量及时等优点。迄今为止，移动水质监测的主要成果如下1.专利技术专利“车载化学耗氧量自动分析仪”(申请号0213M82.0)，提出了一种在汽车上 装载和使用的化学耗氧量自动分析仪，以及相关的直流逆变装置和等比例水样采集方法。2.专利技术专利“一种车载移动式水质有机物污染监测分析装置”(申请号 200810219947. 6)，提出了一种车载有机物污染监测分析装置，由分析主机和配件组成，主 机包含分光光度计、显示仪表等。3.专利技术专利“移动式水质自动应急检测系统”(申请号2009103044763. 4)，提出了 一种用于移动载体(车或船)的应急检测系统，由自动取水、留样模块、水样预处理、监控、显 示屏、GPRS模块和多参数自动检测模块等仪器设备组成，其中多参数检测模块包括锌、镉、 铅、铜、CODmn、六价铬、总磷、总砷、硫化物、氨氮、氰化物、总氰、挥发酚和生物毒性的检测模 块。4.专利技术专利“移动式快速水质自动监测系统”(申请号200610165582. 4)，指出监 测船体装载吸水泵、分析仪器、GPRS接收器、数据采集卡和工控机；仪器包括多参数水质检 测仪、氨氮、磷酸盐、叶绿素等多种在线分析仪器。5.技术专利“水质检测船”(申请号20092(^61183. 7)，描述了监测船的特征为船下有动力装置、尾部有机械臂、甲板上有实验室，实验室包含实验台、生化培养箱、冷冻 设备等。6.文献“基于GPRS和GPS的移动水质检测系统设计”(蒋建虎，张振江.仪器仪 表与检测技术[J]，2006. 8)，设计了一种用基于GPRS远程无线通信网络、由数据采集终端、 无线移动数据查询终端和数据监控中心等组成的移动水质检测系统。其中数据采集系统包 含GPS定位功能，通过RS232连接美国YSI公司的YSI-6系列多参数(检测参数包括温度、 电导率、盐度、比电导率、电阻率、溶解氧、酸碱度等)检测仪，微处理器采用美国Microchip 公司的PIC18F6680芯片。无线移动数据查询终端通过GPRS网络与数据采集终端通信。在上述移动水质监测的成果1、2、3中，移动载体为汽车；成果3、4、5中，移动载体 为船舶，由于监测设备和辅助装置的体积较大，需要采用体积大、有人驾驶的移动载体；成 果3、4、6中采用GPRS广域网进行监测数据的无线远传；成果6中采用GPS定位技术，确定 监测点的位置；成果1、3、4中某些项目的检测中需要辅助的化学试剂，有可能会造成二次 污染。目前水质监测船的功能强大，如我国于2000年11月启用的“长江水环监2000”7jc 质监测船，配备有雷达和卫星定位仪等导航设备，设有两间水质实验室，能迅速采集100米 水深范围内水样进行分析。但是这些载人的大型船只，由船员操作船载仪器进行水质监测， 体积较大，成本较高，多适用大型河流或湖泊等。对于偏远地区及小型水域，由于大型船只 成本较高，运输困难，不适合推广应用。水质监测车相对于水质监测船而言，体积较小，更为 灵活机动，但水质监测车无法像监测船一样在水中随意采样，它一般采用人工采样到车内 实验室分析的形式。水质监测车和水质监测船都存在着设备成本、使用和维护成本高，能耗 大等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是弥补现有移动水质监测船(车)的不足，提出一种遥控式移动水质 快速监测系统。遥控式移动水质快速监测系统包括手持式遥控终端，无人驾驶的微型遥控船，以 及4个用于无线定位的锚节点，无人驾驶的微型遥控船分别与手持式遥控终端，以及4个 用于无线定位的锚节点相连接，无人驾驶的微型遥控船包括船体控制模块、24V蓄电池、无 线模块、水质检测模块、运动模块，船体控制模块分别与24V蓄电池、无线模块、水质检测模 块、运动模块相连，手持式遥控终端包括微处理器、大容量存储模块、无线模块、带触摸屏的 显示模块、与PC的通信接口和电源模块，微处理器分别与大容量存储模块、无线模块、带触 摸屏的显示模块、与PC的通信接口和电源模块相连，用于无线定位的锚节点包括电源模 块、微处理器、无线模块，微处理器分别与电源模块、无线模块相连；所述无人驾驶的微型遥 控船为无人驾驶、可遥控、蓄电池驱动的小型船体，负责完成接收遥控终端的指令，完成船 体运动控制、水体参数监测、小船与锚节点之间的测距等功能。