一种基于机器海豚的水质监测系统，包括机器海豚动态检测节点、原位式检测节点网和上位机系统，其中：所述机器海豚动态检测节点、原位式检测节点网与上位机系统通过无线方式进行信息交互；所述机器海豚动态检测节点将检测到的水质数据和位置信息无线传送给上位机系统，同时接收上位机系统的控制命令数据；所述原位式检测节点网由原位式节点通过无线方式顺序连接而成，检测到的水质数据按顺序连接方向依次传送，直至上位机系统；所述上位机系统，用于接收并综合来自机器海豚动态检测节点和原位式检测节点网发来的信息，同时为机器海豚动态检测节点提供控制命令数据。本发明专利技术可弥补原位式检测节点网在空间上的局限，实现对水域全面、在线的监测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人在水质监测中的应用领域，尤其是涉及一种基于机器海豚的水质监测系统。
技术介绍
目前，水质监测可以分为人工监测方式和自动监测方式。人工监测方式依靠工作人员进行提取水样，离线或在线化验，这使得效率较低，监测数据的不连续，甚至有时有毒气体、重金属和放射线物质将危害工作人员的健康。显然人工方式已经越来越无法满足对水质环境快速、安全、在线监测的要求。自动监测方式利用固定安装在被测水域的检测设备 (即原位式节点)对水质进行在线检测并按照一定的周期自动将检测结果发送至上位机监测系统，为此就需要解决水质数据传输至上位机系统的问题。常用的方式包括无线传输、 GSM(Global System for Mobile Communication)、GPRS(General Packet Radio Service) 方式，以及WSN(Wireless Sensor Networks)方式。当被测水域面积很大时，为保证监测的全面性，需要在被测水域上布设较多的原位式节点，这将增加系统的成本。在水下仿生机器人技术正在不断成熟完善的今天，通过水下仿生机器人携带传感器进行探测就变得非常有意义，如北京航空航天大学利用机器鱼对太湖进行水质检测，英国hsex大学正研究将机器鱼用于泰晤士运河的水质监测。为更好的完成水质参数信息的全面获取，进而实现对水质全面、安全、动态在线的监测，受生物海豚具有比鱼类更为卓越的性能和减阻机制的激励，将仿生机器海豚移动检测与原位式检测相结合，已经成为一个重要的发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种机器海豚检测与原位式检测相结合的水质监测系统， 以满足对被测水域全面、在线监测的需求。为实现上述目的，本专利技术提供的基于机器海豚的水质监测系统的技术方案包括机器海豚动态检测节点、原位式检测节点网和上位机系统，其中所述机器海豚动态检测节点、原位式检测节点网与上位机系统通过无线方式进行信息交互；所述机器海豚动态检测节点将检测到的水质数据和位置信息无线传送给上位机系统，同时接收上位机系统的控制命令数据；所述原位式检测节点网由原位式节点通过无线方式顺序连接而成，检测到的水质数据按顺序连接方向依次传送，直至上位机系统；所述上位机系统，用于接收并综合来自机器海豚动态检测节点和原位式检测节点网发来的信息，同时为机器海豚动态检测节点提供控制命令数据。优选地，所述机器海豚动态检测节点由机器海豚平台和机器海豚水质检测传感器组成，其中机器海豚平台包括第一无线模块、GPS/INS定位模块、机器海豚控制器以及电池组；机器海豚水质检测传感器与机器海豚平台的机器海豚控制器通过串口相连，用于将水质数据发送至机器海豚控制器；机器海豚平台中GPS/INS定位模块与机器海豚控制器通过串口相连，用于将位置信息发送至机器海豚控制器，机器海豚控制器与第一无线模块通过串口相连，第一无线模块与上位机系统中的第二无线模块无线连接，用于将机器海豚检测到的水质数据和位置信息送入第二无线模块，同时也用于接收来自第二无线模块的控制命令数据并送入机器海豚控制器中。