智慧水面监测三体船制造技术

本发明专利技术公开了一种智慧水面监测三体船，包括三体船本体和控制系统，所述三体船本体包括主船体、侧片体、连接桥；所述主船体上设置有航姿调节装置、风力风向监测装置、监控装置、推进装置、无线充电装置、散热装置、水质检测装置、升降装置及转动设备；所述控制系统包括船载控制系统和陆基控制系统；所述船载控制系统包括定位模块、远程通信模块、驱动控制模块、测速模块、测距模块、电量监测管理模块、智能避障模块、智能航姿调节模块和定点控制模块。本发明专利技术的智慧水面监测三体船，侧片体的倾角可自动智能化调节，能实现三体船的自主避障，具有很好的续航能力，本发明专利技术结构精巧，功能丰富，智能化程度高，应用前景广阔。

Intelligent water surface monitoring tri body ship

The invention discloses a smart water monitoring trimaran, including trimaran body and control system, the trimaran hull, including the main body side sheet body, a connecting bridge; the main body is arranged on the attitude adjusting device, wind monitoring device, monitoring device, propulsion device, wireless charging device, water cooling device, detection device, lifting device and rotating equipment; the control system comprises a ship control system and ground control system; including positioning module, remote control module, communication module, drive module, speed ranging module, power monitoring management module, intelligent obstacle avoidance module, intelligent navigation control module and control point the ship control system module. The intelligent water surface monitoring trimaran of the invention can automatically and intelligently regulate the inclination angle of the side plates, and achieve self obstacle avoidance of trimaran, and has good endurance. The invention has the advantages of exquisite structure, rich functions, high intelligence and wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
智慧水面监测三体船
本专利技术涉及三体船设备领域，特别涉及一种智慧水面监测三体船。
技术介绍
随着海洋经济在我国国民经济中的地位日益提高，沿海经济发展对海域空间资源的刚性需求会持续上升，沿海产业结构调整对海洋环境保护和海洋管理已提出更高更新的要求。海洋环境保护及海洋管理工作任务越来越艰巨、复杂，这就对海洋装备技术能力提出了更高的要求，而具备机动能力并且可以搭载不同任务载荷的近海海洋环境监测系统是解决上述问题的首选装备。将海洋环境监测设备集成到无人艇上，是解决这些问题的重要方式。相较于载人船舶，无人艇无需搭载操作人员，具有如下几个方面的优势:1)机动能力强，能覆盖大面积海域2)可长时间工作，需要补给小；3)对恶劣海洋环境的适应能力强；4)能对海域使用进行24小时动态监视，避免船只、人员频繁出动而浪费经费；5)无需人员保障系统，可搭载更多的任务载荷；6)具备高分辨率影响数据获取能力。但现在的用于海洋环境监测的无人艇存在航速不够、航行灵活性差、自动避障能力差、航行能耗大、续航能力差等诸多缺陷，导致无人艇在海洋水面监测、自动侦查、水面巡航、水面测量等上的应用受到了较大的限制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种智慧水面监测三体船。