船体控制模块为遥控船核心 控制模块，用于控制无线模块与遥控终端和锚节点进行通信，控制水质检测模块进行水体 采样，控制运动模块进行船体运动控制；无线模块为同时具备无线通信、长距离精确测距功 能的无线模块，用于与遥控终端进行通信，与锚节点进行无线测距，水质检测模块用于完成 水体参数检测，运动模块用于完成船体运动控制，24V蓄电池负责提供电源，各模块信号流 向为24V蓄电池提供电源，电流流向船体控制模块，船体控制模块通过PWM控制运动模块， 信号从船体控制模块流向运动模块，船体控制模块通过高速并行接口与水质检测模块通信，信号流向为双向，船体控制模块通过SPI接口控制无线模块，信号流向为双向；所述手 持式遥控终端为手持式的智能终端，由带触摸屏的液晶屏作为显示设备，全触摸操作，负责 发出指令，遥控微型遥控船进行运动及水体参数监测，并完成定位计算、运动轨迹显示，水 体参数分析、查询和保存等功能；微处理器为核心控制模块，大容量存储模块用于存储操作 系统映像及检测的水质参数，无线模块用于与微型遥控船进行通信，带触摸屏的显示模块 用于人机交互，与PC的通信接口用于系统调试，电源模块用于提供电源；各模块信号流向 为电源模块提供电源，电流流向微处理器，微处理器通过高速并行接口与大容量存储模块 通信，信号流向为双向，微处理器通过USB与无线模块通信，信号流向为双向，微处理器通 过并行接口与带触摸屏的显示模块通信，信号流向为双向，微处理器通过串口与通信接口 通信，信本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种遥控式移动水质快速监测系统，其特征在于包括手持式遥控终端（１００），无人驾驶的微型遥控船（１１７），以及４个用于无线定位的锚节点（１０７），无人驾驶的微型遥控船（１１７）分别与手持式遥控终端（１００），以及４个用于无线定位的锚节点（１０７）相连接，无人驾驶的微型遥控船（１１７）包括船体控制模块（１１３）、２４Ｖ蓄电池（１１５）、无线模块（１１２）、水质检测模块（１１４）、运动模块（１１６），船体控制模块（１１３）分别与２４Ｖ蓄电池（１１５）、无线模块（１１２）、水质检测模块（１１４）、运动模块（１１６）相连，手持式遥控终端（１００）包括微处理器（１０１）、大容量存储模块（１０２）、无线模块（１０３）、带触摸屏的显示模块（１０４）、与ＰＣ的通信接口（１０５）和电源模块（１０６），微处理器（１０１）分别与大容量存储模块（１０２）、无线模块（１０３）、带触摸屏的显示模块（１０４）、与ＰＣ的通信接口（１０５）和电源模块（１０６）相连，用于无线定位的锚节点（１０７）包括电源模块（１０８）、微处理器（１０９）、无线模块（１１０），微处理器（１０９）分别与电源模块（１０８）、无线模块（１１０）相连；所述无人驾驶的微型遥控船（１１７）为无人驾驶、可遥控、蓄电池驱动的小型船体，负责完成接收遥控终端（１００）的指令，完成船体运动控制、水体参数监测、小船与锚节点之间的测距等功能，船体控制模块（１１３）为遥控船核心控制模块，用于控制无线模块（１１２）与遥控终端（１００）和锚节点（１０７）进行通信，控制水质检测模块（１１４）进行水体采样，控制运动模块（１１６）进行船体运动控制；无线模块（１１２）为同时具备无线通信、长距离精确测距功能的无线模块，用于与遥控终端（１００）进行通信，与锚节点（１０７）进行无线测距，水质检测模块（１１４）用于完成水体参数检测，运动模块（１１６）用于完成船体运动控制，２４Ｖ蓄电池（１１５）负责提供电源，各模块信号流向为：２４Ｖ蓄电池（１１５）提供电源，电流流向船体控制模块（１１３），船体控制模块（１１３）通过ＰＷＭ控制运动模块（１１６），信号从船体控制模块（１１３）流向运动模块（１１６），船体控制模块（１１３）通过高速并行接口与水质检测模块（１１４）通信，信号流向为双向，船体控制模块（１１３）通过ＳＰＩ接口控制无线模块（１１２），信号流向为双向；所述手持式遥控终端（１００）为手持式的智能终端，由带触摸屏的液晶屏作为显示设备，全触摸操作，负责发出指令，遥控微型遥控船（１１７）进行运动及水体参数监测，并完成定位计算、运动轨迹显示，水体参数分析、查询和保存等功能；微处理器（１０１）为核心控制模块，大容量存储模块（１０２）用于存储操作系统映像及检测的水质参数，无线模块（１０３）用于与微型遥控船（１１７）进行通信，带触摸屏的显示模块（１０４）用于人机交互，与ＰＣ的通信接口（１０５）用于系统调试，电源模块（１０６）用于提供电源；各模块信号流向为：电源模块（１０６）提供电源，电流流向微处理器（１０１），微处理器（１０１）通过高速并行接口与大容量存储模块（１０２）通信，信号流向为双向，微处理器（１０１）通过ＵＳＢ与无线模块（１０３）通信，信号流向为双向，微处理器（１０１）通过并行接口与带触摸屏的显示模块（１０４）通信，信号流向为双向，微处理器（１０１）通过串口与通信接口（１０５）通信，信号流向为双向；所述用于无线定位的锚节点（１０７）用于跟微型遥控船配合完成测距功能，微处理器（１０９）通过ＳＰＩ接口连接无线模块（１１０），无线模块（１１０）为同时具备无线通信、长距离精确测距功能的无线模块，用于接收微型船体的无线模块（１１２）发出的测距命令，并及时响应，记录与微型船体的无线模块（１１２）之间的无线电波的传输时间，电源模块（１０８）负责提供电源；各模块信号流向：电源模块（１０８）提供电源，电流流向微处理器（１０９），微处理器（１０９）通过ＳＰＩ控制无线模块（１１０），信号流向为双向。...