优选地，所述原位式检测节点网包含固定安装在被测水域的第一原位式节点到第 N原位式节点总共N个节点，其中第一原位式节点包括第一节点控制器、第一节点无线模块、第一节点水质检测传感器、电池组和第一节点浮体；第N原位式节点包括第N节点控制器、第N节点无线模块、第N节点水质检测传感器、电池组和第N节点浮体；第一原位式节点中的第一节点控制器、第一节点无线模块和电池组置于第一节点浮体中，第一节点水质检测传感器安装于第一节点浮体下方，第一节点水质检测传感器与第一节点控制器通过串口相连，用于将检测到的水质数据送至第一节点控制器，第一节点控制器与第一节点无线模块通过串口相连，第一节点无线模块与第一原位式节点的上层节点即第二原位式节点的无线模块无线连接，用于将第一节点控制器获取的水质数据送入第二原位式节点的无线模块；第N原位式节点中的第N节点控制器、第N节点无线模块和电池组置于第N节点浮体中，第N节点水质检测传感器安装于第N节点浮体下方，第N节点水质检测传感器与第N节点控制器通过串口相连，用于将检测到的水质数据发送至第N节点控制器，第N节点控制器与第N节点无线模块通过串口相连，第N节点无线模块与第N原位式节点的下层节点即第 N-I原位式节点的无线模块无线连接，同时第N节点无线模块与上位机系统中的第三无线模块通过无线连接，用于将第N节点水质检测传感器检测到的水质数据和从第N-I节点无线模块发送的第一原位式节点至第N-I原位式节点的水质数据送入第三无线模块。优选地，所述第一原位式节点至第N原位式节点总共N个节点通过无线方式进行顺序连接，N为大于1的整数，且它们之间的连接关系保持固定。优选地，所述上位机系统包括传输基站、远端监控台和移动工作站，其中传输基站包括基站控制器、第二无线模块、第三无线模块、电池组与第一 GPRS数据传输单元；远端监控台包括第二 GPRS数据传输单元与远端监控计算机；传输基站中的第二无线模块与机器海豚动态检测节点中的第一无线模块无线连接，第二无线模块与基站控制器通过串口相连，用于将来自机器海豚动态检测节点的水质数据和位置信息送入基站控制器中，同时也用于将来自基站控制器的控制命令数据送入第一无线模块中；传输基站中的第三无线模块与原位式检测节点网中的第N节点无线模块无线连接，第三无线模块与基站控制器通过串口相连，用于将原位式检测节点网检测到的水质数据送入基站控制器中；传输基站中的基站控制器与第一 GPRS数据传输单元通过串口连接，第一 GPRS数据传输单元与远端监控台中的第二 GPRS数据传输单元通过GPRS网络连接，第二 GPRS数据传输单元与远端监控计算机通过串口相连，用于将接收到的来自机器海豚动态检测节点的水质数据和位置信息，以及来自原位式检测节点网的水质数据发送至远端监控计算机中，同时也用于将来自远端监控计算机的控制命令数据送入基站控制器中；传输基站中的基站控制器与移动工作站通过串口连接，用于将接收到的来自机器海豚动态检测节点的水质数据和位置信息，以及来自原位式检测节点网的水质数据发送至移动工作站，同时也用于将来自移动工作站的控制命令数据送入基站控制器中。本专利技术的有益效果通过机器海豚动态检测与原位式检测相结合的方式，弥补了原位式检测节点网在空间上的局限。 附图说明图1是一种基于机器海豚的水质监测系统的结构图。图2是机器海豚动态检测节点的结构图。图3是原位式监测节点网的结构图。图4是上位机系统的结构图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。下面结合附图详细说明本专利技术技术方案中所涉及的各个细节。如附图1所示是基于机器海豚的水质监测系统，包括机器海豚动态检测节点1、原位式检测节点网2和上位机系统3。如附图2所示，机器海豚动态检测节点1由机器海豚平台11和机器海豚水质检测传感器12组成，其中机器海豚平台11包括第一无线模块111、GPS/INS定位模块112、机器海豚控制器113以及电池组114。机器海豚水质检测传感器12与机器海豚控制器113通过串口相连，机器海豚控制器113又与第一无线模块111和GPS/IN本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于机器海豚的水质监测系统，其特征在于，该系统包括机器海豚动态检测节点、原位式检测节点网和上位机系统，其中：所述机器海豚动态检测节点、原位式检测节点网与上位机系统通过无线方式进行信息交互；所述机器海豚动态检测节点将检测到的水质数据和位置信息无线传送给上位机系统，同时接收上位机系统的控制命令数据；所述原位式检测节点网由原位式节点通过无线方式顺序连接而成，检测到的水质数据按顺序连接方向依次传送，直至上位机系统；所述上位机系统，用于接收并综合来自机器海豚动态检测节点和原位式检测节点网发来的信息，同时为机器海豚动态检测节点提供控制命令数据。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈飞，曹志强，徐德，周超，谭民，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：11
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