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种智慧水面监测三体船，包括三体船本体和控制系统，所述三体船本体包括主船体、设置于所述主船体两侧的两侧片体、用于连接所述主船体和侧片体的连接桥；所述主船体上设置有航姿调节装置、风力风向监测装置、监控装置、推进装置、无线充电装置、散热装置、水质检测装置、与所述水质检测装置连接的升降装置及用于调节所述侧片体倾角的转动设备；所述无线充电装置包括设置在所述主船体尾部的无线充电接收端及设置在布设于水面上的浮标上的无线充电供电端；所述控制系统包括船载控制系统和陆基控制系统；所述船载控制系统包括定位模块、远程通信模块、驱动控制模块、测速模块、测距模块、电量监测管理模块、智能避障模块、智能航姿调节模块和定点控制模块。优选的是，所述航姿调节装置包括设置于所述侧片体上用于驱动所述转动设备运作的第一舵机和设置于所述主船体尾部的第二舵机。优选的是，所述推进装置包括吊舱推进器和风力推进器，所述无线充电供电端包括蓄电池、太阳能电池板和风力发电装置中的一种或多种的组合。优选的是，所述陆基控制系统包括远程控制模块和显示模块，所述远程控制模块用于对三体船进行远程控制，所述显示模块用于实时显示三体船的位置信息和航行参数。优选的是，所述定位模块用于对三体船进行实时定位；所述远程通信模块用于建立所述船载控制系统和陆基控制系统之间的通信连接；所述驱动控制模块用于对所述吊舱推进器和风力推进器进行驱动控制；所述测速模块用于实时计算三体船的航行速度；所述测距模块包括红外测距传感器和超声波测距传感器，所述测距模块用于测定三体船与设有无线充电供电端的浮标的距离、三体船与目标点的距离及三体船与周围的障碍物的距离。优选的是，所述电量监测管理模块实时计算三体船根据自身剩余电量所能航行的距离，记为剩余航行距离Ls，所述电量监测管理模块结合所述定位模块的定位数据计算出与三体船当前距离最近的设有无线充电供电端的浮标的距离，记为最近充电距离Lc，并计算出三体船当前距离目标点的距离，记为目标距离Lm；所述电量监测管理模块实时监测同一时刻的Ls、Lc和Lm的值，并将Lc与Ls、Lm的值分别比较，判断三体船电量是否充足；当所述电量监测管理模块判断三体船电量不足时，通过发送指令至所述驱动控制单元，控制三体船航行至最近的无线充电供电端进行充电；其中，三体船的剩余航行距离与其剩余电量成正比，随三体船的航行，其剩余航行距离Ls逐渐减小；且当其充满电时，三体船的剩余航行距离Ls0大于距离其最近的无线充电供电端的距离。优选的是，所述电量监测管理模块的控制方法具体为：随三体船的航行，Ls的值逐渐减小，当Ls的值减小至其为A*Lc或B*Lm时，所述电量监测管理模块判断三体船电量不足，并发送指令至所述驱动控制单元，控制三体船航行至最近的无线充电供电端进行充电；其中，当Ls的值减小至其为A*Lc时，即Ls＝A*Lc时，则判断三体船的剩余电量正好只能供其航行至最近的无线充电供电端，所述电量监测管理模块判断三体船电量不足；当Ls的值减小至其为B*Lm时，即Ls＝B*Lm时，则判断三体船的剩余电量正好只能供其航行至目标点，所述电量监测管理模块判断三体船电量不足；其中，A和B均为修正系数，且A≥1，B≥1。优选的是，所述智能航姿调节模块包括机器学习单元、测量记录单元和驱动控制单元；所述智能航姿调节模块用于根据三体船当前的航行环境自动调节所述侧片体的倾角，以使三体船的航行阻力最小，其调节方法包括：所述测量记录单元测量并记录三体船航行时的航行参数，所述航行参数包括所述侧片体的倾角、航行速度及航行阻力；所述机器学习单元通过所述测量记录单元获取三体船当前的航行速度，记为当前航速，再将当前航速与所述测量记录单元中记录的航行参数数据进行比较和分析，得到使当前航行阻力为最小的侧片体的倾角，记为最小阻力倾角，所述机器学习单元再将所述最小阻力倾角数据实时发送至所述驱动控制单元；所述驱动控制单元根据接收到的最小阻力倾角数据，控制所述航姿调节装置，调节所述侧片体的倾角至最小阻力倾角。优选的是，所述定点控制模块用于控制三体船进行定点测量，其控制方法包括以下步骤：1)所述远程控制模块发送定点测量指令至所述定点控制模块；2)所述定点控制模块通过所述驱动控制模块控制三体船航行至目标点；3)所述定点控制模块不断检测三体船的当前位置并与目标点位置进行比较；4)当三体船的当前位置与目标点位置存在偏差时，所述定点控制模块再控制三体船航行至目标点位置，以矫正偏差，使三体船始终停留在目标点位置。优选的是，所述智能避障模块的避障方法包括以下步骤：1)在一个单元范围内，检测三体船前方是否有障碍，若检测结果为“是”，则进入步骤2；若检测结果为“否”，则进入步骤4；2)检测三体船右边的障碍是否比左边的更近，若检测结果为“是”，则计算三体船需左转的角度，控制三体船左转后继续航行；若检测结果为“否”，则计算三体船需右转的角度，控制三体船右转后继续航行；3)控制三体船航行至一个单元范围后，再返回到步骤1；4)检测三体船的左右两边是否同时无障碍，若检测结果为“是”，则进入步骤5；若检测结果为“否”，则进入步骤6；5)控制三体船向目标点方向航行，并检测三体船是否到达目标点，若已到达目标点，则发出结束信号，控制三体船结束航行；若未到达，则返回到步骤3；6)检测三体船右边的障碍是否比左边的更近，若检测结果为“是”，则计算三体船需左转的角度，控制三体船左转后继续航行，并返回到步骤3；若检测结果为“否”，则计算三体船需右转的角度，控制三体船右转后继续航行，并返回到步骤3。