【技术特征摘要】
1.一种遥控式移动水质快速监测系统，其特征在于包括手持式遥控终端(100)，无人 驾驶的微型遥控船(117)，以及4个用于无线定位的锚节点(107)，无人驾驶的微型遥控船 (117)分别与手持式遥控终端(100)，以及4个用于无线定位的锚节点(107)相连接，无人 驾驶的微型遥控船(117)包括船体控制模块(113)、24V蓄电池(115)、无线模块(112)、水 质检测模块(114)、运动模块(116)，船体控制模块(113)分别与24V蓄电池(115)、无线模 块(112)、水质检测模块(114)、运动模块(116)相连，手持式遥控终端(100)包括微处理 器(101)、大容量存储模块(102)、无线模块(103)、带触摸屏的显示模块(104)、与PC的通 信接口(10 和电源模块(106)，微处理器(101)分别与大容量存储模块(102)、无线模块 (103)、带触摸屏的显示模块(104)、与PC的通信接口(105)和电源模块(106)相连，用于 无线定位的锚节点(107)包括电源模块(108)、微处理器(109)、无线模块(110)，微处理器 (109)分别与电源模块(108)、无线模块(110)相连；所述无人驾驶的微型遥控船(117)为 无人驾驶、可遥控、蓄电池驱动的小型船体，负责完成接收遥控终端(100)的指令，完成船 体运动控制、水体参数监测、小船与锚节点之间的测距等功能，船体控制模块(11 为遥控 船核心控制模块，用于控制无线模块(11 与遥控终端(100)和锚节点(107)进行通信，控 制水质检测模块(114)进行水体采样，控制运动模块(116)进行船体运动控制；无线模块 (112)为同时具备无线通信、长距离精确测距功能的无线模块，用于与遥控终端(100)进行 通信，与锚节点(107)进行无线测距，水质检测模块(114)用于完成水体参数检测，运动模 块(116)用于完成船体运动控制，24V蓄电池(115)负责提供电源，各模块信号流向为24V 蓄电池(11 提供电源，电流流向船体控制模块(113)，船体控制模块(11 通过PWM控制 运动模块(116)，信号从船体控制模块(11 流向运动模块(116)，船体控制模块(113)通 过高速并行接口与水质检测模块(114)通信，信号流向为双向，船体控制模块(11 通过 SPI接口控制无线模块(112)，信号流向为双向；所述手持式遥控终端(100)为手持式的智 能终端，由带触摸屏的液晶屏作为显示设备，全触摸操作，负责发出指令，遥控微型遥控船 (117)进行运动及水体参数监测，并完成定位计算、运动轨迹显示，水体参数分析、查询和保 存等功能；微处理器(101)为核心控制模块，大容量存储模块(102)用于存储操作系统映 像及检测的水质参数，无线模块(10 用于与微型遥控船(117)进行通信，带触摸屏的显示 模块(104)用于人机交互，与PC的通信接口(105)用于系统调试，电源模块(106)用于提 供电源；各模块信号流向为电源模块(106)提供电源，电流流向微处理器(101)，微处理器 (101)通过高速并行接口与大容量存储模块(10 通信，信号流向为双向，微处理器(101) 通过USB与无线模块(10 通信，信号流向为双向，微处理器(101)通过并行接口与带触 摸屏的显示模块(104)通信，信号流向为双向，微处理器(101)通过串口与通信接口(105) 通信，信号流向为双向；所述用于无线定位的锚节点(107)用于跟微型遥控船配合完成测 距功能，微处理器(109)通过SPI接口连接无线模块(110)，无线模块(110)为同时具备无 线通信、长距离精确测距功能的无线模块，用于接收微型船体的无线模块(112)发出的测 距命令，并及时响应，记录与微型船体的无线模块(112)之间的无线电波的传输时间，电源 模块(10 负责提供电源；各模块信号流向电源模块(10 提供电源，电流流向微处理器 (109)，微处理器(109)通过SPI控制无线模块(110)，信号流向为双向。2.根据权利要求1所述的一种遥控式移动水质快速监测系统，其特征在于所述的手持 式遥控终端中的无线模块(103)的电路无线射频模块Nan0PAN5375的1端、3端、4端、14端、15端、16端、17端、18端、19端、20端、22端、23端、25端、27端、28端、29端接地；无线 射频模块Nan0PAN5375的M端与天线接口 JO的1端连接；天线接口 JO的2端、3端、4端、 5端接地；无线射频模块NanoPAN5375的2端与电容COl、电容C02、电容C05、电容C06的一 端、无线射频模块Nan0PAN5375...
【专利技术属性】
技术研发人员：李飞飞，杨江，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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