本专利技术至少包括以下有益效果：1.本专利技术的侧片体的倾角可以调节，且利用智能航姿调节模块，结合机器学习算法，能在三体船运行一段时间后自动计算出任意速度下，侧片体的倾角与船体所受阻力的关系，从而能根据三体船当前的航行环境自动调节侧片体的倾角，使三体船的航行阻力最小，能提高航速，减小能耗；2.本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智慧水面监测三体船，其特征在于，包括三体船本体和控制系统，所述三体船本体包括主船体、设置于所述主船体两侧的两侧片体、用于连接所述主船体和侧片体的连接桥；所述主船体上设置有航姿调节装置、风力风向监测装置、监控装置、推进装置、无线充电装置、散热装置、水质检测装置、与所述水质检测装置连接的升降装置及用于调节所述侧片体倾角的转动设备；所述无线充电装置包括设置在所述主船体尾部的无线充电接收端及设置在布设于水面上的浮标上的无线充电供电端；所述控制系统包括船载控制系统和陆基控制系统；所述船载控制系统包括定位模块、远程通信模块、驱动控制模块、测速模块、测距模块、电量监测管理模块、智能避障模块、智能航姿调节模块和定点控制模块。

【技术特征摘要】
1.一种智慧水面监测三体船，其特征在于，包括三体船本体和控制系统，所述三体船本体包括主船体、设置于所述主船体两侧的两侧片体、用于连接所述主船体和侧片体的连接桥；所述主船体上设置有航姿调节装置、风力风向监测装置、监控装置、推进装置、无线充电装置、散热装置、水质检测装置、与所述水质检测装置连接的升降装置及用于调节所述侧片体倾角的转动设备；所述无线充电装置包括设置在所述主船体尾部的无线充电接收端及设置在布设于水面上的浮标上的无线充电供电端；所述控制系统包括船载控制系统和陆基控制系统；所述船载控制系统包括定位模块、远程通信模块、驱动控制模块、测速模块、测距模块、电量监测管理模块、智能避障模块、智能航姿调节模块和定点控制模块。2.根据权利要求1所述的智慧水面监测三体船，其特征在于，所述航姿调节装置包括设置于所述侧片体上用于驱动所述转动设备运作的第一舵机和设置于所述主船体尾部的第二舵机。3.根据权利要求1所述的智慧水面监测三体船，其特征在于，所述推进装置包括吊舱推进器和风力推进器，所述无线充电供电端包括蓄电池、太阳能电池板和风力发电装置中的一种或多种的组合。4.根据权利要求1所述的智慧水面监测三体船，其特征在于，所述陆基控制系统包括远程控制模块和显示模块，所述远程控制模块用于对三体船进行远程控制，所述显示模块用于实时显示三体船的位置信息和航行参数。5.根据权利要求1所述的智慧水面监测三体船，其特征在于，所述定位模块用于对三体船进行实时定位；所述远程通信模块用于建立所述船载控制系统和陆基控制系统之间的通信连接；所述驱动控制模块用于对所述吊舱推进器和风力推进器进行驱动控制；所述测速模块用于实时计算三体船的航行速度；所述测距模块包括红外测距传感器和超声波测距传感器，所述测距模块用于测定三体船与设有无线充电供电端的浮标的距离、三体船与目标点的距离及三体船与周围的障碍物的距离。6.根据权利要求1所述的智慧水面监测三体船，其特征在于，所述电量监测管理模块实时计算三体船根据自身剩余电量所能航行的距离，记为剩余航行距离Ls，所述电量监测管理模块结合所述定位模块的定位数据计算出与三体船当前距离最近的设有无线充电供电端的浮标的距离，记为最近充电距离Lc，并计算出三体船当前距离目标点的距离，记为目标距离Lm；所述电量监测管理模块实时监测同一时刻的Ls、Lc和Lm的值，并将Lc与Ls、Lm的值分别比较，判断三体船电量是否充足；当所述电量监测管理模块判断三体船电量不足时，通过发送指令至所述驱动控制单元，控制三体船航行至最近的无线充电供电端进行充电；其中，三体船的剩余航行距离与其剩余电量成正比，随三体船的航行，其剩余航行距离Ls逐渐减小；且当其充满电时，三体船的剩余航行距离Ls0大于距离其最近的无线充电供电端的距离。7.根据权利要求1所述的智慧水面监测三体船，其特征在于，所述电量监测管理模块的控制方法具体为：随三体船的航行，Ls的值逐渐减小，当Ls的值减小至其为A*Lc或B*Lm时，所述电量监测管理模块判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：高慧，辛志文，明成，周晓雪，张立发，刘佳，顾立辉，许丰，
申请(专利权)人：张家港江苏科技大学产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32